Совершенствование методов расчета эксплуатационной надежности электрооборудования электростанций и подстанций

• Автор: Андреев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 240 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

1.1. Анализ эксплуатационной надежности электрооборудования.

1.2. Анализ методов расчета показателей надежности электрооборудования

1.3. Оценка точности и достоверности показателей надежности электрооборудования.

1.4. Влияние условий эксплуатации на технический ресурс электрооборудования .

1.5. Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО РЕСУРСА

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1. Основные положения оценки технического ресурса

электрооборудования.

2.2. Модель оценки технического ресурса электрооборудования с учетом воздействия эксплуатационных факторов.
2.3. Определение параметров модели оценки технического ресурса электрооборудования и значений эквивалентных эксплуатационных факторов
2.4. Исследование чувствительности математической модели оценки технического ресурса электрооборудования к изменению точности исходных данных
2.5. Анализ погрешностей модели оценки технического ресурса электрооборудования.
2.6. Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1. Связь показателей долговечности и безотказности
электрооборудования.
3.2. Математическая модель оценки показателей безотказности электрооборудования
3.3. Математическая модель оценки показателей безотказности электрооборудования на заданном интервале наработки
3.4. Исследование чувствительности математической модели оценки показателей безотказности электрооборудования к изменению точности исходных данных
3.5. Определение обобщенных показателей надежности.
Гаммапроцентный ресурс
3.6. Выводы по третьей главе.
ГЛАВА 4. МОДЕЛИ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
4.1. Модели расчета технического ресурса и показателей безотказности высоковольтных выключателей
4.2. Модели расчета технического ресурса и показателей безотказности силовых трансформаторов
4.3. Модели расчета технического ресурса и показателей безотказности асинхронных электродвигателей
4.4. Выводы по четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА СУЩЕСТВУЮЩИХ МОДЕЛЕЙ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕСУРСА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ЗНАЧЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ОТКАЗОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ И КЛАССОВ
НАПРЯЖЕНИЯ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО АСИНХРОННЫМ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. АКТЫ И СПРАВКИ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.
ВВЕДЕНИЕ
С развитием рыночных отношений в электроэнергетической отрасли возрастает экономическая ответственность энергетических компаний за нарушение нормального режима работы энергосистемы и снижение качества электроэнергии, поставляемой потребителю. Поэтому энергетические компании заинтересованы в обеспечении надежности работы электрооборудования. В основе такой заинтересованности лежит давление рынка, рост конкуренции, мотивация в экономии издержек и снижение уровня резервов, что влияет на надежность функционирования оборудования. Существуют три основных фактора, влияющих на надежность электрооборудования и электроэнергетики в целом. Это рост нагрузки, износ основных фондов и либерализация электроэнергетики. Износ основных фондов в настоящее время является важнейшей проблемой энергетики, от решения которой зависит надежность ее функционирования.
Анализ старения электротехнического оборудования показывает, что степень износа основных фондов в Федеральной сетевой компании в среднем составляет ,5 , при этом оборудования подстанций , зданий и сооружений ,8 , воздушных линий электропередач . В этих условиях задача поддержания на требуемом уровне показателей безотказности и долговечности электрооборудования становится более острой.
Определяющее влияние на степень износа электрооборудования оказывают эксплуатационные факторы, которые действуют в различных условиях и режимах работы. Они приводят к развитию и накоплению дефектов, к более раннему наступлению предельного состояния и отказу оборудования. При утяжеленных условиях эксплуатации скорость износа электрооборудования еще выше, чем при облегченных или нормативных условиях.
Для обеспечения безопасной и эффективной работы, при управлении режимами эксплуатации и ремонта необходимо знать фактический уровень
надежности электрооборудования с учетом воздействия реальных эксплуатационных факторов 1. Поэтому актуальной задачей является разработка методов и математических моделей количественной оценки показателей эксплуатационной надежности, позволяющих учесть основные факторы, которые влияют на износ электрооборудования.
Актуальность


Наибольшая доля отказов приходится на разъединители напряжением 0 0 кВ. Значительная часть отказов электрооборудования в главных схемах электрических соединений приходится на измерительные трансформаторы тока и напряжения. Статистика отказов измерительных трансформаторов тока и напряжения приведена в табл. Таблица 1. Большое количество отказов трансформаторов напряжения по неустановленным причинам обусловлено, как правило, возникновением перенапряжений в сети. Причины отказов трансформаторов напряжения серии НКФ в большинстве случаев невозможно установить изза больших разрушений этих аппаратов при аварии. Из установленных причин отказов отмечается увлажнение изоляции при попадании влаги внутрь трансформатора. На рис. НКФ. Наименее надежными являются измерительные трансформаторы 0 0 кВ 6. Во многом надежность станций и подстанций определяется техническим состоянием и надежностью электрооборудования собственных нужд и кабельного хозяйства. Постоянное увеличение числа и длины кабельных линий и их нагрузок на станциях и подстанциях как на средних 6 кВ так и высоких напряжениях 0 кВ и выше приводит к увеличению пожарной опасности 9 . Это подтверждается случаями возгорания кабелей на ряде электростанций. Большая протяженность кабельных линий, прокладка их, как правило, в подземных коммуникациях требует больших затрат на обслуживание, в том числе на выявление повреждений. Ситуация дополнительно осложняется все большим применением кабелей с пластмассовой изоляцией. На электростанциях и подстанциях должны разрабатываться и проводиться необходимые мероприятия по исключению возгораний кабелей. В иоВ
Рис. В
Рис. Воздействие электрического поля а длительное воздействие рабочего напряжения при нормальных условиях эксплуатации б внутренние коммутационные перенапряжения с учетом мер по их ограничению в грозовые перенапряжения с учетом мер по их ограничению и защите от них. Воздействие теплового поля а нормальная рабочая температура б перегревы в аварийных и форсированных режимах. Воздействия окружающей среды а влажность окружающей среды б температура окружающей среды в загрязнения и др. Механические воздействия а механические напряжения, связанные с рабочим режимом б вибрация в динамические механические нагрузки в аварийных и форсированных режимах. Воздействие агрессивных агентов окружающей среды или продуктов, образовавшихся в компонентах электрической изоляции окислы азота, озон, хлористые и фтористые соединения и т. Все перечисленные факторы должны быть учтены при выборе проводниковых, изоляционных и конструкционных материалов и самой конструкции силовых электрических кабелей. При оценке надежности кабелей необходимо уделять внимание всем перечисленным группа эксплуатационных факторов, учитывая степень их влияния на уровень технического ресурса. Основными при этом следует считать тепловые и электрические факторы. Надежность электродвигателей ЭД является одним из главных факторов, определяющих эффективность работы, как механизмов собственных нужд, так и электростанции в целом. Причиной отказов ЭД являются недостатки эксплуатации и низкое качество ремонта , . Известно, что отказы оборудования собственных нужд электростанций составляют от до всех вынужденных остановок блоков, из которых около половины приходится на электрооборудование. Около всех вынужденных остановок энергоблоков происходит изза аварий электродвигателей. Основной причиной отказов электродвигателей собственных нужд является возрастание числа пусков в связи с разуплотнением графиков нагрузки, которое ведет к частым пускам и остановам, а также к увеличению времени работы блоков тепловых электростанций в режиме регулирования. Повреждения узлов электродвигателей распределены в следующей последовательности от общего числа повреждений , обмотка статора вывода подшипники обмотка ротора система охлаждения ротора и статора 7 железо статора, ротора, вал . Причины повреждения заводской дефект недостаток эксплуатации недостаток ремонта старение изоляции 8 перенапряжения 5 неустановленные .