2. Структурные схемы надежности систем электроснабжения. Параллельно-последовательные структурные схемы
Структурной схемой системы называется схема, отражающая взаимное расположение составных частей системы и их взаимосвязи.
Для составления структурной схемы надежности системы анализируется ее состав и работа, изучаются связи между отдельными элементами системы, возможные отказы и их последствия. При этом, степень дробления системы на элементы зависит от конкретной решаемой задачи [2].
Пример 2. При составлении структурной схемы надежности выпрямительно-инверторный преобразователь может быть разделен на следующие группы основных типовых элементов: выключатели, разъединители, разрядники, шкаф управления, трансформатор тока, трансформатор напряжения, датчики переключения, датчики напряжения, преобразовательный трансформатор, шкаф диодов, шкаф тиристоров, шкаф R – C цепей с предохранителями, помехозащитные реакторы, реакторы инверторные сглаживающие, быстродействующие выключатели.
Современные системы электроснабжения сложны и потому их эксплуатация, а также расчеты их надежности требуют глубоких инженерных знаний.
Рассмотрим основные виды структурных схем надежности систем электроснабжения, встречающиеся на практике. При этом будем считать, что отказы являются полными и независимыми друг от друга.
На практике чаще всего встречаются параллельно-последовательные структурные схемы надежности. Такие схемы являются наиболее простыми.
Параллельно-последовательная схема надежности составляется по двум основным правилам:
Последовательно соединяются такие элементы, отказ каждого из которых ведет к отказу всей системы.
Параллельно соединяются такие элементы, совместный отказ которых приводит к отказу всей системы.
Последовательное и параллельное соединение элементов в структурной схеме надежности представлено на рисунках 1 и 2.
Не всегда тип соединения элементов системы в структурной схеме надежности совпадает с фактическим электрическим или механическим типом соединения элементов в системе. Поэтому структурная схема надежности может отличаться от структурной схемы фактического соединения элементов.
Рассмотрим гирлянду из трех изоляторов.
Если рассматривать гирлянду как совокупность механических соединений ее элементов (рисунок 3), то будем иметь последовательную схему соединения из 4-х элементов. В качестве элементов будут выступать узлы соединений, как наименее прочные элементы конструкции. В этом случае вид фактического соединения элементов и вид их соединения по надежности совпадают, т.к. при разрушении любого из узлов произойдет разрушение и отказ всей гирлянды.
Если рассматривать гирлянду как совокупность соединений ее элементов, обеспечивающих электрическую изоляцию (рисунок 4), то будем иметь последовательную схему соединения из 3-х элементов. В качестве элементов будут выступать электрические изоляторы. В этом случае вид фактического соединения элементов и вид их соединения по надежности не совпадают, т.к. при пробое любого из изоляторов не произойдет пробоя и отказа всей гирлянды.
Фарфоровые тарельчатые изоляторы в эксплуатации подлежат замене в следующих случаях:
Скол или повреждение глазури на площади свыше 3 см2.
Трещины в шапке изолятора.
Выползание или проворачивание стержня изолятора.
Электрический пробой изолятора.
Анализ структурных схем надежности элементов позволяет определить, каким образом соединены эти элементы по надежности. Исходя из вида соединения элементов системы, применяются соответствующие соотношения для расчета количественных показателей ее надежности. Рассмотрим эти соотношения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы по материалу занятия.
Ответы на вопросы.
Задание на самостоятельную работу.
ЛИТЕРАТУРА
Надежность и диагностика систем электроснабжения железных дорог: Учебник для вузов ж/д транспорта/ А.В. Ефимов, А.Г. Галкин. – М.: УМК МПС России, 2000, с. 275 … 280.
2. ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.