|
Основные понятия и термины в
области надёжности устройств релейной защиты.
1.1.1. Надёжностью называются свойства объекта сохранять во
времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих
способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях
применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
1.1.2. Отказом называется событие, заключающееся в нарушении
работоспособного состояния объекта
Если
отказы полностью отсутствуют, то объект обладает стопроцентной надёжностью.
Однако любой реальный объект при самой правильной эксплуатации подвержен
отказам.
В
теории надёжности различают три характерных вида отказов аппаратуры (исключая
повреждения, вызванные небрежным хранением или эксплуатацией):
*приработочные отказы;
*износовые или постепенные отказы;
*внезапные отказы.
Приработочные
отказы, происходящие в начальный период эксплуатации, вызываются недостатками
технологии производства и плохим контролем качества изделий при их
изготовлении. Для устройств релейной защиты причинами приработочных отказов
могут быть также ошибки при монтаже и наладке, некачественное проведение
наладки и т.д.
Приработочные
отказы для аппаратуры непрерывного действия обычно устраняются в процессе
приработки, т.е. работы аппаратуры в течение нескольких часов в условиях,
близких к эксплуатационным. Для устройств, действующих достаточно редко, период
приработки может быть более длительным. По мере выявления и устранения
дефектных элементов количество приработочных отказов в единицу времени
уменьшается.
Износовые
или постепенные отказы возникают вследствие процессов износа или старения
элементов с течением времени эксплуатации.
В
устройствах релейной защиты к этим процессам относятся:
Ø высыхание изоляции обмоток;
Ø запыление внутренних элементов реле;
Ø появление налётов на контактных и других поверхностях;
Ø образование нагара и раковин на контактах;
Ø "уход” характеристик реле;
Ø разрегулировка механической части реле;
Ø перегорание проволочных сопротивлений;
Ø изменение ёмкости конденсаторов и т.д.
При
правильной организации эксплуатации эти отказы в основном могут быть предотвращены
своевременной заменой или восстановлением элементов. При этом период замены
(восстановления) должен быть меньше среднего периода износа элемента. Если
своевременная замена (восстановление) не производится, то с определённого
момента количество износовых отказов в единицу времени начинает быстро
нарастать, что резко снижает надёжность устройств релейной защиты.
Внезапные
отказы являются следствием одновременного воздействия на элементы устройства
нескольких факторов, каждый из которых не выходит за пределы, установленные
нормативно-технической документацией. Совместное воздействие этих факторов в
различных сочетаниях приводит к качественно новым условиям работы элементов,
при которых возможно скачкообразное изменение значений одного или нескольких
заданных параметров объекта. Возникновение таких сочетаний является случайным
событием и происходит в произвольные моменты времени. Поэтому внезапные отказы
также возникают случайно, подчиняясь общим закономерностям случайных событий.
Количество случайных отказов в единицу времени при достаточно большом числе
однотипных исследуемых элементов практически постоянно в течение длительного
периода.
Кроме
приработочных, постепенных и внезапных отказов, потеря работоспособности
устройства может быт вызвана и повреждениями, которые являются следствием
воздействия факторов, выходящих за пределы, установленные нормативно-технической
документацией. При этом потеря работоспособности может имеет характер как
внезапного, так и постепенного отказа.
1.1.3. Приработочные и износовые отказы, как и внезапные, также являются
случайными событиями, но подчиняются различным общим закономерностям.
Последовательность
случайных событий во времени называется потоком событий. Поэтому
последовательность отказов называется потоком отказов. Одной из характеристик
потока отказов для ремонтируемых изделий, к которым относятся и устройства релейной
защиты, является параметр потока отказов - вероятное количество отказов в единицу
времени.
В
начальный период эксплуатации (в период приработки) параметр потока отказов
уменьшается по мере выявления и устранения дефектов.
После
окончания периода приработки начинается период нормальной эксплуатации, в
котором параметр потока отказов является постоянным и определяется внезапными отказами.
За
периодом нормальной эксплуатации наступает период износа, в котором параметр
потока отказов начинает резко возрастать, поскольку он определяется суммарным
действием внезапных и постепенных отказов.
1.1.4. Приработочные отказы устраняются в период приработки путём замены
отказавших элементов и устранения выявленных неисправностей. Для предотвращения
износовых отказов необходима своевременная замена элемента, даже если он не
отказал, в конце периода нормальной эксплуатации. Внезапные отказы в общем случае
не могут быть предотвращены заменой элементов в период нормалььной эксплуатации.
Наоборот, замена исправных элементов
может увеличить параметр потока отказов за счёт появления приработочных отказов
у вновь установленных элементов. Следует отметить, что ряд особенностей
устройств релейной защиты с точки зрения надёжности определяет специфику
подхода к профилактике их внезапных отказов.
1.1.5. Устройства релейной защиты (в отличие от устройств непрерывного действия)
могут быть отнесены к устройствам со статической готовностью к действию.
Релейная защита выполняет свои функции по требованию, которым является режим
короткого замыкания или иное нарушение нормального режима работы защищаемого
оборудования. Поэтому необходимо различать отказ устройства защиты как событие
утраты работоспособности и отказ функционирования как событие невыполнения
заданной функции при возникновении соответствующего требования. В общем случае
отказ устройства происходит не одновременно с возникновением требования к
функционированию и, следовательно, отказ функционирования может быть
предотвращён, если в интервале между моментом возникновения отказа и моментом
возникновения требования будет проведена профилактическая проверка. Поэтому
поток отказов функционирования зависит не только от потока отказов устройства,
но и от организации технического обслуживания, а также от качества проведения
проверки.
Кроме
того, поскольку отказ устройства может превратиться в отказ функционирования
лишь при возникновении требования к функционированию, то поток отказов функционирования
зависит и от потока требований к функционированию.
1.2. Виды технического обслуживания устройств
релейной защиты.
1.2.1. Период эксплуатации или срок службы устройства до списания определяется
моральным либо физическим износом устройства до такого состояния, когда
восстановление его становится нерентабельным. Физический износ устройства не
должен являться причиной отказов. Решение о замене устройства или его восстановлении
принимается на уровне энергосистемы или энергопредприятия, в ведении которых
находятся устройства релейной защиты.
В
срок службы устройства, начиная с проверки при новом включении, входят, как
правило, несколько межремонтных периодов, каждый из которых может быть разбит
на характерные с точки зрения надёжности этапы:
Ø период приработки;
Ø период нормальной эксплуатации;
Ø период износа.
Ø Устанавливаются следующие виды планового технического обслуживания устройств
релейной защиты:
Ø проверка при новом включении
(наладка);
Ø первый профилактический
контроль;
Ø профилактический контроль,
профилактический контроль с заменой ламп;
Ø профилактическое восстановление
(ремонт);
Ø тестовый контроль;
Ø опробование;
Ø технический осмотр.
Ø Кроме того в процессе эксплуатации могут проводиться следующие виды
внепланового технического обслуживания:
Ø внеочередная проверка;
Ø послеаварийная проверка.
1.2.2. Проверки при новом включении устройств релейной защиты, в том числе
вторичных цепей, измерительных трансформаторов и элементов привода коммутационных
аппаратов, относящихся к устройствам релейной защиты, проводятся:
Ø перед включением вновь смонтированных устройств;
Ø после реконструкции действующих устройств, связанной с установкой новой дополнительной
аппаратуры, переделкой находящейся в работе аппаратуры или после монтажа новых
вторичных цепей.
Если
проверка при новом включении проводилась сторонней наладочной организацией, то
включение новых и реконструированных устройств без приёмки их службой релейной
защиты и автоматики запрещается.
1.2.3. Задачей технического обслуживания в период приработки с учётом
особенностей релейной защиты является наиболее быстрое выявление приработочных
отказов и предотвращение отказов функционирования по этой причине.
Для
устройств релейной защиты приработочные отказы наиболее характерны в начальный
период эксплуатации. В остальные межремонтные периоды они возникают значительно
реже.
Период
приработки устройства релейной защиты начинается с проведения наладочных работ
перед включением устройства в эксплуатацию, которые при тщательном их
выполнении обеспечивают выявление и устранение большей части приработочных отказов.
Однако
даже самая тщательная наладка не может гарантировать устранение всех
приработочных отказов. Всегда имеется вероятность, что какой-либо из дефектов
не будет обнаружен или появится после проведения наладки. Кроме того, при
наладке могут не проявиться скрытые дефекты элементов, которые выясняться спустя
некоторое время после ввода устройства в эксплуатацию. К ним могут быть отнесены,
например, ослабленная межвитковая изоляция обмоток реле и трансформаторов,
наличие надломов в проволочных сопротивлениях, скрытые дефекты в радиоэлектронной
аппаратуре.
Таким
образом, с окончанием наладочных работ и вводом устройства в эксплуатацию
период приработки не может считаться законченным. Необходимо проведение через
некоторое время после наладки ещё одной проверки, после которой с достаточно
большой вероятностью можно считать, что приработочные отказы выявлены и
устранены. Такая проверка названа первым профилактическим контролем. Срок
проведения этого контроля определяется в основном двумя противоречивыми
факторами. С одной стороны необходимо некоторое время для проявления скрытых
дефектов и, следовательно, чем больше это время, тем вероятнее их проявление. С
другой стороны с увеличением интервала между включением устройства в эксплуатацию
и первым профилактическим контролем увеличивается вероятность неправильной
работы устройства.
Для
устройств релейной защиты на микроэлектронной элементной базе, имеющих
встроенные средства ручного тестового контроля, до первого профилактического
контроля проводится тестовый контроль.
1.2.4. Задачей технического обслуживания в период износа является
своевременное профилактическое восстановление или замена изношенных элементов
устройства с тем, чтобы предотвратить резкое возрастание параметра потока
отказов. Соответствующий вид технического обслуживания с учётом
ремонтопригодности подавляющего большинства элементов устройств релейной защиты
назван профилактическим восстановлением.
Периодичность
профилактического восстановления устройства определяется периодичностью
восстановления его элементов, которая в свою очередь определяется ресурсом этих
элементов. Ресурс различных элементов неодинаков. Однако, учитывая специфику
условий эксплуатации устройств релейной защиты, приходится совмещать сроки
профилактических восстановлений разных элементов, подверженных различным по
скорости процессам старения.
Периодичность
профилактического восстановления устройств релейной защиты целесообразно
определять ресурсом большей части аппаратуры и элементов рассматриваемого
устройства.
Для
быстроизнашивающихся реле (имеющих малый ресурс или большую скорость выработки
ресурса) восстановление производится также и при проведении очередного
профилактического контроля.
Перечень
аппаратуры, имеющей пониженный ресурс, приведён в примечании к таблице 1.
1.2.5. Задачей технического обслуживания в период нормальной эксплуатации,
т.е. между двумя восстановлениями, является выявление и устранение внезапных
отказов с целью предотвращения перехода этих отказов в отказы функционирования.
Соответствующие виды технического обслуживания называются профилактическим
контролем и тестовым контролем.
Профилактический
контроль заключается в проверке работоспособности всего устройства релейной
защиты в целом.
Тестовый
контроль, как дополнительный вид технического обслуживания, применяется для
устройств на микроэлектронной элементной базе, имеющих соответствующие
встроенные средства. При тестовом контроле осуществляется проверка
работоспособности только части устройства.
Периодичность
профилактического и тестового контролей определяется рядом факторов:
Ø параметром потока отказов;
Ø средним числом требований срабатывания в единицу времени;
Ø ущербом от отказа функционирования устройства релейной защиты;
Ø затратами на проведение профилактического контроля;
Ø вероятностью ошибок персонала в процессе проведения профилактического
контроля.
Кроме
профилактического контроля в период нормальной эксплуатации при необходимости
предусматривается проведение профилактических опробований согласно п.4.3.13.
Назначением
периодических опробований является дополнительная проверка работоспособности
наименее надёжных элементов устройств релейной защиты и цепей взаимодействия
различных устройств: реле времени с часовым механизмом; технологических
датчиков; приводов коммутационных аппаратов (исполнительных механизмов).
1.2.6. При частичном изменении схем или реконструкции устройств релейной
защиты при восстановлении цепей, нарушенных в связи с ремонтом основного оборудования,
при необходимости изменения уставок, характеристик устройств и реле проводятся
внеочередные проверки.
Послеаварийные
проверки проводятся для выяснения причин отказов функционирования или неясных
действий устройств релейной защиты.
Объём
и программа послеаварийной проверки устройств системного назначения должны
утверждаться на уровне энергосистемы.
Периодически
должны проводиться внешние технические осмотры аппаратуры и вторичных цепей,
проверка положения переключающих устройств, испытательных блоков и ключей.
1.3. Периодичность
технического обслуживания устройств релейной защиты.
1.3.1. Все устройства релейной защиты, включая вторичные цепи, измерительные
трансформаторы и элементы приводов коммутационных аппаратов, относящиеся к
устройствам релейной защиты, должны периодически подвергаться техническому
обслуживанию.
В
зависимости от типа устройств релейной защиты и условий их эксплуатации в части
воздействия различных факторов внешней среды цикл технического обслуживания установлен
от трёх до восьми лет.
Под
циклом технического обслуживания понимается период эксплуатации устройств между
двумя ближайшими профилактическими восстановлениями, в течение которого в
определённой последовательности выполняются установленные виды технического обслуживания.
1.3.2. Для устройств релейной защиты электрических присоединений подстанций
110 - 750 кВ, в том числе повышающих подстанций электростанций, цикл технического
обслуживания принят равным восьми годам для устройств на электромеханической
базе и шести годам - на микроэлектронной базе (к устройствам на микроэлектронной
базе относятся устройства, измерительная и логическая части которых в основном
выполнены на интегральных микросхемах).
1.3.3. Для устройств релейной защиты электрических станций цикл технического
обслуживания зависит от категорий помещений, в которых они установлены и типа
элементной базы, при помощи которой они реализованы.
*К Iкатегории относятся сухие отапливаемые помещения сналичием незначительной вибрации и запылённости, в
котором отсутствуют ударные воздействия (ГЩУ, БЩУ, релейные щиты).
*IIкатегория помещений характеризуется большим диапазоном колебаний температуры
окружающего воздуха, незначительной вибрацией, наличием одиночных ударов,
возможностью существенного запыления (панели РУСН 0,4 кВ, релейные отсеки КРУ 6
кВ).
*IIIкатегория помещений характеризуется наличием постоянной большой вибрации
(камера АГП, зоны вблизи вращающихся машин).
Цикл
технического обслуживания для устройств релейной защиты в зависимости от
категории помещения, где установлено устройство на электромеханической базе,
принимается равным восьми, шести и трём годам, а на микроэлектронной элементной
базе - соответственно шести, пяти и трём годам.
Цикл
технического обслуживания расцепителей автоматов всех типов принимается равным
шести годам.
Для
неответственных присоединений напряжением 0,4 - 6 кВ электростанций
продолжительность цикла технического обслуживания устройств дистанционного
управления и сигнализации может быть увеличена вдвое по сравнению с продолжительностью
цикла технического обслуживания устройств релейной защиты этих присоединений,
но не более, чем до восьми лет.
1.3.4. В отдельных обоснованных случаях продолжительность циклов технического
обслуживания устройств релейной защиты может быть сокращена по сравнению с
указанной в п. 1.3.2. и 1.3.3. Решение по этому вопросу должно приниматься на
уровне энергосистемы для устройств релейной защиты главной схемы электростанций,
а также оборудования линий электропередач, находящихся в ведении или управлении
диспетчера энергосистемы. Для устройств релейной защиты собственных нужд
электростанций и остальных устройств релейной защиты подстанций решение
принимается на уровне предприятия.
Примечание.
Для вновь выпущенных серийных образцов
реле, защит, а также с использованием новых принципов и технологий, до
накопления достаточного опыта эксплуатации необходимо применять трёхлетний цикл
технического обслуживания. При этом первый профилактический контроль следует
производить через шесть - восемь месяцев после включения в эксплуатацию, а
первое профилактическое восстановление - через три года.
1.3.5. С целью совмещения технического обслуживания устройств релейной защиты
с ремонтом основного оборудования допускается перенос запланированного вида
технического обслуживания на срок до года.
1.3.6. Для устройств релейной защиты, аппаратура которых расположена на двух
и более объектах, принадлежащих разным энергопредприятиям, периодичность
технического обслуживания должна приниматься одинаковой (меньшей).
1.3.7. При трёхлетней продолжительности цикла технического обслуживания
профилактический контроль между профилактическими восстановлениями, как правило,
не должен проводиться.
1.3.8. Для устройств дистанционного управления, трансформаторов тока,
трансформаторов напряжения, фильтров присоединения, разделительных фильтров, ВЧ
кабелей техническое обслуживание (ТО) типа "профилактический контроль” (К)
предусматривается. При "К” осуществляется их внешний осмотр, проверка механической
части и проверка изоляции.
Для
устройств вторичных соединений, таких как сигнализация, блокировка, проводятся
ТО типа "В” (восстановление), опробования и осмотры с периодичностью, установленной
для соответствующих устройств релейной защиты.
1.3.9. Первый профилактический контроль устройств релейной защиты дистанционного
управления и сигнализации должен проводиться через 10 -15 месяцев после включения
устройства в эксплуатацию.
Для
устройств релейной защиты энергоблоков проведение первого профилактического
контроля совмещается с первым капитальным ремонтом оборудования.
1.3.10. Тестовый контроль для устройств на микроэлектронной базе производится
не реже одного раза в 12 месяцев.
1.3.11. Для устройств релейной защиты на микроэлектронной базе со встроенными
средствами тестового контроля, как правило, должна предусматриваться тренировка
перед первым включением в эксплуатацию. тренировка заключается в подаче на
устройство в период от трёх до шести суток оперативного тока и при возможности
рабочих токов и напряжений. Устройство при этом должно быть включено с
действием на сигнал. По истечении срока тренировки следует произвести тестовый
контроль устройства и при отсутствии каких-либо неисправностей действие устройства
релейной защиты перевести на отключение.
При
невозможности проведения тренировки первый тестовый контроль должен быть
проведён в срок до двух недель после ввода в эксплуатацию.
1.3.12. Периодичность технических осмотров аппаратуры и вторичных цепей устанавливается:
Ø для всех электростанций и подстанций 220 - 750 кВ, а также для подстанций
110 - 150 кВ с выключателями в распределительном устройстве 110 - 150 кВ - один
раз в месяц;
Ø для прочих объектов - один раз в год.
1.3.13. Необходимость и периодичность проведения опробования определяется по
местным условиям и утверждается решением главного инженера предприятия.
Сроки
опробования устройств, находящихся на межсистемных связях (управление или
ведение НДЦ Украины) должны взаимоувязываться и согласовываться с НДЦ Украины.
Опробование
устройств АВР СН ТЭС должно проводиться оперативным персоналом не реже одного
раза в шесть месяцев, а устройств АВР элементов питания СН - не реже одного
раза в год. Правильная работа устройств в период за три месяца до намеченного
срока может быть засчитана за проведение очередного опробования.
4.3.14. Периодичность проведения предусмотренных видов технического обслуживания
приведена в таблице 1.
Указанные
в таблице циклы технического обслуживания относятся к периоду эксплуатации
устройств релейной защиты, соответствующему полному сроку службы.
По
опыту эксплуатации устройств релейной защиты на электромеханической элементной
базе полный средний срок службы составляет 25 лет. На устройства релейной
защиты а микроэлектронной базе полный средний срок службы установлен равным 12
годам.
Эксплуатация
устройств релейной защиты сверх указанных сроков службы возможна при
удовлетворительном состоянии аппаратуры и соединительных проводов этих
устройств и при сокращении цикла технического обслуживания согласно
|
