Исправное состояние – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией.
Неисправное состояние – состояние объекта, при котором он не соответствует всем установленным требованиям.
Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции.
Неработоспособное состояние — состояние объекта, при котором он не способен выполнять заданные функции.
Рабочее состояние – состояние объекта, при котором он выполняет заданные функции.
Нерабочее состояние — состояние объекта, при котором он не выполняет заданные функции.
Работоспособный объект может быть в рабочем и нерабочем состоянии.
События и процессы
Повреждение – нарушение исправности объекта или его составных частей в результате влияния внешних воздействий, превышающих установленные нормативно-технической документацией уровни.
Отказ – событие, состоящее в полной или частичной утрате объектом работоспособного состояния. Соответственно отказы подразделяются на полные и частичные.
Отключение – перевод объекта из рабочего в нерабочее состояние.
Преднамеренное отключение – отключение, намеченное и выполненное обслуживающим персоналом.
Восстановление – событие, заключающееся в переходе из неработоспособного состояния в работоспособное.
Включение – перевод объекта из нерабочего состояния в рабочее.
Старение – процесс постепенного изменения физико-химических свойств
объекта, вызываемый действием факторов, независимых от режима работы
объекта.
Износ – процесс постепенного изменения физико-химических свойств объекта, вызываемый действием зависящих от режима работы объекта факторов.
Обслуживание – совокупность мер, предпринимаемых для сохранения или восстановления исправности объекта.
Ремонт – совокупность мер, предпринимаемых для восстановления работоспособности объекта.
Оперативные переключения – изменения схемы или режима работы объекта, выполняемые обслуживающим персоналом.
1. ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕР ПОВРЕЖДЕНИЙ
ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Самым ненадежным элементом СЭС являются линии электропередачи (ЛЭП) из-за их большой протяженности и влияния на них большого числа различных внешних воздействий. В городских сетях около 85 % отключений приходятся на долю ЛЭП, а в сельских сетях - 90-95 % Отказом линии электропередачи называется всякое вынужденное отключение при ее повреждениях.
Воздушные линии электропередачи
Различают устойчивые повреждения воздушных линий (опоры, провода, изоляторы) и неустойчивые (самовосстанавливающиеся.) Последние ликвидируются путем успешного действия устройств автоматического повторного включения (АПВ) или ручного включения.
Основными причинами повреждения воздушных линий (ВЛ) являются:
• грозовые перекрытия изоляции;
• гололедно-изморозевые отложения;
• ветровые нагрузки;
• вибрация и пляска проводов;
• возгорание деревянных опор;
• ослабление прочности деталей опор;
• повреждение опор и проводов автотранспортом и др.
Внешние воздействия приводят к перекрытию изоляции, разрушению изоляторов, обрыву проводов, падению опор.
Повреждения ВЛ возможны и в нормальных условиях работы из-за:
• превышения фактических электрических нагрузок расчетных значений;
• дефектов, возникших при изготовлении опор, проводов, изоляторов;
• неправильного применения типов проводов, опор, изоляторов по природно-климатическим зонам;
• нарушения правил монтажа и сооружения ВЛ;
• недостатков эксплуатации (несоблюдения сроков и объемов проверок, текущих и капитальных ремонтов).
К абельные линии электропередачи
Основной причиной повреждений кабельных линий (КЛ) является нарушение их механической прочности строительными машинами и механизмами при земляных работах. По этой причине в городских электросетях происходят 60-70 % всех повреждений КЛ. Другими причинами являются старение межфазной и поясной изоляции, электрическая и химическая коррозия покрытия, перегрузка кабеля, попадание влаги в кабель, нарушение изоляции грызунами.
Повреждаемость КЛ зависит от способа прокладки КЛ (в земле, блоках, трубах, тоннелях), разности горизонтальных уровней участка КЛ (при больших перепадах происходит стекание масла и осушение изоляции), агрессивности окружающей среды, величины блуждающих токов и наличия защиты от них, интенсивности ведения строительных работ в зоне прокладки КЛ, срока эксплуатации, режима работы.
Электрические пробои чаще происходят не на целом кабеле, а в местах установки соединительных муфт, на концевых воронках, вертикальных участках кабеля.
Силовые трансформаторы
Этот вид оборудования повреждается значительно реже, чем линии электропередачи, однако его отказ ведет к более тяжким последствиям, и восстановление работоспособности требует длительного времени.
Основные причины повреждения силовых трансформаторов:
• повреждение изоляции обмоток трансформатора из-за дефектов конструкции и изготовления, а также из-за воздействия внешних перенапряжений в сети и токов короткого замыкания;
• повреждение переключателей (в основном регулируемых под нагрузкой), обусловленное конструктивными и технологическими дефектами;
• повреждение вводов, в основном при воздействии внешних перенапряжений в сети (перекрытие внешней или внутренней изоляции, механические повреждения, некачественные контактные соединения).
Ремонт трансформаторов больших габаритов производится на месте. Он требует, как правило, выемки керна трансформатора, применения подъемных механизмов и может длиться несколько суток.
Ремонт трансформаторов малых габаритов на напряжение 6-20 кВ производится централизованно в мастерских предприятий электрических сетей.
Основные способы повышения надежности эксплуатации трансформаторов:
• тщательная приемка в эксплуатацию с выполнением контрольных испытаний;
• периодические осмотры и проверки в процессе эксплуатации с соблюдением требуемых сроков и объема испытаний;
• соблюдение режимов работы трансформаторов, не допускающих значительной перегрузки в течение длительного времени;
• установка в сети средств снижения мощности коротких замыканий (реакторов) и величины перенапряжений (разрядников).
Электрические двигатели
Наибольшая часть отказов электродвигателей происходит из-за повреждений обмоток статора, что чаще всего связано с межвитковыми и межфазными короткими замыканиями, обрывом фазы и замыканиями на корпус.
Для ротора характерными отказами являются выплавление алюминиевой обмотки; затир ротора и статора, происходящий из-за неточного совпадения осей ротора и статора, износа подшипников, одностороннего магнитного притяжения, недопустимого прогиба вала.
У подшипников имеют место усталостные повреждения из-за переменных циклических напряжений и бринелирование поверхностей качения в результате несоосности валов двигателя и редуктора, дисбаланса ротора, резких колебаний нагрузки двигателей, внешних ударных и вибрационных воздействий.
Состояние подшипников зависит от состояния их смазки, которая с течением времени теряет свои смазывающие свойства из-за постепенного возрастания
вязкости.
Коммутационные электрические аппараты
Отказы коммутационных аппаратов (автоматических выключателей, разъединителей, короткозамыкателей, отделителей) происходят при отключении коротких замыканий, выполнении ими различных операций, а также в стационарном состоянии.
Основная причина повреждений коммутационных аппаратов – механические повреждения, связанные с несовершенством конструкции, нарушением технологии изготовления или правил эксплуатации. Среди них следует выделить дефекты контактных соединений, неполадки в электроприводе, повреждения из-за ошибочных действий персонала, а также отказы при выполнении операций включения из-за некачественной регулировки, настройки или вследствие обледенения.
Электрические повреждения коммутационных аппаратов вызываются перекрытием изоляции при внешних и внутренних перенапряжениях, пробоем внутрибаковой изоляции выключателей и пр.
Следует отметить большую повреждаемость линейных разъединителей 6-10 кВ из-за недостатков их конструктивного исполнения.
Для короткозамыкателей причиной отказов могут быть также самопроизвольные включения, а для отделителей – отказы в бестоковую паузу.
К отказам предохранителей относятся их повреждения, а также неселективные и ложные срабатывания.
Релейная защита и автоматика
Отказами устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) являются:
• отказы в срабатывании при наличии требования (команды) на срабатывание;
• ложные срабатывания при отсутствии требования (команды) на срабатывание;
• срабатывания при несоответствии командного импульса, т.е неселективные срабатывания.
Причиной этих отказов являются повреждения элементов (резисторов, диодов, транзисторов, тиристоров, конденсаторов, реле), из которых состоят схемы РЗА.
Для резисторов и полупроводниковых приборов характерен отказ типа «обрыв» (до 90 %), для конденсаторов – типа «короткое замыкание» (до 80 %).
Пайки, печатный монтаж из-за плохого их выполнения имеют до 95 % отказов типа «обрыв».
Основным источником отказов реле является контактная система, а причиной отказов - разрегулировка контактов, их сваривание, образование на их поверхности непроводящих пленок из-за коррозии, загрязнения, эрозии.
Для маломощных реле характерны отказы из-за ложных срабатываний под действием вибрационных и ударных нагрузок.