Система технического обслуживания устройств РЗА

2.1.1. Основные понятия и термины в области надежности РЗА

Надежность функционирования учитывается неидеальностью технической реализации алгоритмов и неидеальностью самих алгоритмов. При отказе элементов РЗА (как правило, это связано с возникновением в их схемах КЗ или обрывов) возможно невыполнение каких-либо функций, предписанных заданным техническим совершенством, или их выполнение с пониженным качеством.

В настоящее время в ЭЭС, кроме традиционной электромеханической и микроэлектронной элементной базы, при выполнении УРЗА все более широко применяются МП системы. Внедрение в свое время микроэлектронной элементной базы (средней степени интеграции) с целью повышения технического совершенства РЗА в целом привело к некоторому понижению надежности, что связано как с низкой аппаратной надежностью этих устройств, так и с недостаточной культурой их обслуживания.

Виды отказов в работе элементов МП устройств более разнообразны по сравнению с УРЗА традиционного исполнения. Кроме того, наряду с аппаратной частью в УРЗА на МП элементной базе имеется развитое программное обеспечение, что требует применения более широкого комплекса методов повышения надежности. Имеющийся опыт эксплуатации этих систем показал их надежность на уровне микроэлектронных, что связано, прежде всего, с недостатком опыта их проектирования, монтажа, наладки и эксплуатации.

Надежностью называется свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, ТО, ремонтов, хранения и транспортирования, т.е. – это свойство объекта выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях функционирования. Объектом может быть любая техническая система (ТС), в том числе и УРЗА, например, панель или шкаф защиты (автоматики).

Надежность является комплексным параметром и определяется сочетанием более простых свойств:

· безотказность – свойство ТС непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени или определенной наработки;

· долговечность - свойство ТС сохранять работо-способное состояние до наступления предельного состояния при определенной системе ТО и ремонтов;

· ремонтопригодность – свойство ТС, заключающееся в возможности к предупреждению и обнаружению отказов и повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения ТО и ремонтов;

· сохраняемость – свойство ТС сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортировки.

Кроме рассмотренных выше свойств, надежность может также характеризоваться живучестью, безопасностью, устойчивостью и режимной управляемостью.

Во взаимосвязи с понятием надежности находится понятие работоспособного (исправного) состояния ТС. Работоспособным состоянием называется такое состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Появление неисправностей в ТС часто приводит к выходу за допустимые границы хотя бы одного из нормируемых параметров. Переход из исправного состояния в неисправное называется отказом и приводит к снижению уровня работоспособности, т.е. отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Обратный переход из неисправного состояния в исправное называется восстановлением. Отметим, что восстановление предполагает кроме устранения отказа и его предварительный поиск и обнаружение. По свойству восстанавливаемости ТС делятся на три класса: невосстанавливаемые, восстанавливаемые с мгновенным временем восстановления и восстанавливаемые с конечным временем восстановления.

Различают следующие виды отказов работоспособности:

· устойчивый отказ – для его устранения требуется ремонт ТС;

· неустойчивый отказ – для его устранения достаточно изменение режима работы ТС без её ремонта или отключение с последующим включением;

· самоустраняющийся отказ (сбой) проявляется на коротком интервале времени, после чего он самоустраняется без принятия каких-либо мер.

Особенностью УРЗА, выполненных на МП элементной базе, являются более частые появления сбоев и неустойчивых отказов, которые могут быть обусловлены, например, появлением мощных электромагнитных помех.

При эксплуатации УРЗА отказы можно разделить на две группы:

· по возможности прогнозировать наступление отказа – постепенные отказы и внезапные отказы;

· по времени возникновения отказа – приработочныеотказы, отказы периода нормальной эксплуатации и деградационные отказы (отказы этой группы могут носить как постепенный, так и внезапный характер).

Постепенные отказы возникают в результате постепенного изменения одного или нескольких параметров объекта или состояния его элементов из-за протекания различных механических, физических и химических процессов с течением времени эксплуатации. В УРЗА к этим процессам относятся: запыление внутренних деталей реле, образование нагара и раковин на контактах, разрегулировка механической части реле, ослабление винтовых контактных соединений, снижение сопротивления изоляции, уход характеристик устройства или его отдельных устройств и элементов и т.п. При проведении своевременных профилактических мероприятий указанные изменения параметров или состояния устройства и его элементов могут быть обнаружены принятыми методами контроля и диагностики, а возможные отказы предотвращены регулировкой, заменой или восстановлением элементов.

Внезапные отказы характеризуются скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта. Причинами внезапных отказов могут являться скрытые дефекты, а также механические, физические и химические процессы, которые могут протекать во времени достаточно медленно, но в отличие от постепенных отказов наступление внезапного отказа не может быть предсказано принятыми методами контроля и диагностики. Характерной причиной такого отказа может быть, например, снижение сопротивления межвитковой изоляции обмотки реле.

Приработочные отказы, происходящие в начальный период эксплуатации, вызываются в основном недостатками технологии производства и недостаточным контролем качества комплектующих изделий и объектов в целом при их изготовлении. Для УРЗА причинами приработочных отказов могут быть также ошибки при монтаже и наладке, некачественное проведение наладки и т.п. Приработочные отказы для аппаратуры непрерывного действия обычно устраняются в процессе приработки, т.е. работы аппаратуры в течение определенного времени в условиях, близких к эксплуатационным. Для устройств, действующих достаточно редко, к которым относятся и УРЗА, период приработки может быть длительным. По мере выявления и устранения дефектных элементов количество приработочных отказов в единицу времени уменьшается.

Отказы периода нормальной эксплуатации происходят после окончания периода приработки, но до наступления периода деградационных отказов. Это наиболее длительный период общего времени эксплуатации, в котором количество отказов в единицу времени практически постоянно и имеет наименьшее значение.

Деградационнные отказы вызываются естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех правил и норм проектирования, изготовления и эксплуатации. Эти отказы происходят, когда объект в целом или его отдельные элементы приближаются к предельному состоянию по условиям старения или износа в конце полного или межремонтного срока службы. При правильной организации ТО эти отказы в основном могут быть предотвращены своевременной заменой или восстановлением элементов.

Потеря работоспособности устройств может произойти и из-за ошибок персонала при техническом или оперативном обслуживании, а также быть следствием воздействия непредусмотренных внешних факторов. При этом потеря работоспособности может иметь характер как внезапного, так и постепенного отказа в любой период эксплуатации.

Приработочные отказы, отказы периода нормальной эксплуатации и деградационные отказы являются случайными событиями, но подчиняются различным общим закономерностям случайных событий. Последовательность случайных событий во времени называется потоком событий, поэтому последовательность отказов называется потоком отказов. Одной из характеристик потока отказов для ремонтируемых изделий, к которым относятся и УРЗА, является параметр потока отказов λ _от – вероятное количество отказов в единицу времени.

Посмотрим, как изменяется величина параметра потоков отказов λ _от за время эксплуатации УРЗА t_э (рис.2.1).

Рис. 2.1. Изменение значения параметра потоков отказов