Keandalan peralatan listrik dan sistem tenaga

Konsep dasar dan definisi reliabilitas

Keandalan erat kaitannya dengan berbagai aspek pengoperasian instalasi listrik. Keandalan - properti suatu objek untuk menjalankan fungsi tertentu, mempertahankan nilai indikator kinerjanya tepat waktu dalam batas tertentu, sesuai dengan mode dan kondisi penggunaan, pemeliharaan, perbaikan, penyimpanan, dan transportasi tertentu.

Keandalan dalam hal sistem catu daya: catu daya berkelanjutan dalam batas yang dapat diterima indikator kualitasnya dan menghilangkan situasi yang berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Dalam hal ini, objek harus berfungsi.

Di bawah pengoperasian berarti keadaan elemen peralatan listrik, di mana mereka dapat melakukan fungsi yang ditentukan, sambil mempertahankan nilai parameter yang ditentukan dalam batas yang ditetapkan oleh dokumentasi normatif dan teknis.Dalam hal ini, elemen mungkin tidak memenuhi, misalnya, persyaratan yang berkaitan dengan penampilan.

Peristiwa yang melibatkan kegagalan peralatan disebut penolakan... Penyebab kegagalan dapat berupa cacat desain, pembuatan dan perbaikan, pelanggaran aturan dan regulasi pengoperasian, proses keausan alami. Berdasarkan sifat perubahan parameter utama peralatan listrik hingga saat kegagalan, mereka dibedakan antara kegagalan mendadak dan kegagalan bertahap.

Kegagalan mendadak disebut kegagalan yang terjadi sebagai akibat dari perubahan tajam yang tiba-tiba pada satu atau lebih parameter dasar (kerusakan fase kabel dan saluran udara, kerusakan koneksi kontak pada perangkat, dll.).

Kerusakan bertahap disebut kerusakan yang terjadi sebagai akibat dari perubahan parameter yang lama dan bertahap, biasanya karena penuaan atau keausan (penurunan resistansi isolasi kabel, motor, peningkatan resistansi kontak sambungan kontak, dll. ). Pada saat yang sama, perubahan parameter dibandingkan dengan level awal dalam banyak kasus dapat direkam menggunakan alat pengukur.

Tidak ada perbedaan mendasar antara kegagalan mendadak dan bertahap. kegagalan mendadak dalam banyak kasus adalah hasil dari perubahan parameter yang bertahap, tetapi tersembunyi dari pengamatan (misalnya, keausan rakitan mekanis kontak sakelar), ketika kehancurannya dianggap sebagai peristiwa mendadak.

Kegagalan non-reversibel menunjukkan hilangnya kinerja… Intermiten — berulang kali menghilangkan sendiri kegagalan objek.Jika kegagalan suatu objek bukan karena kegagalan objek lain, maka dianggap independen, sebaliknya — tergantung.

Kegagalan yang diakibatkan oleh ketidaksempurnaan atau pelanggaran terhadap aturan dan regulasi desain yang telah ditetapkan disebut struktural… Kegagalan yang terjadi sebagai akibat dari ketidaksempurnaan atau pelanggaran terhadap proses produksi atau perbaikan yang telah ditetapkan dari suatu objek yang dilakukan di perusahaan perbaikan — produksi … Kegagalan sebagai akibat dari pelanggaran aturan atau ketentuan operasi yang telah ditetapkan — operasional… Alasan penolakan — cacat.

Keandalan adalah salah satu sifat peralatan listrik dan sistem tenaga yang memanifestasikan dirinya hanya selama operasi. Keandalan didefinisikan selama desain, dipastikan selama manufaktur, dikonsumsi dan dipertahankan selama operasi.

Keandalan adalah properti yang kompleks, yang tergantung pada spesifikasi instalasi listrik dan kondisi operasinya, dapat mencakup: keandalan, daya tahan, pemeliharaan, penyimpanan secara terpisah atau dalam kombinasi tertentu, baik untuk instalasi listrik maupun untuk elemen individualnya .

Terkadang keandalan disamakan dengan keandalan (dalam hal ini, keandalan dianggap dalam "arti sempit").

Keandalan - properti sarana teknis untuk mempertahankan pengoperasian berkelanjutan untuk jangka waktu tertentu. Ini adalah komponen terpenting dari keandalan instalasi listrik, tergantung pada keandalan elemen, skema sambungannya, karakteristik struktural dan fungsional, serta kondisi pengoperasian.

Daya tahan - milik sarana teknis untuk tetap beroperasi sampai terjadinya keadaan batas dengan sistem pemeliharaan dan perbaikan yang ditetapkan.

Dalam kasus yang dipertimbangkan, keadaan batas sarana teknis ditentukan oleh ketidakmungkinan fungsinya lebih lanjut, yang disebabkan oleh penurunan efisiensi, atau oleh persyaratan keselamatan, atau oleh timbulnya keusangan.

Pemeliharaan - sifat sarana teknis, yang merupakan kemampuan beradaptasi untuk mencegah dan mendeteksi penyebab kerusakan dan menghilangkan konsekuensinya melalui pemeliharaan dan perbaikan.

Pemeliharaan mencirikan sebagian besar elemen instalasi listrik dan tidak masuk akal hanya untuk elemen yang tidak diperbaiki selama operasi (misalnya, isolator saluran udara (HV)).

Persistence — milik sarana teknis untuk terus mempertahankan kondisi yang dapat diservis (baru) dan dapat diservis selama penyimpanan dan transportasi. Pelestarian elemen PP ditandai dengan kemampuannya menahan efek negatif dari kondisi penyimpanan dan transportasi.

Pilihan indikator keandalan kuantitatif tergantung pada jenis peralatan listrik. Unsur-unsur instalasi listrik yang kinerjanya jika terjadi kerusakan tidak dapat dipulihkan selama operasi (trafo arus, sisipan kabel, dll.) Disebut tidak dapat dipulihkan.

Dapat dipulihkan adalah produk yang kinerjanya jika terjadi kerusakan harus dipulihkan selama pengoperasian. Contoh produk tersebut adalah mesin listrik, transformator daya, dll.

Keandalan produk remanufaktur ditentukan oleh keandalan, daya tahan, pemeliharaan, dan penyimpanannya, dan keandalan produk tak terbarukan ditentukan oleh keandalan, daya tahan, dan penyimpanannya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi keandalan elemen instalasi listrik

Instalasi listrik yang digunakan untuk transformasi, transmisi dan distribusi listrik terkena sejumlah besar faktor yang dapat diklasifikasikan menjadi empat kelompok: pengaruh lingkungan, operasional, kecelakaan, kesalahan desain dan instalasi.

Faktor lingkungan tempat elemen instalasi listrik berfungsi antara lain intensitas badai petir dan aktivitas angin, endapan es, hujan lebat, curah hujan, kabut tebal, embun beku, embun, radiasi matahari dan lain-lain. Sebagian besar faktor lingkungan tercantum dalam buku referensi iklim.

Berkenaan dengan perangkat transfer - saluran udara dari semua kelas tegangan - faktor paling khas yang berkontribusi terhadap kerusakannya adalah hujan, curah hujan, kabut tebal, embun beku dan embun, dan untuk transformator daya yang dipasang pada instalasi listrik tipe terbuka, faktor dari lingkungan termasuk energi matahari, radiasi, tekanan atmosfer, suhu sekitar (faktor yang terkait erat dengan kategori lokasi dan kondisi iklim).

Ciri pengoperasian elemen instalasi listrik tipe terbuka dari semua kelas tegangan adalah perubahan semua faktor, misalnya perubahan suhu dari + 40 ± menjadi -50 ± C.Fluktuasi intensitas aktivitas badai petir di wilayah negara kita bervariasi dari 10 hingga 100 jam badai petir atau lebih per tahun.

Dampak faktor iklim eksternal menyebabkan munculnya cacat selama operasi: pembasahan oli pada transformator dan pemutus sirkuit oli, pembasahan isolasi dalam tangki dan isolasi lintasan sakelar oli, pembasahan rangka busing, penghancuran penopang dan isolator busing di bawah es, beban angin, dll. Oleh karena itu, untuk setiap wilayah iklim, selama pengoperasian instalasi listrik, perlu diperhatikan faktor lingkungan.

Faktor operasional meliputi beban lebih pada elemen instalasi listrik, arus hubung singkat (overcurrent), berbagai jenis tegangan lebih (arcing, switching, resonansi, dll).

Menurut aturan operasi teknis, saluran udara 10 — 35 kV dengan netral terisolasi dapat bekerja dengan adanya gangguan pembumian fase tunggal, dan durasi pelepasannya tidak standar. Di bawah kondisi operasi ini, kesalahan lengkung pada jaringan distribusi bercabang adalah penyebab utama kegagalan isolasi yang melemah.

Untuk transformator daya, faktor operasional yang paling sensitif adalah kelebihannya, gaya mekanis pada belitan pada arus hubung singkat. Tempat penting dalam faktor operasi ditempati oleh kualifikasi staf dan efek yang menyertainya (kesalahan staf, kualitas perbaikan dan pemeliharaan yang buruk, dll.).

Kelompok faktor yang secara tidak langsung mempengaruhi keandalan instalasi listrik meliputi kesalahan desain dan pemasangan: ketidakpatuhan terhadap pedoman selama desain, ketidakpatuhan terhadap persyaratan keandalan, ketidakpatuhan terhadap besarnya arus kapasitif dalam jaringan 10 — 35 kV dan kompensasi mereka selama pengembangan jaringan, produksi elemen instalasi listrik berkualitas rendah, cacat instalasi, dll.

Sekelompok kecil faktor yang mempengaruhi keandalan instalasi listrik dalam operasi adalah faktor yang tidak disengaja: tabrakan alat transportasi dan mesin pertanian pada penyangga, tumpang tindih kendaraan yang bergerak di bawah saluran udara, gangguan kabel, dll.

Keandalan pasokan listrik ke konsumen

Secara teknis dimungkinkan untuk membuat sistem seperti itu, dan kegagalan jarang terjadi (elemen yang sangat andal dengan sistem layanan tonik yang sempurna, penggunaan sirkuit dengan banyak pemotongan, dll.). Tetapi pembuatan sistem seperti itu akan membutuhkan peningkatan investasi. dan biaya operasional. Oleh karena itu, ada solusi untuk meningkatkan keandalan aspek ekonomi: mereka berusaha bukan untuk keandalan maksimum yang dapat dicapai, tetapi untuk yang rasional, optimal menurut setiap kriteria teknis dan ekonomi.

Untuk solusi desain standar PUE tidak memerlukan perhitungan keandalan: kategori tersebut disorot konsumen energi dalam hal keandalan catu daya (umumnya, mereka berbeda dalam jumlah kerusakan akibat kegagalan daya), di mana redundansi jaringan (jumlah sumber independen) dan adanya otomatisasi darurat ( durasi yang diizinkan dari kegagalan daya).

Dalam hal memastikan keandalan catu daya, PUE membagi konsumen listrik menjadi tiga kategori: pertama, kedua, dan ketiga. Penugasan penerima listrik ke satu atau kategori lain dalam hal keandalan harus dilakukan berdasarkan dokumentasi peraturan, serta di bagian teknologi proyek (yaitu, ditentukan oleh insinyur desain).

Untuk lebih jelasnya tentang karakteristik masing-masing kategori, lihat di sini: Kategori keandalan catu daya penerima listrik