Fiabilité des équipements électriques et des systèmes d'alimentation

Concepts de base et définitions de la fiabilité

La fiabilité est étroitement liée à divers aspects du fonctionnement des installations électriques. Fiabilité - la propriété d'un objet à remplir certaines fonctions, en maintenant à temps les valeurs de ses indicateurs de performance dans certaines limites, correspondant à certains modes et conditions d'utilisation, de maintenance, de réparation, de stockage et de transport.

Fiabilité des systèmes d'alimentation : alimentation continue dans des limites acceptables indicateurs de sa qualité et éliminer les situations dangereuses pour les personnes et l'environnement. Dans ce cas, l'objet devrait fonctionner.

Par opérabilité, on entend un tel état des éléments de l'équipement électrique, dans lequel ils sont capables d'exécuter les fonctions spécifiées, tout en maintenant les valeurs des paramètres spécifiés dans les limites établies par la documentation normative et technique.Dans ce cas, les éléments peuvent ne pas répondre, par exemple, aux exigences liées à l'apparence.

Un événement impliquant une défaillance de l'équipement est appelé rejet... Les causes des défaillances peuvent être des défauts de conception, de fabrication et de réparation, des violations des règles et réglementations de fonctionnement, des processus d'usure naturelle. De par la nature du changement des principaux paramètres de l'équipement électrique jusqu'au moment de la panne, on les distingue entre les pannes soudaines et progressives.

Une panne soudaine est appelée une panne qui survient à la suite d'un changement brusque et soudain d'un ou plusieurs paramètres de base (rupture de phase des câbles et des lignes aériennes, destruction des connexions de contact dans les appareils, etc.).

Les dommages progressifs sont appelés dommages qui surviennent à la suite d'une modification longue et progressive des paramètres, généralement due au vieillissement ou à l'usure (détérioration de la résistance d'isolement des câbles, des moteurs, augmentation de la résistance de contact des connexions de contact, etc. ). Dans le même temps, les modifications du paramètre par rapport au niveau initial peuvent dans de nombreux cas être enregistrées à l'aide d'appareils de mesure.

Il n'y a pas de différence fondamentale entre les défaillances soudaines et graduelles. les pannes soudaines sont dans la plupart des cas le résultat d'un changement progressif, mais caché de l'observation, des paramètres (par exemple, l'usure des assemblages mécaniques des contacts de l'interrupteur), lorsque leur destruction est perçue comme un événement soudain.

Une défaillance irréversible indique une perte de performance… Intermittente — défaillance auto-éliminatrice répétée d'un objet.Si la défaillance d'un objet n'est pas due à la défaillance d'un autre objet, il est alors considéré comme indépendant, sinon — dépendant.

Une défaillance résultant d'une imperfection ou d'une violation des règles et règlements de conception établis est appelée une défaillance structurelle… Une défaillance survenue à la suite d'une imperfection ou d'une violation du processus établi de production ou de réparation d'un objet effectué dans une entreprise de réparation — production … Échec résultant d'une violation des règles ou conditions de fonctionnement établies — opérationnel… Raison du rejet — défaut.

La fiabilité est l'une des propriétés des équipements électriques et des systèmes d'alimentation qui ne se manifeste que pendant le fonctionnement. La fiabilité est définie lors de la conception, assurée lors de la fabrication, consommée et maintenue lors de l'exploitation.

La fiabilité est une propriété complexe qui, selon les spécificités des installations électriques et les conditions de son fonctionnement, peut inclure : la fiabilité, la durabilité, la maintenance, le stockage séparément ou dans une certaine combinaison, à la fois pour les installations électriques et pour ses éléments individuels .

Parfois, la fiabilité est assimilée à la fiabilité (dans ce cas, la fiabilité est considérée au "sens étroit").

Fiabilité - la propriété des moyens techniques pour maintenir une opérabilité continue pendant une certaine période de temps. C'est le composant le plus important de la fiabilité des installations électriques, en fonction de la fiabilité des éléments, de leur schéma de connexion, des caractéristiques structurelles et fonctionnelles et des conditions de fonctionnement.

Durabilité - la propriété des moyens techniques de rester en service jusqu'à l'apparition de l'état limite avec le système établi d'entretien et de réparation.

Dans le cas considéré, l'état limite des moyens techniques est déterminé par l'impossibilité de leur fonctionnement ultérieur, qui est causée soit par une diminution de l'efficacité, soit par des exigences de sécurité, soit par l'apparition d'une obsolescence.

Maintenance - la propriété des moyens techniques, qui est l'adaptabilité à la prévention et à la détection de la cause des dommages et à l'élimination de leurs conséquences par la maintenance et la réparation.

La maintenance caractérise la plupart des éléments des installations électriques et n'a pas de sens uniquement pour les éléments qui ne sont pas réparés pendant le fonctionnement (par exemple, les isolateurs des lignes aériennes (HT)).

Persistance - la propriété des moyens techniques pour maintenir en permanence un état utilisable (nouveau) et utilisable pendant le stockage et le transport. La conservation des éléments en PP se caractérise par leur capacité à résister aux effets négatifs des conditions de stockage et de transport.

Le choix des indicateurs quantitatifs de fiabilité dépend du type d'équipement électrique. Les éléments des installations électriques dont les performances en cas de dommage ne peuvent pas être restaurées pendant le fonctionnement (transformateurs de courant, inserts de câbles, etc.) sont dits irrécupérables.

Les produits récupérables sont des produits dont les performances en cas de dommage doivent être restaurées pendant le fonctionnement. Des exemples de tels produits sont les machines électriques, les transformateurs de puissance, etc.

La fiabilité des produits remanufacturés est déterminée par leur fiabilité, leur durabilité, leur entretien et leur stockage, et la fiabilité des produits non renouvelables est déterminée par leur fiabilité, leur durabilité et leur stockage.

Facteurs affectant la fiabilité des éléments de l'installation électrique

Les installations électriques utilisées pour la transformation, le transport et la distribution d'électricité sont exposées à un grand nombre de facteurs qui peuvent être classés en quatre groupes : influences environnementales, erreurs de fonctionnement, accidentelles, de conception et d'installation.

Les facteurs environnementaux, où les éléments des installations électriques fonctionnent, comprennent l'intensité des orages et de l'activité éolienne, les dépôts de glace, les fortes pluies, les précipitations, le brouillard dense, le givre, la rosée, le rayonnement solaire et autres. La plupart des facteurs environnementaux sont répertoriés dans des ouvrages de référence sur le climat.

En ce qui concerne les dispositifs de transfert — lignes aériennes de toutes les classes de tension — les facteurs les plus caractéristiques qui contribuent à leur détérioration sont les averses de pluie, les précipitations, le brouillard dense, le givre et la rosée, et pour les transformateurs de puissance installés sur des installations électriques de type ouvert, les facteurs de l'environnement comprennent l'énergie solaire, le rayonnement, la pression atmosphérique, la température ambiante (un facteur étroitement lié à la catégorie d'emplacement et aux conditions climatiques).

Une caractéristique du fonctionnement des éléments des installations électriques de type ouvert de toutes les classes de tension est le changement de tous les facteurs, par exemple un changement de température de + 40 ± à -50 ± C.Les fluctuations de l'intensité de l'activité orageuse dans les régions de notre pays varient de 10 à 100 heures d'orage ou plus par an.

L'impact des facteurs climatiques externes conduit à l'apparition de défauts en cours de fonctionnement : mouillage de l'huile des transformateurs et des disjoncteurs à huile, mouillage de l'isolation de la cuve et de l'isolation des traverses des interrupteurs à huile, mouillage du cadre de la traversée, destruction des supports et des isolateurs des traversées sous la glace, la charge du vent, etc. Par conséquent, pour chaque région climatique, lors du fonctionnement d'une installation électrique, il est nécessaire de prendre en compte les facteurs environnementaux.

Les facteurs opérationnels comprennent la surcharge des éléments de l'installation électrique, les courants de court-circuit (surintensité), divers types de surtensions (arc, commutation, résonance, etc.).

Selon les règles d'exploitation technique, les lignes aériennes 10 - 35 kV avec un neutre isolé peuvent fonctionner en présence d'un défaut à la terre monophasé, et la durée de leur élimination n'est pas normalisée. Dans ces conditions de fonctionnement, les défauts d'arc dans les réseaux de distribution ramifiés sont la principale cause de défaillance d'isolement affaibli.

Pour les transformateurs de puissance, les facteurs opérationnels les plus sensibles sont leur surcharge, les efforts mécaniques sur les enroulements lors des courts-circuits traversant les courants. Une place importante dans les facteurs d'exploitation est occupée par la qualification du personnel et les effets qui l'accompagnent (erreurs du personnel, mauvaise qualité des réparations et de l'entretien, etc.).

Le groupe de facteurs qui affectent indirectement la fiabilité des installations électriques comprend les erreurs de conception et d'installation: non-respect des directives lors de la conception, non-respect des exigences de fiabilité, non-respect de l'amplitude des courants capacitifs dans les réseaux 10 - 35 kV et leur compensation lors du développement des réseaux, production de mauvaise qualité des éléments de l'installation électrique, défauts d'installation, etc.

Un petit groupe de facteurs affectant la fiabilité des installations électriques en fonctionnement sont des facteurs accidentels : collision d'engins de transport et agricoles sur des supports, chevauchement d'un véhicule en mouvement sous les caténaires, rupture de câbles, etc.

Fiabilité de l'alimentation électrique des consommateurs

Il est techniquement possible de créer de tels systèmes, et ceux qui échouent se produiront rarement (éléments très fiables avec un système de service tonique parfait, utilisation de circuits à plusieurs coupures, etc.). Mais la création de tels systèmes nécessitera des investissements accrus. et les frais de fonctionnement. Il existe donc des solutions pour améliorer l'aspect économique de la fiabilité : elles ne visent pas la fiabilité maximale atteignable, mais une fiabilité rationnelle, optimale selon tous les critères techniques et économiques.

Pour les solutions de conception standard PUE ne nécessite pas de calculs de fiabilité : les catégories sont mises en évidence des consommateurs d'énergie en termes de fiabilité de l'alimentation électrique (en général, ils diffèrent par l'importance des dommages causés par une panne de courant), pour lesquels la redondance des réseaux (le nombre de sources indépendantes) et la présence d'automatismes de secours (durée admissible de coupure de courant).

En termes de fiabilité de l'alimentation électrique, le PUE divise les consommateurs électriques en trois catégories : première, deuxième et troisième. L'affectation d'un récepteur électrique à l'une ou l'autre catégorie en termes de fiabilité doit se faire sur la base de la documentation réglementaire, ainsi que dans la partie technologique du projet (c'est-à-dire qu'elle est déterminée par les ingénieurs de conception).

Pour plus de détails sur les caractéristiques de chaque catégorie, voir ici : Catégories de fiabilité d'alimentation des récepteurs électriques