Надежность электроснабжения и группы потребителей. Системы бесперебойного электроснабжения постоянного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Надежность электроснабжения и группы потребителей. Системы бесперебойного электроснабжения постоянного тока

Содержание

• Введение
• 1. Надежность электроснабжения и группы потребителей
• 1.1 Надежность электроснабжения
• 1.2 Виды и основные повреждений элементов систем электроснабжения
• 2. Системы бесперебойного электроснабжения постоянного тока
• Заключение
• Список литературы


Введение

В настоящее время наблюдается увеличение потребности в высокоскоростных центрах обработки данных, системах телекоммуникационной связи в реальном масштабе времени и применении систем с непрерывным автоматическим технологическим процессом. Рост потребности в таком оборудовании вместе с обеспечением большим количеством разнообразных возможностей выдвигает повышенные требования к источникам электропитания.

Невзирая на то, что при генерации электроэнергии, напряжение имеет отличные характеристики, в тот момент, когда электропитание достигает потребителя, его качество далекое от идеального. Большинство типов помех недопустимое, например, значительные провалы напряжения и колебания частоты, что может привести к непоправимым потерям, вызванным повреждением оборудования. Обычно же финансовые последствия этого могут быть существенными, влияя не только на текущую работу, но, что является серьезнее, и на развитие предприятия, которое понесло убытки.

При создании электронного устройства отдельного класса и назначения (электронно-вычислительные машины, медицинская и бытовая электронная техника, средства автоматизации) источник обеспечения гарантированного питания может быть подобран из тех, которые выпускаются серийно. В некоторых странах существуют фирмы, которые специализируются на промышленном выпуске источников бесперебойного питания, и потребитель имеет возможность выбрать тот, который ему больше всего подходит. Однако, когда по эксплуатационным, конструкторским или другим характеристикам источника бесперебойного питания, которые выпускаются серийно, не удовлетворяют потребностям потребителя, необходимо разработать новый, с учетом всех правил, специфических для этого вида.

1. Надежность электроснабжения и группы потребителей

Надежность - понятие старое, но область знаний новая. На протяжении веков вещи и люди назывались надежными, если они соответствовали некоторым ожиданиям, и ненадежными в противном случае.

В производственных системах, в том числе электроэнергетике, необходимо иметь численные меры надежности. Под надежностью понимают вероятность того, что устройство или система будут в полном объеме выполнять свои функции в течение заданного промежутка времени или при заданных условиях работы. Надежность определяется через математическое понятие вероятности.

Истоки создания современной теории надежности относятся во времени к середине XX века. Первые исследования по надежности в электроэнергетике были посвящены расчетам требуемой резервной мощности генераторов электрических станций. Затем начались исследования надежности систем передачи и распределения электроэнергии, включая надежность электрических сетей и надежность потребителей электрической энергии. электроснабжение кабельный бесперебойный ток

Электрическое оборудование промышленных предприятий в процессе эксплуатации оказывается под воздействием разнообразных факторов: повышенной влажности, агрессивных сред, пыли, неблагоприятных атмосферных явлений, а также механических и электрических нагрузок. При этом изменяются основные свойства материалов электроустановок, что приводит к возникновению коротких замыканий, вызывающих отключение электроустановок или электрических сетей, т.е. к перерывам в подаче электрической энергии. электрооборудование электроснабжение надежность

Перерывы электроснабжения приводят к простою производства, снижению объема выпуска продукции, увеличению затрат из-за порчи основного технологического оборудования и т. п. Следует учитывать, что существуют технологические процессы, не допускающие даже кратковременного перерыва электроснабжения.

К ним относятся некоторые производства нефтеперерабатывающей, химической и других отраслей промышленности, крупные вычислительные центры и т.д. В связи с этим возникает необходимость в определении способности систем электроснабжения обеспечить бесперебойность подачи электроэнергии при определенных затратах на строительство и эксплуатацию (ремонт и обслуживание). Эти затраты могут быть сопоставлены с материальным убытком, вызываемым перерывами в подаче электроэнергии.

Наряду с задачами анализа надежности действующего оборудования теория надежности решает задачи синтеза, т.е. позволяет принимать обоснованные решения о выборе способов повышения надежности бесперебойного электроснабжения за счет резервирования различных элементов системы электроснабжения, совершенствования организации технического обслуживания и других мероприятий.

Основные термины и определения, применяемые для анализа и синтеза надежности в электроэнергетике, приведены в нормативных документах и рекомендациях:

* ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

* ГОСТ 21.027-75. Системы энергетические. Термины и определения.

* ГОСТ 19.431-84. Энергетика и электрификация народного хозяйства. Основные понятия. Термины и определения.

* Надежность систем энергетики. Терминология: Сборник рекомендуемых терминов. М.: Наука, 1980. Вып. 95.

1.2 Виды и основные повреждений элементов систем электроснабжения

Самым ненадежным элементом СЭС являются линии электропередачи (ЛЭП) из-за их большой протяженности и влияния на них большого числа различных внешних воздействий. В городских сетях около 85 % отключений приходятся на долю ЛЭП, а в сельских сетях - 90-95 % Отказом линии электропередачи называется всякое вынужденное отключение при ее повреждениях.

Воздушные линии электропередачи

Различают устойчивые повреждения воздушных линий (опоры, провода, изоляторы) и неустойчивые (самовосстанавливающиеся.) Последние ликвидируются путем успешного действия устройств автоматического повторного включения (АПВ) или ручного включения.

Основными причинами повреждения воздушных линий (ВЛ) являются:

* грозовые перекрытия изоляции;

* гололедно-изморозевые отложения;

* ветровые нагрузки;

* вибрация и пляска проводов;

* возгорание деревянных опор;

* ослабление прочности деталей опор;

* повреждение опор и проводов автотранспортом и др.

Внешние воздействия приводят к перекрытию изоляции, разрушению изоляторов, обрыву проводов, падению опор.

Повреждения ВЛ возможны и в нормальных условиях работы из-за:

* превышения фактических электрических нагрузок расчетных значений;

* дефектов, возникших при изготовлении опор, проводов, изоляторов;

* неправильного применения типов проводов, опор, изоляторов по природно-климатическим зонам;

* нарушения правил монтажа и сооружения ВЛ;

* недостатков эксплуатации (несоблюдения сроков и объемов проверок, текущих и капитальных ремонтов).

Кабельные линии электропередачи

Основной причиной повреждений кабельных линий (КЛ) является нарушение их механической прочности строительными машинами и механизмами при земляных работах. По этой причине в городских электросетях происходят 60-70 % всех повреждений КЛ. Другими причинами являются старение межфазной и поясной изоляции, электрическая и химическая коррозия покрытия, перегрузка кабеля, попадание влаги в кабель, нарушение изоляции грызунами.

Повреждаемость КЛ зависит от способа прокладки КЛ (в земле, блоках, трубах, тоннелях), разности горизонтальных уровней участка КЛ (при больших перепадах происходит стекание масла и осушение изоляции), агрессивности окружающей среды, величины блуждающих токов и наличия защиты от них, интенсивности ведения строительных работ в зоне прокладки КЛ, срока эксплуатации, режима работы.

Электрические пробои чаще происходят не на целом кабеле, а в местах установки соединительных муфт, на концевых воронках, вертикальных участках кабеля.

Силовые трансформаторы

Этот вид оборудования повреждается значительно реже, чем линии электропередачи, однако его отказ ведет к более тяжким последствиям, и восстановление работоспособности требует длительного времени.

Основные причины повреждения силовых трансформаторов:

* повреждение изоляции обмоток трансформатора из-за дефектов конструкции и изготовления, а также из-за воздействия внешних перенапряжений в сети и токов короткого замыкания;

* повреждение переключателей (в основном регулируемых под нагрузкой), обусловленное конструктивными и технологическими дефектами;

* повреждение вводов, в основном при воздействии внешних перенапряжений в сети (перекрытие внешней или внутренней изоляции, механические повреждения, некачественные контактные соединения).

Ремонт трансформаторов больших габаритов производится на месте. Он требует, как правило, выемки керна трансформатора, применения подъемных механизмов и может длиться несколько суток.

Ремонт трансформаторов малых габаритов на напряжение 6-20 кВ производится централизованно в мастерских предприятий электрических сетей.

Основные способы повышения надежности эксплуатации трансформаторов:

* тщательная приемка в эксплуатацию с выполнением контрольных испытаний;

* периодические осмотры и проверки в процессе эксплуатации с соблюдением требуемых сроков и объема испытаний;

* соблюдение режимов работы трансформаторов, не допускающих значительной перегрузки в течение длительного времени;

* установка в сети средств снижения мощности коротких замыканий (реакторов) и величины перенапряжений (разрядников).

Электрические двигатели

Наибольшая часть отказов электродвигателей происходит из-за повреждений обмоток статора, что чаще всего связано с межвитковыми и межфазными короткими замыканиями, обрывом фазы и замыканиями на корпус.

Для ротора характерными отказами являются выплавление алюминиевой обмотки; затир ротора и статора, происходящий из-за неточного совпадения осей ротора и статора, износа подшипников, одностороннего магнитного притяжения, недопустимого прогиба вала.

У подшипников имеют место усталостные повреждения из-за переменных циклических напряжений и бринелирование поверхностей качения в результате несоосности валов двигателя и редуктора, дисбаланса ротора, резких колебаний нагрузки двигателей, внешних ударных и вибрационных воздействий.

Состояние подшипников зависит от состояния их смазки, которая с течением времени теряет свои смазывающие свойства из-за постепенного возрастания вязкости.

Коммутационные электрические аппараты

Отказы коммутационных аппаратов (автоматических выключателей, разъединителей, короткозамыкателей, отделителей) происходят при отключении коротких замыканий, выполнении ими различных операций, а также в стационарном состоянии.

Основная причина повреждений коммутационных аппаратов - механические повреждения, связанные с несовершенством конструкции, нарушением технологии изготовления или правил эксплуатации. Среди них следует выделить дефекты контактных соединений, неполадки в электроприводе, повреждения из-за ошибочных действий персонала, а также отказы при выполнении операций включения из-за некачественной регулировки, настройки или вследствие обледенения.

Электрические повреждения коммутационных аппаратов вызываются перекрытием изоляции при внешних и внутренних перенапряжениях, пробоем внутрибаковой изоляции выключателей и пр.

Следует отметить большую повреждаемость линейных разъединителей 6-10 кВ из-за недостатков их конструктивного исполнения.

Для короткозамыкателей причиной отказов могут быть также самопроизвольные включения, а для отделителей - отказы в бестоковую паузу.

К отказам предохранителей относятся их повреждения, а также неселективные и ложные срабатывания.

Релейная защита и автоматика

Отказами устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) являются:

* отказы в срабатывании при наличии требования (команды) на срабатывание;

* ложные срабатывания при отсутствии требования (команды) на срабатывание;

* срабатывания при несоответствии командного импульса, т.е неселективные срабатывания.

Причиной этих отказов являются повреждения элементов (резисторов, диодов, транзисторов, тиристоров, конденсаторов, реле), из которых состоят схемы РЗА.

Для резисторов и полупроводниковых приборов характерен отказ типа "обрыв" (до 90 %), для конденсаторов - типа "короткое замыкание" (до 80 %).

Пайки, печатный монтаж из-за плохого их выполнения имеют до 95 % отказов типа "обрыв".

Основным источником отказов реле является контактная система, а причиной отказов - разрегулировка контактов, их сваривание, образование на их поверхности непроводящих пленок из-за коррозии, загрязнения, эрозии.

Для маломощных реле характерны отказы из-за ложных срабатываний под действием вибрационных и ударных нагрузок.

2. Системы бесперебойного электроснабжения постоянного тока

5. СЭП должна быть надежной. Под надежность работы СЭП понимается свойство системы сохранять в установленных пределах значения параметров электрической энергии, характеризующих возможность системы обеспечивать электропитание аппаратуры связи в заданных условиях применения и технического обслуживания. Проектируемая СЭП должна удовлетворять требуемым показателям надежности, к которым относятся - средняя наработка до отказа (T0), среднее время восстановления (TВ) и средний срок службы.

Заключение

Первое и самое главное назначение источника бесперебойного питания - обеспечить электропитание компьютерной системы или другого оборудования в то время, когда электрическая сеть по каким-то причинам не может это делать. Во время такого сбоя электрической сети ИБП питается сам и питает нагрузку за счет энергии, накопленной его аккумуляторной батареей.

XXI век - век передовых технологий и сложных устройств которые работают благодаря электропитанию. Поэтому электрическое питание - это важная составляющая нашей жизни, без которой труд человека отнюдь не облегчится. На современном этапе развития источником бесперебойного питания называется система, предназначение которой является защита оборудования от резких перепадов и пропадания в электросети. Источник питания заботится о вашей бытовой технике - в момент выключения в результате пропадания напряжения в сети и стабилизирует напряжение.

Каждый человек, сталкивающийся с компьютерами, рано или поздно узнает о великолепной идее бесперебойного питания компьютеров. Если этот человек имеет инженерное образование и творческую жилку, он немедленно начинает изобретать "велосипед", придумывая, как бы можно было сделать такую штуку. Как правило, люди в этой ситуации придумывают одну и ту же схему, которая им кажется наиболее естественной и простой. Эта схема традиционно называется схемой с двойным преобразованием энергии.

Список литературы

1. Анищенко В.А. Надёжность систем электроснабжения. Минск: УП Технопринт, 2001.

2. Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel.-М.: ИП Радиософт, 2002 - 176 с.

3. Ермилов. А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1983.

4. Зорин В.В. и др Надежность систем электроснабжения / В.В. Зорин,

В.В. Тисленко, Ф. Клеппель, Г. Адлер. Киев: Вища школа, 1984.

5. Киреева Э.А. Повышение надёжности, экономичности и безопасности систем цехового электроснабжения. M.: НТФ Энергопрогресс, 2002.

6. Конюхова Е.А., Киреева Э.А. Надёжность электроснабжения промышленных предприятий. M.: НТФ Энергопрогресс, 2001.

7. Михайлов В.В. Надежность электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1982.

8. Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.1. - М.:ООО ” ИД СКИМЕН”, 2002. - 336 с.

9. Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для вузов. - 2-е изд. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 344 с.

10. Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. М.: Солон-Р, 2001. - 334 с

11. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В. М. Бушуев, В. А. Демянский, Л. Ф. Захаров и др. -- М.: Горячая линия--Телеком, 2009. -- 384 с

Размещено на Allbest.ru