Основные понятия надежности систем электроснабжения

2.1.2. Отказ

Событие, заключающееся в том, что объект перешел границу допустимой области значений переменных работоспособного состояния и неработоспособного, квалифицируется как отказ. При этом происходит утрата способности объекта выполнять свои функции. На рис. 2.1 событие отказа наступает в точке "0" или "0*".

Отказы могут быть:
– полные или частичные (по степени нарушения работоспособности);
– внезапные и постепенные (по скорости протекания процессов изменения переменных состояния);
– независимые или зависимые (зависящие от отказов других объектов);
– устойчивые и неустойчивые или сбои (самоустраняющиеся отказы, приводящие к кратковременному нарушению работоспособности).
У объектов, функционирующих не постоянно во времени, а по требованию, отказы могут быть следующих видов:
 срабатывание на требование;
 ложное срабатывание (при отсутствии требований);
 излишнее срабатывание (при требовании срабатывания других элементов).
Примерами таких объектов являются системы релейной защиты, противоаварийной автоматики, в определенной мере выключатели.
Причины отказов могут быть внешними и внутренними.
Отказы по внутренним причинам можно подразделить на три группы. Первую составляют ошибки, допущенные при конструировании, определении условий и режимов эксплуатации, изготовлении, монтаже или ремонтах оборудования. Эти ошибки, скрытые дефекты обычно проявляются в ранний период эксплуатации – период приработки. Для него характерна повышенная частота отказов (рис. 2.2). Вторая группа причин вызвана износом и приводит к постепенному утрачиванию объектом ряда функциональных свойств и увеличению частоты отказов по сравнению с периодом нормальной эксплуатации объекта. Этот период называется периодом старения. На рис. 2.2 - время жизни объекта.
Третью группу составляют отказы в период нормальной эксплуатации. Частота отказов в этот период ниже, чем в первые два, но она ненулевая.
К отказам по внутренним причинам могут также быть отнесены те, которые вызваны ошибочными или вынужденными действиями обслуживающего персонала, если он включен в состав рассматриваемого объекта, находится внутри его границы. В противном случае они будут отнесены к отказам по внешним причинам.

Частота
отказов





Приработка

Старение

Нормальная эксплуатация

t

Рис. 2.2.

Независимо от способа отнесения последние могут быть подразделены на две группы. Первую составляют причины, обусловленные недостаточно высокой квалификацией эксплуатационного и ремонтного персонала. Вторая группа причин связана с громоздкостью и сложностью устройств и схем, с которыми эксплуатационному персоналу приходится работать. Например, большое количество коммутационной аппаратуры и сложная схема соединений на подстанциях повышают вероятность непра-вильных переключений, способных привести к ложным отключениям и включениям на короткозамкнутые цепи.

Причины отказов внешнего происхождения также можно подразделить на две группы. К первой отнесем воздействия, поступающие из внешней среды, по своей силе превышающие те, на которые рассчитан объект (так называемые нерасчетные возмущения) и которые приводят к повреждению объекта. Это обычно редкие и плохо предсказуемые воздействия, как правило, физического характера, не связанные с периодом предшествующей работы. В качестве примеров воздействий, приводящих к внезапным отказам, можно привести такие, как грозы, падения деревьев или попадание животных на электроустановки, гололед и др. Эта группа причин приводит к необратимым изменениям свойств объекта. Ко второй группе внешних причин можно отнести возмущения, приводящие к изменению режимных параметров объекта, в результате чего они выходят из допустимых границ. Отказы этого вида могут быть неустойчивыми (сбоями) или устойчивыми. Обычно они имеют достаточно обоснованные статистические характеристики и не являются уникальными. После снятия воздействия, приведшего к неустойчивому отказу, обычно значения параметров объекта входят в допустимые границы и он продолжает выполнять свои функции. Примером неустойчивого отказа может являться короткое замыкание (КЗ) на ЛЭП, самоустраняющееся за период паузы АПВ линии. В случае устойчивого отказа (например, КЗ на ЛЭП с ее отключением при отсутствии АПВ) могут потребоваться дополнительные действия по возвращению объекта в нормальное работоспособное состояние (включение ЛЭП в работу вручную).
По характеру причин отказы, как правило, отличаются случайностью или неопределенностью момента наступления отказа, за исключением тех случаев, когда в результате накопления факторов, которое может привести к отказу, производят преднамеренное отключение объекта заранее, не дожидаясь его естественного отказа, с целью вывода его в ремонт.
В случае накопления факторов старения объекта он может достичь так называемого предельного состояния. Обычно отказы, связанные с достижением предельных состояний, являются постепенными, позволяющими заблаговременно предсказать мо-мент перехода границы области допустимых значений режимных параметров.
В целом возможность наступления отказов объекта во многом зависит от условий, в которых он работает. С этих позиций сами условия могут быть классифицированы как минимум на два множества: обычные, или ординарные, и необычные, или неординарные, особые, форсмажорные.