Теория надежности

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

 

ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

- филиал федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

 «Иркутский  государственный университет путей  сообщения»

()

 

Факультет «Заочный»

Кафедра «Электроснабжение»

 

 

К ЗАЩИТЕ ДОПУСКАЮ Преподаватель. «___»_________2014г.________

 

 

 

 

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

КП.517120.190901.65.000 -2014.ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСПОЛНИТЕЛЬ	ПРОВЕРИЛ:
студент гр. СОД-1-12-11	преподаватель
(дата, подпись)	(дата, подпись)

 

 

 

 

2014

 

Аннотация

 

Курсовой проект: 9 с.,1рис., 6 табл., 15 источников.  

 

НАДЕЖНОСТЬ, РАБОТОСПОСОБНОСТЬ,ПРЕДЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ, ПОВРЕЖДЕНИЕ, ОТКАЗ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ИЗНОС, СТАРЕНИЕ, БЕЗОТКАЗНОСТЬ, ДОЛГОВЕЧНОСТЬ, РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ, УПРАВЛЯЕМОСТЬ, ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕСУРС, СРОК СЛУЖБЫ, РЕЗЕРВИРОВАНИЕ, РЕЗЕРВ, НАРАБОТКА.

 

Цель работы заключается в:

- знакомство с понятием теории  надежности и методами оценки  надежности электроснабжения;

- получение навыков в определении  показателей надежности систем  электроснабжения и их оптимальном  резервировании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание
		Нормативные ссылки
		Введение	5
	1	Основные понятия теории надежности	6
	2	Классификация отказов	7
	3	Виды резервирования	9
	4	Показатели надежности	11
	5	Методы оценки надежности систем	13
	5.1	Аналитические методы оценки надежности систем	14
	5.2	Оценка надежности методом Монте-Карло	15
	6	Ущерб от нарушений электроснабжения	16
	7	Нормирование надежности	20
	7.1	Нормирование надежности электроснабжения потребителей	21
	7.2	Нормирование надежности электрических сетей и оборудования	22
	7.3	Нормирование системных показателей надежности	23
	8	Задача: выбор аварийного резерва мощности в электрической системе	24
		Список использованных источников	27

 

 

 

 

 

 

 

Нормативные ссылки

 

В контрольной работе использованы ссылки на следующие стандарты (нормативные документы):

 

ГОСТ 2.102 - 68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов;

ГОСТ 2.104 - 2006 ЕСКД. Основные надписи;

ГОСТ 2.105 - 95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам;

ГОСТ 2.106 - 96 ЕСКД. Текстовые документы;

ГОСТ 2.108 - 68 ЕСКД. Спецификации;

ГОСТ 2.109 - 73 ЕСКД. Основные требования к чертежам;

ГОСТ 2.111 - 68 ЕСКД. Нормоконтроль;

ГОСТ 2316 – 68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Надежная работа устройств систем электроснабжения является важным условием обеспечения потребителей электрической энергией.

Надежность- это сложное комплексное свойство, которое оценивается рядом численных показателей, и поэтому определить, насколько система электроснабжения  или ее элементы надежны, можно только после проведения расчетов и сравнительного анализа.

В электроэнергетике обычно различают два уровня задач, решаемых с учетом надежности: задачи анализа и задачи синтеза. К задачам анализа надежности относится количественная оценка показателей надежности элементов и систем, надежности электроснабжения потребителей при известных параметрах, режимах, конфигурации систем электроснабжения.

Задачи синтеза надежности заключаются в выборе рациональных решений при планировании, проектировании, сооружении и эксплуатацииэлектроэнергетических систем, а также при изготовлении оборудования, обеспечивающего требуемый уровень надежности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные понятия теории надежности

Объект - техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации. Объектами могут быть различные системы и их элементы (сооружения, установки, технические изделия, устройства, машины, аппараты, приборы, агрегаты и отдельные детали).

Надежность - свойство объекта сохранять способность выполнять заданные функции.

Исправное - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным НТД (в неисправном состоянии объект не соответствует хотя бы одному из требований).

Работоспособное - состояние, при котором объект способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, установленных НТД (в неработоспособном состоянии хотя бы один параметр выходит за указанные пределы).

В предельном состоянии эксплуатация объекта должна быть прекращена (из-за недопустимого ухудшения его характеристик и необходимости проведения капитального ремонта или списания).

События и процессы, характеризующие переход объекта из одного состояния в другое, отмечены на рис. 1 цифрами:

1 - повреждение (нарушение исправности  объекта при сохранении его  работоспособности);

2 - отказ (нарушение работоспособности);

3- восстановление (процесс обнаружения  и устранения отказа или повреждения);

4 - отключение (перевод в нерабочее  состояние);

5 - износ и (или) старение).

Надежность - сложное свойство, состоящее из таких свойств как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость и др.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени или заданной наработки.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для ТО и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений и восстановлению работоспособного состояния путем проведения ТО и ремонтов.

Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение (и после) хранения и (или) транспортирования.

Управляемость - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению выхода значений параметров за допустимую область и возврату их в эту область средствами управления.

Безопасность - свойство объекта не допускать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды.

По характеру функционирования различают восстанавливаемые и невосстанавливаемые объекты. К восстанавливаемым относят объекты, работоспособность которых в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях.

Наработка - суммарная продолжительность или объем работы объекта (измеряется в часах, количестве срабатываний или отключений и др. единицах).

Технический ресурс - наработка объекта о начала его эксплуатации до достижения предельного состояния после всех средних и капитальных ремонтов (то есть до списания по техническому состоянию).

Срок службы - календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала до наступления предельного состояния.

2. Классификация отказов

Работоспособное состояние объекта определяется перечнем заданных параметров и допустимыми пределами их изменения. Признаки, позволяющие установить нарушение работоспособности, являются критериями отказа.

Отказы подразделяются на:

• полные и частичные - по степени нарушения работоспособности. При полном отказе работоспособность объекта снижена, так как один или несколько основных параметров находятся вне допустимых пределов;
• внезапные и постепенные - по характеру возникновения. Внезапный отказ (короткое замыкание, пробой изоляции, разрушение конструкций опор, обрыв проводов) характеризуется скачкообразным изменением основных параметров объекта (обычно вследствие постепенного накопления неисправностей и повреждений или из-за наличия дефектов, не выявленных к началу эксплуатации). Особенностью внезапных отказов является невозможность их предсказания. Постепенные отказы происходят в результате старения и износа (здесь долговечность работы объекта можно увеличить путем периодической замены наименее надежных его элементов);
• независимые и зависимые (зависящие от отказов других объектов);
• устойчивые и сбои - по устойчивости неработоспособности. Под сбоем понимается самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременному нарушению работоспособности объекта (например, отключение ВЛ устройствами РЗА при коротком замыкании и восстановление работоспособности линии в случае успешного повторного ее включения).

У объектов, функционирующих не постоянно во времени, а по требованию (устройства РЗА, коммутационные аппараты) отказы могут быть следующих видов:

• отказ в срабатывании;
• ложное срабатывание;
• излишнее (неселективное) срабатывание).

Помимо отказов работоспособности объектов, для СЭС различают отказ функционирования. Типичным отказом функционирования является недопустимое снижение напряжения в электрической сети и (или) отключение части потребителей из-за возникшей перегрузки оборудования даже при отсутствии отказов в его работоспособности.

В энергетике отказы подразделяются еще и по степени потери работоспособности объекта и глубине негативных последствий на аварии, отказы 1-й и 2-й степени, потребительские отключения. Например, в электросетевых компаниях авариями считаются недоотпуск электроэнергии потребителям в объеме 20 тыс. кВт⋅ч и более или перерывы в электроснабжении потребителей:

- 1-й категории, имеющих питание  от двух независимых источников  питания, на срок, превышающий время  действия устройств АПВ или  АВР;

- 2-й категории на время более 2,5 ч (для сельскохозяйственных потребителей - более 10 ч.);

- 3-й категории - свыше 24 ч.

Отказом в работе 1-ой степени являются, например, недоотпуск электроэнергии от 5 до 20 тыс. кВт⋅ч или перерыв в электроснабжении потребителей 3-й категории от 8 до 24 ч. К отказам 2-й степени относят нарушение нормальной работы электросетей, вызванные неправильными действиями устройств РЗА или ошибками эксплуатационного персонала. Под потребительскими отключениями понимают отключение оборудования из-за неправильных действий персонала потребителей.

Отказы объектов по времени их возникновения подразделяются на: отказы периода приработки; отказы в период нормальной эксплуатации; отказы периода интенсивного износа или старения.

3. Виды резервирования

Для обеспечения требуемой надежности СЭС приходится во многих случаях дублировать отдельных элементы, то есть использовать резервирование. Резервирование характерно тем, что позволяет повысить надежность системы по сравнению с надежностью составляющих ее элементов. Резервирование осуществляется путем введения избыточности. Различают информационное, временное, функциональное и структурное резервирование.

Информационное резервирование предполагает использование избыточной информации (например, передача телеизмерений и телесигналов одних и тех же величин от разных датчиков и по разным каналам связи, что позволяет за счет перекрестной проверки провести эффективную фильтрацию сбойных замеров, надежнее контролировать состав работающего оборудования, повышать полноту и качество управленческой информации).

Временное резервирование предусматривает наличие и использование избыточного времени для обеспечения выполнения системой заданных функций (например, для увеличения при необходимости длительности плановых ремонтов основного оборудования СЭС).

При функциональном резервировании надежность систем повышается за счет использования способности объектов выполнять дополнительные функции вместо основных или наряду с ними (например, ВЛ сверхвысокого напряжения, предназначенная для передачи электроэнергии из одной системы в другую, может взаимно резервировать генераторы в этих системах, реализовать эффект снижения совмещенного максимума нагрузки ЭЭС и т. д.).

Структурное резервирование - метод повышения надежности объекта, предусматривающий использование избыточных элементов, входящих в физическую структуру объекта (например, установка вторых трансформаторов на подстанциях; сооружение вторых цепей ВЛ, когда пропускная способность первых цепей еще не исчерпана; установка дополнительных - резервных генераторов в ЭЭС).

Виды структурного резервирования:

• общее - резервируется объект или система в целом
• раздельное - резервируются отдельные элементы системы