Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ТВН_ЗО 2013-14 / ЛЕКЦИИ ПО ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

.pdf
Скачиваний:
107
Добавлен:
11.04.2015
Размер:
1.73 Mб
Скачать

25

влияние отклонения напряжения на их тепловой, режим зависит и от загрузки двигателей. Работа электродвигателей при пониженном напряжении приводит к перегреву изоляции и может явиться причиной выхода их из строя. Дело в том, что при снижении напряжения в пределах нормы (10%) токи ротора и статора увеличиваются в

среднем соответственно на 14 и 10%.

При значительной загрузке АД отклонения напряжения приводят к существенному уменьшению его срока службы. При увеличении тока двигателя происходит более интенсивное старение изоляции. При отрицательных отклонениях напряжения на зажимах двигателя в 10% и номинальной загрузке АД срок службы сокращается вдвое.

Опыт эксплуатации показал, что работа АД целесообразна при Uном или при U >

Uном.

При отклонениях напряжения сети изменяется реактивная мощность СД, что имеет важное значение при использовании СД для компенсации реактивной мощности. Это относится в полной мере и к конденсаторным установкам. При недостаточной реактивной мощности, генерируемой в сеть синхронными двигателями, приходится дополнительно использовать батареи конденсаторов, что снижает надежность системы электроснабжения за счет увеличения числа элементов системы.

Отклонения напряжения оказывают заметное влияние на тепловое состояние не только наиболее нагретых узлов аппарата, но и на коммутационный аппарат в целом, а также на электрическую прочность изоляции, а, следовательно, на надежность и срок службы этих аппаратов. Повышение напряжения в сети приводит к росту нагрузок и мощности КЗ, что вызывает ускоренный износ коммутационных аппаратов и может сказаться на их коммутационной способности.

Что касается электротермических установок, то отклонение напряжения, а точнее его снижение приводит к увеличению продолжительности технологического процесса и при определенных значениях снижения напряжения может сделать его невозможным. При снижении напряжения на 8-10% технологический процесс в печах сопротивления и индукционных печах нельзя довести до конца. Таким образом, качество электроэнергии напрямую влияет на надежность технологического процесса. Повышение напряжения приводит к увеличению реактивной мощности сварочного агрегата в среднем на 3-5%.

Отклонения напряжения существенно влияют на работу осветительных приборов. Так для ламп накаливания, которые особенно чувствительны к изменениям напряжения, повышение напряжения на 1% приводит к сокращению срока службы на 14%, при повышении напряжения на 3% срок службы снижается на 30%., увеличение напряжения на 5% приводит к сокращению срока службы ламп в 2 раза. Для люминесцентных ламп повышение напряжения на 10% сокращает срок службы на 30%.

Отклонения, колебания и провалы напряжения могут приводить к сбоям в работе вычислительной техники, а также к ложным срабатываниям защиты и автоматики.

Колебания напряжения так же, как и отклонения напряжения, оказывают отрицательное влияние на работу электроприемников. При питании печей сопротивления от тиристорных преобразователей колебания напряжения приводят к колебаниям тока нагрузки, что может явиться причиной неустойчивого режима системы автоматического регулирования температуры, а, следовательно привести к снижению надежности протекания технологического процесса. Весьма чувствителен к отклонениям напряжения питающей сети вентильный электропривод, так как изменение выпрямленного напряжения приводит к изменению частоты вращения двигателей.

На предприятиях, имеющих собственные ТЭЦ, колебания амплитуды и фазы напряжения, возникающие при колебаниях напряжения, приводят к колебаниям электромагнитного момента, активной и реактивной мощностей генераторов, что отрицательно сказывается на устойчивости работы станции в целом, а, следовательно, на ее функциональной надежности.

А.В.Демура. Лекции по теории надежности

26

Несинусоидальные режимы оказывают ощутимое влияние на надежность работы электрооборудования. Это объясняется тем, что при наличии высших гармоник в кривой напряжения более интенсивно протекает процесс старения изоляции, чем в случае работы электрооборудования при синусоидальном напряжении. Так, например, при коэффициенте несинусоидальности 5% через два года эксплуатации тангенс угла диэлектрических потерь конденсаторов увеличивается в 2 раза.

Ускоренное старение изоляции имеет место и в силовых кабелях. За счет высших гармоник тока довольно часто однофазные КЗ переходят в двухфазные в месте первого пробоя вследствие прожигания кабеля. Следовательно, высшие гармоники в кривой напряжения питающей сети приводят к сокращению срока службы силовых кабелей, повышению аварийности в кабельных сетях, увеличению числа необходимых ремонтов.

Высшие гармоники и напряжения до 10% увеличивают погрешность индукционных счетчиков электроэнергии, ухудшают работу телемеханических устройств, вызывая сбои в их работе, если в качестве каналов связи для передачи информации используют силовые кабели. Кроме того, высшие гармоники вызывают ложную работу релейной защиты и автоматики при использовании фильтров токов обратной последовательности.

Эксплуатация систем электроснабжения отечественных и зарубежных промышленных предприятий показала, что батареи конденсаторов, работающие при несинусоидальных режимах, часто выходят из строя в результате вспучивания или взрыва. Причиной разрушения конденсаторов является перегрузка их токами высших гармоник, обуславливающих возникновение в системе электроснабжения резонансного режима на частоте одной из гармоник.

Несимметрия напряжения неблагоприятно сказывается на работе и сроке службы АД. Так, несимметрия напряжения в 1% вызывает значительную несимметрию токов в обмотках (до 9%). Токи обратной последовательности накладываются на токи прямой последовательности и вызывают дополнительный нагрев статора и ротора, что приводит к ускоренному старению изоляции и уменьшению располагаемой мощности двигателя. Известно, что при несимметрии напряжения в 4% срок службы АД, работающего с номинальной нагрузкой, сокращается примерно в 2 раза; при несимметрии напряжения в 5% располагаемая мощность АД уменьшается на 5-10%.

Магнитное поле токов обратной последовательности статора синхронных машин индуцирует в массивных металлических частях ротора значительные вихревые токи, вызывающие повышенный нагрев ротора и вибрацию вращающейся части машины. При значительной несимметрии вибрация может оказаться опасной для конструкции машины.

Нагрев обмотки возбуждения СД за счет дополнительных потерь от несимметрии напряжения приводит к необходимости снижать ток возбуждения, при этом уменьшается реактивная мощность, выдаваемая СД в сеть.

Несимметрия напряжения не оказывает заметного влияния на работу кабельных и воздушных линий, однако для трансформаторов наблюдается значительное сокращение срока службы.

Токи нулевой последовательности постоянно проходят через заземлители и отрицательно сказываются на их работе, вызывая высушивание грунта и увеличение сопротивления растеканию, что значительно уменьшает надежность работы заземлителей.

УЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ПРИ СРАВНЕНИИ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЕЖЕНИЯ

А.В.Демура. Лекции по теории надежности

27

В результате расчета показателей надежности можно определить ущерб, связанный с перерывами электроснабжения, и сравнить варианты систем электроснабжения по величине приведенных затрат:

З= енК + И + У.

Ущерб от перерыва электроснабжения складывается из двух составляющих: ущерба, связанного с самим фактом перерыва электроснабжения, и ущерба, связанного с длительностью перерыва электроснабжения. Ущерб разделяют также на первичный и вторичный. Первичный ущерб – ущерб, вызванный перерывом электроснабжения данного агрегата или объекта. Вторичный ущерб – ущерб, вызванный перерывом электроснабжения предыдущего агрегата или объекта по ходу технологии производства.

Составляющие ущерба:

издержки, связанные с тем, что предприятие из-за прекращения подачи электроэнергии не производит продукцию, простаивают рабочие; брак продукции; порча оборудования; потери сырья;

расстройство технологического процесса; возрастание сопутствующих общецеховых и других расходов.

Литература

1.ГОСТ 27.002-89.Надежность в технике. Основные определения.

2.Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяйства: в 5 кн.: Практ. пособие/Под ред. В.А.Веникова. Кн. 3. Надежность и эффективность сетей электрических систем/Ю.А. Фокин. – М.: Высш. Шк., 1989. – 151 с.

3.Надежность систем электроснабжения. Учебное пособие для ВУЗов. Зорин В.В., Тисленко В.В., Клеппель Ф., Адлер Г. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1984.

4.Меньшов Б.Г. Ершов М.С. Надежность электроснабжения газотурбинных компрессорных станций. – М.: Недра, 1995. – 283 с.

5.Конюхова Е. А., Киреева Э. А. Надежность электроснабжения промышленных предприятий. - М.: НТФ "Энергопрогресс", 2001. - 92 с; ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу "Энергетик"; Вып. 12(36)]

А.В.Демура. Лекции по теории надежности

28

В зарубежной и отечественной литературе по надежности в электроэнергетике можно выделить три основных направления исследований:

а) надежность электрических станций и подстанций; б) надежность электрических сетей энергосистем; б) надежность систем электроснабжения.

Наиболее отработаны инженерные методы расчета надежности распределительных устройств. Меньше единства в подходах к формализованному расчету надежности распределительных сетей, что подтверждается и значительным числом существующих методик, хотя эти методики тоже находят применение в инженерной практике.

Аналитический метод расчета надежности электроснабжения основан на принципе представления связи между элементами в виде расчетных схем последовательного и параллельного соединений. Такими схемами можно описать отключение потребителей, как из-за отказов элементов питающей цепи, так и из-за отказов элементов одной цепи с ремонтом элементов другой цепи. Метод позволяет также учитывать различную длительность отключения составлением расчетных схем для разных видов отключений. Метод позволяет оценить следующие показатели надежности схемы электроснабжения: частоту и длительность отключений различных потребителей. Недостатком метода является то, что он не учитывает влияние релейной защиты на надежность системы и обладает громоздким математическим аппаратом.

Логико-вероятностный метод расчета надежности электроснабжения с использованием дерева отказов является дедуктивным методом и применяется, когда число различных видов отказов системы сравнительно невелико. Метод позволяет определить вероятностную частоту отказов системы. Недостатками метода является проблематичность его использования при наличии относительно большого числа различных видов отказов системы, не учитывается вероятное время, которое потребуется на восстановление нормального режима работы оборудования.

Метод с использованием формулы полной вероятности позволяет с помощью формулы полной вероятности представить сложную схему в виде эквивалентной последовательно параллельной. Метод позволяет определить вероятную частоту отказов системы. Недостатками метода являются то, что он не учитывает вероятное время, которое потребуется на восстановление нормального режима работы оборудования и громоздкий математический аппарат.

Таблично-логический метод является одним из наиболее удачных методов расчетов надежности схем главных электрических соединений систем электроснабжения. Данный метод учитывает аварийные ситуации в системе, возникающие при наложении отказов одних элементов на ремонтные и аварийные простои других. Метод позволяет определить вероятное число отказов элемента за определенный период времени и вероятное время, которое потребуется на восстановление нормального режима работы оборудования.

А.В.Демура. Лекции по теории надежности