Единичные и комплексные показатели надежности электроэнергетических установок

К единичным показателям относят такие показатели, которые характеризуют отдельные состояния объекта. Для основного и вспомогательного оборудования станций и подстанций в целях расчетов надежности используются такие единичные показатели объекта как:

— вероятность безотказной работы Р(t);

— вероятность отказа Q (t);

— интенсивность отказов λ(t);

— средняя наработка до отказа:

— параметр потока отказов ω(t);

— средний срок службы Tсc;

— средний ресурс.

Эти показатели подробно были рассмотрены выше, но существуют и другие единичные показатели надежности объектов. Их значения указываются в справочных данных или определяются на каждом предприятии опытным путем.

Так для каждого вида электрооборудования или установки существуют свои определенные эксплуатационные показатели надежности. Например, для секции или системы СШ РУ существуют следующие показатели:

— параметр потока отказов (частота отказов) секции или системы шин ω, 1/год;

— среднее время восстановления Тв, ч;

— частота капитальных ремонтов секции или системы шин μ0, 1/год;

— среднее время капитального ремонта на одно присоединение Т0, ч.

Для турбогенератора и гидрогенератора выделяют такие показатели как:

— параметр потока отказов (частота отказов) осредненный с автоматическим отключением ω, 1/год;

— среднее время восстановления Тв, ч;

— частота вынужденных неавтоматических отключений оперативным персоналом ωоп, 1/год;

— среднее время вынужденного простоя после вынужденного неавтоматического отключения Тп, ч.

— частота плановых простоев μп, 1/год;

— среднее время плановых простоев в течение одного года Тпл, ч.

К комплексным показателям относят такие показатели, которые характеризуют объект с двух и более сторон. К таким комплексным показателям надежности относят:

— коэффициент готовности кг. Он характеризует вероятность работоспособного состояния в произвольно выбранный момент времени. Коэффициент готовности имеет смысл надежностного коэффициента полезного действия, т.к. числитель представляет полезную составляющую, а знаменатель общие затраты времени (см. формулу 2.19). Он оценивает эксплуатационные качества объекта и квалификацию обслуживающего персонала, характеризует готовность объекта (элемента) к работе. Его недостатком является то, что по нему нельзя судить о времени непрерывной работы объекта без отказов.

— коэффициент вынужденного простоя кп. Он характеризует вероятность того, что объект неработоспособен в произвольный момент времени (см. формулу 2.20).

— коэффициент технического использования кт.и... Этот показатель характеризует те же свойства, что и коэффициент готовности, но учитывает дополнительно предупредительные ремонты и представляет собой отношение математического ожидания времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, времени простоев, обусловленных техническим обслуживанием, и времени ремонтов за тот же период эксплуатации:

кт.и =Tср / (Tср + tв + τ) = 1 / (1 +ωTв + μрTр), (2.28)

где τ — математическое ожидание времени нахождения объекта в отключенном состоянии для производства профилактических работ.

— коэффициент оперативной готовности Ког(t, τ) — вероятность того, что объект будет работоспособен в произвольный момент времени ”t” и безотказно проработает заданное время «τ» в аварийных условиях:

Ког(t, τ) = Кг(t) Р(τ) (2.29)

Коэффициент Ког позволяет оценить надежность оборудования в аварийный период.

— математическое ожидание длительности цикла работы объекта Тцикла:

Тцикла = Тср + Тв, (2.30)

где Тср — среднее время наработки до отказа объекта;

Тв — среднее время восстановления объекта.

— частота появления отказов объекта f:

f = 1/ Тцикла. (2.31)

— вероятности работоспособного состояния объекта и состояния восстановления для переменного процесса восстановления с экспоненциальным распределением длительности состояний определяются из выражений:

, (2.32)

, (2.33)

где Рр(t) — вероятность работоспособного состояния объекта,

Рв(t) — вероятность состояния восстановления объекта,

μ — интенсивность восстановления объекта,

λ — интенсивность отказов объекта.

Коэффициенты готовности и неготовности можно рассматривать как предел Рр(t) и Рв(t) при t→∞.

— вероятность планового ремонта:

Рр = μр Тр. (2.34)

— вероятность нормального состояния:

Рн = 1 — Рр = 1 — μр Тр. (2.35)

— средний недоотпуск электроэнергии ∆Э. Этот показатель характеризует не только все основные свойства надежности системы, но и режим ее загрузки, и представляет собой математическое ожидание недоотпуска электроэнергии потребителям за расчетный период времени. Его оценка для узлов нагрузки и системы в целом является одной из конечных целей расчетов надежности. Недоотпуск электроэнергии за время Т потребителям узла нагрузки при полном прекращении его ЭСН можно определить по формуле:

∆Э = Wн кп = Pн Т кп (2.36)

где Pн, Wн — соответственно математическое ожидание мощности и энергии, потребляемой узлом нагрузки за время Т;

кп — коэффициент вынужденного простоя системы относительно узла нагрузки (средняя вероятность состояния отказа).

— экономический ущерб от ненадежности. Этот показатель надежности является наиболее полным. Он характеризует интегрально все свойства надежности системы, включая режим ее загрузки и значимость потребителя энергии. Экономический ущерб при каждом отказе к (к = 1, 2,... n) за некоторый период Т:

Уk = У0 ∆Эk (2.37)

где У0 – величина удельного ущерба, руб/кВт*ч;

∆Э — средний недоотпуск электроэнергии, определяется по выражению (2.26).

Как видно из изложенного, надежность объекта характеризуется довольно широким спектром показателей. Эти показатели считаются основными или практическими показателями надежности.