МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ В

МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ Докладчик: студент гр. 2111105 Ахметзянов И. Р. Преподаватель: Ахметсагиров Р. И.

• Многообразие причин отказов элементов систем электроэнергетики отражается в подразделении отказов на внезапные и постепенные, математические модели которых различны. Математическое описание процесса возникновения отказов называется моделью отказов. • Для формирования модели отказов необходимо знать их физическую сущность. Внезапные отказы – это отказы, возникающие вследствие внешних случайных воздействий в случайные моменты времени, которые нельзя предсказать заранее. Они не связаны с внутренним состоянием элемента или оборудования. Постепенные отказы – отказы, возникающие в результате постепенного изменения внутреннего состояния элемента или оборудования в случайные моменты времени.

Формирование модели внезапного отказа элемента • У большинства объектов ЭЭС имеется длительный период, на котором интенсивность отказов практически постоянна – период нормальной эксплуатации. В этом случае оборудование выводится в ремонт раньше, чем начнется заметное старение его элементов. Таким образом, в системах со своевременными капитальными и профилактическими ремонтами, заменой износившихся частей, когда другие виды отказов составляют незначительную долю, в качестве основного распределения времени безотказной работы принимается экспоненциальное распределение, т. е. модель внезапных отказов оборудования описывается экспоненциальным законом. При этом необходимо помнить, что время эксплуатации без ремонтов и профилактики должно быть значительно меньше времени безотказной работы оборудования.

Формирование модели постепенных отказов элемента • Основной причиной постепенных отказов является старение материалов и износ отдельных частей элементов. Они возникают вследствие теплового, вибрационного старения изоляции трансформаторов, генераторов, кабельных линий, коррозии металлических частей проводов, опор, оболочек кабелей, износа дугогасительных устройств коммутационных аппаратов при отключении токов короткого замыкания, вследствие деформации материалов и диффузии одного материала в другой.

• напряжения сверх допустимого значения происходит отказ. Аналогичные ситуации наблюдаются при коррозии и окислении металлических частей элементов и при воздействии механических нагрузок (постепенное снижениепрочности и в случае превышения запаса прочности – отказ). Таким образом, постепенный износ отдельных частей элемента представляет собой как бы накопление элементарных повреждений в различных его частях и снижение общего предела прочности. После накопления определенного числа элементарных повреждений происходит отказ элемента. Сравнивая рассматриваемую ситуацию с предыдущей, т. е. с внезапным отказом, необходимо отметить их принципиальную разницу. Внезапный отказ происходит при первом превышении предела прочности, а для наступления постепенного отказа необходимо многократное превышение допустимого параметра, например, температуры изоляции сверх допустимого значения либо многократное отключение токов коротких замыканий.

Причины отказов энергетических блоков и синхронных генераторов электростанций • Отказы синхронных машин из-за повреждений обмотки статора происходят в два раза чаще, а из-за повреждений активной стали - в 10 раз реже, чем из-за повреждений обмотки ротора. Повреждения системы возбуждения соизмеримы по частоте с повреждениями ротора, причем наиболее часто повреждается обмотка ротора. Повреждение обмотки статора происходит, как правило, из-за электрического пробоя изоляции. Изоляция разрушается в пазах, за счет вибрации активной стали при ее слабой запрессовке.

• Лобовые части обмоток подвергаются дополнительным динамическим воздействиям из-за коротких замыканий, несинхронных включений и вибраций. Электрическая прочность изоляции (микалентной компаундированной) существенно снижается в результате тепловых перегрузок, которые могут быть вызваны местными замыканиями сегментов активной стали, витковыми замыканиями и ухудшением условий охлаждения. Повреждение изоляции обмотки статора может быть также вызвано появлением течи в воздухо- или газоохладителях и попаданием воды или масла на обмотку.

Причины отказов силовых трансформаторов • Частота отказов трансформаторов в значительной степени зависит от габаритов, класса напряжения и условий эксплуатации. Основными причинами повреждений трансформаторов являются нарушения изоляции обмоток вследствие воздействия внешних и внутренних перенапряжений, сквозных токов короткого замыкания, дефектов изготовления. Причинами повреждения изоляции обмоток трансформаторов зачастую являются износ и ее старение из-за перегрузок и недостаточного охлаждения, повреждения устройств, регулирующих напряжение (особенно автоматических под нагрузкой), повреждения вводов трансформаторов из-за перекрытия изоляции.

• Повреждения контактных соединений, пуска масла (течи масла). Приблизительное распределение причин отказов трансформаторов и автотрансформаторов следующее: • − заводские дефекты – 35%; • − грозовые повреждения – 25%; • − неправильная эксплуатация – 20%; • − неудовлетворительный ремонт – 10%; • − старение изоляции – 10%. • Ремонт трансформаторов малых габаритов (до 20 к. В) производится централизованно, а поврежденный трансформатор заменяется в течение короткого времени (единицы часов). Ремонт трансформаторов больших габаритов осуществляется на месте достаточно длительное время (десятки и сотни часов), при этом применяются подъемные механизмы.

Причины отказов коммутационных аппаратов, трансформаторов тока и напряжения • Коммутационные аппараты являются более сложными объектами электроэнергетической системы с точки зрения надежности. Они подразделяются на автоматические и неавтоматические. К автоматическим относятся силовые выключатели, выключатели нагрузки, отделители с короткозамыкателями, автоматические выключатели, предохранители. К неавтоматическим относятся разъединители и рубильники. Повреждения коммутационных аппаратов происходят в стационарном состоянии и при выполнении ими операций: отключение коротких замыканий, нагрузок, оперативных переключений и т. д.

• У масляных выключателей отказы распределяются следующим образом: • − приводы – 38%; • − электромагниты, вспомогательные контакты, цепи управления – 14%; • − вводы – 10%; • − опорная изоляция – 9% и внутренняя изоляция – 9%; • − дугогасительное устройство – 7%; • − передаточные механизмы - 4%; • − воздушная и междуфазная изоляция – 4%; • − прочие отказы – 5%.

• Отказы воздушных выключателей происходят по следующим причинам: • − поломка изоляторов – 27%; • − разрушение дугогасительного устройства из-за не погасания дуги (при • отключениях коротких замыканий и малых токов) – 20%; • − отказы привода и цепей управления – 20%; • − перекрытие опорных изоляторов и воздуходувных труб – 10%; • − повреждение контактной системы – 9%; • − дефекты резиновых уплотнений – 4%; • − остальные причины – 10%.

• Примерное распределение причин отказов следующее: • разъединители: • − обледенение или разрегулировка – 40%; • − пробой или повреждение изоляции – 20%; • − отказ привода – 20%; • − неисправность механизма – 10%; • − дефекты контактных соединений – 5%; • − ошибки персонала – 5%. • короткозамыкатели: • − повреждение изоляции – 60%; • − отказ привода – 10%; • − отказ релейной защиты – 9%; • − низкое качество ремонта – 8%; • − деформация включающей пружины – 5%;

• − замерзание смазки – 4%; • − гололед – 4%. • отделители: • − отказ привода – 27%; • − деформация включающей пружины – 20%; • − повреждение изоляции – 10%; • − замерзание смазки – 10%; • − гололед – 10%. • − низкое качество ремонта – 8%; • − отказ релейной защиты – 7%; • − низкое качество изготовления – 5%; • − ошибки персонала – 3%.

• Примерное распределение отказов опорных маслонаполненных и с литой изоляцией трансформаторов тока следующее: недостатки конструкции и изготовления (пробои литой изоляции, обрывы и замыкания вторичных обмоток, старение изоляции и усталостные явления, пробой бумажно-масляной изоляции) – 31 - 48%; недостатки эксплуатации (попадание влаги и несвоевременная чистка изоляции, нарушение сроков испытаний и др. ) – 14 – 18%; старение изоляции – 20 – 26%; воздействие перенапряжений – 8 – 10% и пр.

• Отказы трансформаторов напряжения распределяются примерно так: воздействие перенапряжений – 51, 9%; недостатки конструкции и изготовления (недостаточная герметичность, витковые замыкания и др. ) – 22, 9%; старение изоляции и износовые явления – 12, 3%; недостатки эксплуатации (плохой контроль уплотнений и воздухоосушителей, нарушение сроков ремонтов и испытаний и др. ) – 12, 9%. __

Причины отказов линий электропередачи • Линии электропередачи являются наиболее часто повреждаемыми элементами электроэнергетических систем из-за территориальной рассредоточенности и подверженности влиянию внешних неблагоприятных условий среды. К основным причинам повреждения воздушных линий относятся следующие: повреждение опор и проводов из-за гололедно-ветровых нагрузок; грозовое перекрытие изоляции; пережог проводов; повреждение опор.

• Основной причиной повреждения кабельных линий является нарушение их механической прочности землеройными машинами и механизмами (до 70% всех повреждений). Наибольшая повреждаемость возникает при прокладке кабелей непосредственно в земле. Значительную часть повреждений кабельных линий составляют электрические пробои в соединительных кабельных муфтах и на концевых воронках, участках кабелей, проложенных с бoльшим уклоном.