5. Надежность синхронных генераторов
Поскольку одной из основных забот заказчиков является надежное обеспечение объекта электроэнергией требуемого качества, характеристики синхронных генераторов будут рассматриваться нами в разрезе обеспечения надежного функционирования в условиях Российской Федерации.
В соответствии с системой технического регулирования, применявшейся в СССР, изготовитель был обязан включать в ТУ и периодически подтверждать показатели надежности расчетными и экспериментальными методами. В том числе, содержат требование о включение в ТУ показателей надежности и методов их подтверждения и современные отечественные нормативные документы: ГОСТ Р 52776-2007 и ГОСТ Р 53471-2009.
Подтверждение надежности дизель-генераторных установок осуществлялось в соответствии с ГОСТ 20439-87 «Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. Требования к надежности и методы контроля» и РД 50-690-89 «Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным». В современной нормативной документации, задание требований по надежности и методики их подтверждения определяются группой государственных стандартов «Надежность в технике», основы которого изложены в ГОСТ Р 27.001-2009 «Надежность в технике. Система управления надежностью. Основные положения».
Аналогичные зарубежные стандарты MG-1, МЭК 60034-1 и МЭК 60034-22, требований по заданию и подтверждению показателей надежности не устанавливают, перенося ответственность за анализ надежности целиком на потребителя.
В связи с этим, необходимо уделить некоторое внимание понятию надежности. Для функционирования при номинальных условиях эксплуатации, включая допустимые перегрузки синхронных генераторов, применяются следующие показатели надежности: наработка на отказ в часах, ресурс до первого капитального ремонта в часах, коэффициент технического использования, полный срок службы в годах. Эти параметры могут определяться изготовителем на основе статистических данных эксплуатации и расчетов. Определение параметров надежности самим заказчиком представляется невозможной задачей, учитывая огромный требуемый объем статистических данных.
Однако и находясь на позиции потребителя изделия, можно оценить его надежность исходя из его технических характеристик. Как всем известно из опыта эксплуатации дизель-генераторных установок, помимо номинальных условий эксплуатации, на любом объекте возникают аварийные ситуации, список которых чрезвычайно широк: от вполне обычных заклиниваний валов асинхронных двигателей с возникновением сверхтоков, превышающих отключающую способность защитной аппаратуры, до случаев, характерных для отечественных объектов, таких как «неосмотрительные» физические и управляющие воздействия персонала.
Такие аварийные ситуации имеют свойство возникать наиболее часто как раз в моменты аварийных пропаданий сети, когда электропитание объекта обеспечивается резервным дизель-генератором.
К самым ярким случаям таких «неосмотрительных» воздействий можно отнести повреждение силового кабеля плугом, пуск электродвигателей тягодутьевых машин на открытую задвижку, перевод генератора на ручное управление напряжением при параллельной работе с сетью и т.п. Все эти аварийные ситуации определяют определенные диапазоны воздействия на электрическую машину.
Как следует из анализа нормативной документации, требования отечественных стандартов ГОСТ Р 52776-2007 и ГОСТ Р 53471-2009 в части перегрузочной способности гораздо более жесткие, чем требования стандартов МЭК 60034-1, МЭК 60034-22 и MG-1. Сравнительная жесткость требований различных стандартов в части величин уровней воздействий различных аварийных ситуаций приведена на Рис. 1.
Рис. 1. Сравнительная жесткость требований различных стандартов
Поток аварийных ситуаций можно представить себе как последовательные воздействия разного уровня (см. рис. 2). Выход из строя синхронного генератора возникает, когда уровень воздействия выходит за пределы, определенные стандартом, по которому такой синхронный генератор изготовлен.
Рис. 2. Поток аварийных ситуаций на объекте и надежность генератора
Таким образом, можно достоверно утверждать, что синхронные генераторы, обладающие большей перегрузочной способностью, имеют большую надежность в российских условиях эксплуатации.
Для того, чтобы составить представление об уровнях допустимых воздействий и применимости тех или иных характеристик к определенному объекту, более подробно рассмотрим определяемые различными стандартами технические характеристики и показатели перегрузочной способности синхронных генераторов.