Факторы, нарушающие надежность электроснабжение потребителей

Чтобы решить проблему повышения надежности СЭС, необходимо каждый случай преждевременного отключения рассматривать как недопустимое событие и устанавливать истинную причину нарушения работоспособности. При проведении анализа отказов следует учитывать все факторы, приводящие к тому или иному виду отказа электрооборудования.

Все причины отказов могут быть сведены в три основные группы:

• ошибки при проектировании и изготовлении;

• ошибки эксплуатации;

• внешние причины, не зависящие от данного электротехнического изделия.

Типовыми дефектами проектирования являются:

• недостаточная защита узлов и механизмов от внешних воздействий;

• неправильный выбор режимов работы электрооборудования;

• ошибки в учете распределения токов и напряжений в узлах нагрузки;

• неправильный расчет несущей способности конструкций;

• неправильный выбор материалов;

• ошибки в моделировании и учете эксплуатационных нагрузок;

• дефекты из-за неправильного состава материалов, дефекты сварке, обработке поверхностей, сборке.

Основными недостатками эксплуатации являются:

• нарушение условий применения электрооборудования;

• отсутствия четкой стратегии проведения мероприятий по поддержанию работоспособного состояния электрооборудования;

• несвоевременное и некачественное проведение эксплуатационно - технических мероприятий по обслуживанию электрооборудования;

• неправильные действия или бездействие электротехнического

персонала в аварийных ситуациях;

• низкая квалификация обслуживающего персонала;

• недостаточное обеспечение ЗИП;

• несоблюдение правил технической эксплуатации электрооборудования.

При рассмотрении причин выхода из строя электрооборудования особое место занимают те воздействия, которые не зависят от самого электрооборудования и работы эксплуатационных подразделений, т.е. внешнее воздействия. Рассмотрим их более подробно.

Внешние воздействия связаны с влиянием на электрооборудование, влажности, механических нагрузок.

Существенное влияние на температуру внутри электротехнических аппаратов оказывает температура окружающей среды. Сезонные температуры достигают 60 - 80°С, а суточные 20 - 40°С.

При воздействии солнечных лучей возможно повышение температуры до 40 °С, что приводит к повышению температуры отдельных электротехнических изделий и к повышению коэффициента нагрузки.

Немаловажным фактором являются скорость и цикличность изменения температуры в аппаратах. Неблагоприятное воздействие на надежность оказывают как отрицательные, так и положительные изменения температуры. Особенно заметно возрастание интенсивности отказов при положительных температурах. Так, например, при увеличении температуры с 20 до 85°С увеличивается интенсивность отказов полупроводниковых элементов в 2—3 раза.

Повышение температуры способствует распаду органических материалов‚ ухудшению изоляционных свойств различного рода заливок, обмоток, ухудшению механических свойств полимеров, что приводит к деформации деталей и выходу их из строя. Периодические смены низких и высоких температур особенно быстро приводят к разрушению обмоток трансформаторов, двигателей и другого электрооборудования.

При отрицательных температурах пластмассы теряют прочность, резиновые изделия становятся хрупкими, металлические изделия делаются ломкими. В образовавшиеся трещины изоляции попадает влага, снижая электрическую прочность изоляции.

Повышенная влажность является одним из факторов, оказывающим наибольшее отрицательное влияние на электротехнические изделия. Обычно используется понятие относительной влажности представляющей собой измеряемое в процентах отношение фактически содержащихся в воздухе водяных паров к максимально возможному их содержанию при данной температуре. Нормальной считается относительная влажность 60 - 65 %. При влажности 80 % воздух считается сырым.

Воздействие влаги и атмосферных осадков на электрооборудование возможно путем поглощения водяных паров из воздуха, конденсации водяных паров на поверхностях аппаратов, смачивания брызгами дождя или снега, налипания снега и льда на провода.

Повышенная влажность приводит к ухудшению электрических характеристик диэлектриков, падает удельное объемное и поверхностное сопротивление, уменьшается электрическая прочность. Под влиянием влаги окисляются контакты, уменьшается сопротивление между выводами. Под влиянием влаги ускоряется разрушение лакокрасочных покровов, нарушаются герметизация и целостность заливок. Повышенная влажность приводит к коррозии металлических деталей, ухудшаются изоляционные свойства материалов.

Для учета влияния температуры и влажности на надежность оборудования вводится поправочный коэффициент, который в зависимости от их величины может находиться в диапазоне от 1 до 2,5.

Воздействие атмосферных осадков на провода воздушных линий электропередачи приводит к налипанию снега и льда на них, резко возрастают механические нагрузки на провода, сокращается стрела провеса, не исключается обрыв проводов. Для защиты линий электропередачи от этого неблагоприятного явления проводится плавка гололеда.

Для защиты электротехнических изделий от влаги применяются различные способы. Наиболее эффективным является разработка герметичной аппаратуры с резиновыми уплотнителями. В ряде случаев используют влагозащитные изоляционные материалы (покрытие деталей лаком, заливка эпоксидной смолой и т. п.). Широко применяется пропитка, особенно при изготовлении моточных изделий.

В ряде случаев используют опрессовку - покрытие слоем изоляционного, образующегося из пластмасс в специальных формах.

Выбор того или другого метода обеспечения влагозащиты определяют из конкретных условий эксплуатации электрооборудования.

При этом необходимо помнить, что любой метод не устраняет в ре влияния влажности на надежность электротехнических изделий.

На надежность электрооборудования существенное влияние оказывает загрязнение механическими и химическими примесями в воздухе пыль представляет собой мельчайшие частицы горных пород, дыма промышленных предприятий, остатки растительных и животных организмов. В воздухе в зависимости от его загрязнения может находиться до 60 мг/м3 пыли.

Находящиеся в воздухе пыль легко проникает в негерметизированные изделия, во вращающиеся электрические машины и механизм. При этом снижается поверхностное сопротивление, забиваются вентиляционные каналы и ухудшаются условия охлаждения электрических машин, ускоряется износ подвижных частей и контактов, в изменяются параметры элементов. Особенно опасна пыль для устройств, содержащих печатные платы и не защищенных специальным покрытием из-за возможности образования дополнительных токопроводящих цепочек.

Кроме пыли в атмосфере могут находиться сильнодействующие химические примеси, выбрасываемые промышленными предприятиями и автомобилями. Они увеличивают коррозию металлов, ускоряют процесс старения в пластмассах и органических диэлектриках.

На морском побережье на надежность электротехнических изделий сильное влияние оказывают соли и соляные туманы. Для уменьшения этого фактора необходимо применять герметизацию элементов электротехнических изделий в целом, специальные влагостойкие и солестойкие покрытия.

Механические нагрузки. Механические перегрузки в проводах и других элементах линий электропередачи возникают в результате смещения опор. Устраняются путем проведения специальных эксплуатационных мероприятий по правке опор.

Для электрических машин, используемых в системах электроснабжения появление вибраций при нарушении соосности электрических машины и исполнительного механизма. Вибрации представляют собой сложные механические колебания. Характеристиками вибраций являются их продолжительность, диапазон частот и значение относительного ускорения.

Практика показывает, что наиболее опасны, являются вибрации с частотой 100 - 150 Гц и 175 - 500 Гц. Величина вибрации проверяется специальным прибором виброметром при вводе электрической машины в эксплуатацию, а также в процессе эксплуатации при осмотрах, текущих и капитальных ремонтах. Устраняются вибрации путем обеспечения соосности электрической машины и приводимого в действие механизма путем подкладки под лапы электрической машины специальных прокладок. При использовании стационарных резервных ДЭС и для отдельных электротехнических изделий с целью исключения повышенных вибраций применяю специальные амортизаторы.

Помимо объективных факторов, связанных с различными неблагоприятными для электротехнических изделий влияниями внешней среды, необходимо учитывать субъективные факторы, в той или иной мере зависящие от деятельности человека. К ним относятся все мероприятия, связанные с выбором схемных и конструктивных решений при проектировании, выбором элементов и материалов, обеспечением нормальных рабочих режимов, организацией технических обслуживаний и ремонтов электрооборудования.

Время эксплуатации и деятельность обслуживающего персонала. Время эксплуатации является одним из основных факторов, определяющих надежность электрооборудования на всех этапах.

Технологические и конструктивные недоделки чаще всего воз кают в первый период эксплуатации, так как в этот период выявляются многие явные и скрытые дефекты электроустановок и их элем тов. Этот период для различного оборудования может колебаться до 10 % длительности периода нормальной эксплуатации.

После достаточно длительной эксплуатации (второй период), когда интенсивность отказов остается примерно постоянной, наступает последний, третий период, характеризуемый значительным возрастанием интенсивности отказов из-за старения и износа элементов. Возрастание интенсивности отказов объясняется необратимыми изменениями параметров и характеристик элементов. Процессы старения идут непрерывно, но могут ускоряться под влиянием различных торов (тепло, влага, свет, давление и т. п.).

Причиной старения являются сложные физико-химические процессы, происходящие в элементах электрооборудования в течении всего времени эксплуатации.

К ним относятся: структурные изменения в диэлектриках и проводниках, химические превращения в связывающих и пропиточных материалах, нарушение электрической и механической прочности материалов и элементов конструкции, нарушение герметизации и т. д. Скорость старения также определяется режимами работы и интенсивностью воздействия различных факторов.

Значительное влияние на надежность электрооборудования в его эксплуатации оказывают факторы субъективного характера, связанные с деятельностью обслуживающего персонала. Основными из них являются: квалификация обслуживающего персонала, соблюдение им правил технической эксплуатации, объем и качество проводимых эксплуатационных мероприятий.

Одним из важных факторов является квалификация обслуживающего персонала. Она сказывается на качестве подготовки электрооборудования к работе, на оперативности и правильности принятия решения по выводу электрооборудования в ремонт в аварийных ситуациях, на интенсивности процесса восстановления его работоспособности. Строгое соблюдение правил технической эксплуатации способствует содержанию электроустановок в исправном состоянии, так как эти правила предусматривают действия обслуживающего персонала, которые обеспечивают качественную эксплуатацию электрооборудования.

Степень организованности системы технического обслуживания предлагает выбор правильной стратегии обслуживания электрооборудования и рационализацию ее в процессе эксплуатации.

Следует отметить, что повышению эффективности эксплуатации также сбор, систематизация и обработка статистических данных по надежности электрооборудования. Полученные статистические данные и их анализ помогают лучше организовать систему технического обслуживания, обеспечение ЗИП. Эти результаты также полезны и при разработке новых электротехнических изделий, так как помогают заранее учесть особенности эксплуатации и недостатки предыдущих разработок.

Режимы работы электрооборудования. Все электрооборудование, в электрических сетях, характеризуется допустимой нагрузкой по мощности, току, напряжению. Работа элементов при предельной нагрузке сокращает срок их службы и не гарантирует надежной работы.

Уменьшение нагрузки до оптимального значения увеличивает надежность работы элементов.

О значениях реальной нагрузки судят по статистическим данным эксплуатации и замерам режимов работы элементов. Для оценки режимов работы обычно используют коэффициент нагрузки по мощности (току) и по напряжению.

Коэффициент нагрузки по мощности:

,

(1.1)

где - фактическое значение мощности; - номинальное значение мощности.

Аналогично определяются коэффициенты по другим параметрам.

При проектировании обычно принимается коэффициент электрических нагрузок 0,4—0,6.