Раздел 2
оценка надежности защитного коммутационного аппарата
2.1. Разработка математической модели поведения защитного коммутационного
аппарата в динамическом режиме. Общие определения, понятия и допущения
Защитные устройства (автоматический выключатель, предохранитель) принадлежат к
классу дежурных систем, имеющих два режима работы: режим тревоги, длящийся доли
секунды или несколько секунд, и режим дежурства (ожидания) – сотни часов. В
первом режиме устройство должно срабатывать, во втором – быть готовым к
срабатыванию, но не срабатывать [33].
Следует различать два вида отказов защитных устройств: несрабатывание
устройства при наличии на входе соответствующего воздействия (отказ
срабатывания) и срабатывание устройства при отсутствии воздействия (ложные,
излишние, неселективные срабатывания) [34- 36].
Последствия нарушения надежности по селективности и безотказности защитного
коммутационного аппарата различны. Ложное срабатывание защитного
коммутационного аппарата приводит к обесточиванию потребителей цеха на время
повторного (вручную) включения автоматического выключателя, либо с помощью
АПВ.
Отказ в срабатывании защитного коммутационного аппарата в большинстве случаев
приводит к опасному нагреву токоведущих частей с последующим воспламенением
горючих изоляционных материалов в конструкции кабеля или оплетки провода;
разбрызгиванию расплавленного металла, из которого состоит проводник и
отключению с выдержкой времени неповрежденных потребителей с помощью резервного
защитного коммутационного аппарата, через который прошел сквозной аварийный ток
к месту повреждения.
Для защитных коммутационных аппаратов будем учитывать два вида отказов [34-36]:
а) отказы выключателя типа «обрыв цепи». К таким отказам будем относить ложные
и излишние отключения выключателей в результате действий релейной защиты,
которые ликвидируются с помощью ручного переключения (т.е. без средств
автоматики), а также автоматические отключения выключателей в результате
повреждений во вторичных цепях релейной защиты;
б) отказ выключателя в срабатывании – «скрытый отказ». «Скрытый отказ»
выявляется в результате профилактических осмотров и диагностики выключателей:
привода, дугогасительной камеры, контактной системы, оценивается возможность
перекрытия изоляции при внешних и внутренних перенапряжениях, проверяются пути
утечки токов. Производится осмотр релейных защит, контактов самих реле,
проверяются уставки защит, оперативные цепи питания, работа устройств
автоматического повторного включения (АПВ), устройства автоматического ввода
резерва (АВР) и т.д.
Исполнительным органом релейной защиты (РЗ) является система отключения
защитного коммутационного аппарата, состоящая из отключающего соленоида и
привода выключателя. С точки зрения надежности систему отключения защитного
коммутационного аппарата целесообразно рассматривать как единую систему [21].
Повреждение любого из перечисленных устройств приводит к отказу всей системы,
т.е. с точки зрения надежности мы имеем структуру, состоящую из
последовательного соединения элементов.
Под надежностью защитного коммутационного аппарата будем понимать вероятность
того, что за время t не произойдет ложного отключения или отказа в срабатывании
защитного коммутационного аппарата при появлении КЗ в зоне действия его токовой
защиты.
Отказы типа «обрыв цепи» и «скрытные отказы» – независимые и несовместные
события. Вероятность безотказной работы защитного коммутационного аппарата
можно представить в виде
, (2.1)
где – вероятность того, что за время t не произойдет ложного отключения или
отказа в срабатывании защитного коммутационного аппарата при появлении КЗ в
зоне действия его токовой защиты;
– вероятность безотказной работы защитного коммутационного аппарата при учете
отказов типа «обрыв цепи»;
– вероятность безотказной работы защитного коммутационного аппарата при учете
«скрытых отказов» системы отключения.
К отказам типа «обрыв цепи» будем относить ложные и излишние срабатывания
защитного коммутационного аппарата [8]. Вероятность безотказной работы в
течение времени t при учете только отказов типа «обрыв цепи» можно определить с
помощью формулы
, (2.2)
где – параметр потока ложных и излишних срабатываний защитного коммутационного
аппарата.
Будем предполагать, что отказ защитного коммутационного аппарата в динамическом
режиме наступает всякий раз, когда происходит совпадение в пространстве и
времени двух случайных событий: повреждение защищаемого элемента сети (КЗ в
элементе сети, при котором действие токовой защиты рассматриваемого
коммутационного аппарата обязательно) и отказ в срабатывании системы отключения
коммутационного аппарата.
Предположим, что система отключения защитного коммутационного аппарата может
выходить из строя только тогда, когда он находится в режиме ожидания. Если к
моменту возникновения в сети КЗ защитный коммутационный аппарат находился в
работоспособном состоянии, то маловероятно, чтобы он вышел из строя, находясь в
режиме тревоги [38-40].
Отказавшее состояние системы отключения защитного коммутационного аппарата
(загрублена или неправильно выбрана уставка, отключена защита, повреждения в
схеме, которые могут привести к отказу в срабатывании защитного коммутационного
аппарата при появлении КЗ в зоне действия его релейной защиты) выявляется
только в результате его профилактических проверок либо устанавливается
экспертами после произошедшей аварии.
Проверки защитного коммутационного аппарата будем считать абсолютно надежными.
Проверки выполняются через постоянный инте
- Київ+380960830922