Гук Ю. Б. и др.
Оценка надежности электроустановок. Под ред. проф. Б. А. Константинова. М., «Энергия», 1974.
Перед загл. авт.: Ю. Б. Гук, Э. А. Лосев, А. В. Мясников.
В книге рассматривается комплекс вопросов, связанных с проблемой надежности электроэнергетических установок, и излагаются современные методы расчета надежности электростанций, подстанций, электропередач и систем электроснабжения, необходимые для технико-экономического анализа при проектировании и эксплуатации. Наряду с простейшими и табличными методами рассматриваются формализованные методы, использующие алгебру логики, теорию информации и расчеты на ЭЦВМ.
Книга предназначена для инженеров, занимающихся применением теории надежности при обосновании инженерных решений в электроэнергетике, и может быть полезна студентам электроэнергетических специальностей вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга является обобщением работ, выполненных авторами в содружестве с Н. А. Казаком, Н. А. Мановым, В. А. Непомнящим, М. Н. Розановым, Р. М. Рудаковой, В. Р. Окороковым и др. В книге принят инженерный подход к проблеме надежности, проводится анализ факторов, влияющих на надежность электроэнергетических установок, и рассматриваются различные методы расчета. Авторы надеются, что книга будет полезна широкому кругу энергетиков.
Введение и гл. 1, за исключением §1-3, написаны Ю. Б. Гуком, Б. А. Константиновым и А. В. Мясниковым. Главы 2—5 написаны Ю. Б. Гуком, Б. А. Константиновым, Э. А. Лосевым, А. В. Мясниковым. Глава 6 написана Ю. Б. Гуком и А. В. Мясниковым.
Авторы выражают глубокую признательность В. А. Малеко и Р. А. Розенбергу, написавшим по просьбе авторов § 1-3, и канд. техн. наук Р. Я. Федосенко, который сделал ценные замечания при подготовке рукописи к печати.
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
По мере развития народного хозяйства страны и повышения уровня жизни трудящихся возрастает потребление электроэнергии и повышаются требования к надежности электроэнергетических установок: станций, подстанций, линий электропередачи, электроэнергетических систем и систем электроснабжения.
Установленные Директивами XXIV съезда КПСС темпы развития народного хозяйства и электрификации страны предусматривают оптимизацию электроснабжения потребителей при одновременном возрастании эффективности производства, распределения и потребления электроэнергии.
В книге рассматриваются общие понятия, связанные с надежностью электроэнергетических установок, современное состояние этой проблемы, методы оценки уровня надежности и мероприятия по его оптимизации при проектировании и эксплуатации. В настоящее время при создании электроэнергетических установок надежность в основном учитывается только как результат накопленного опыта проектирования и эксплуатации, закрепленного в соответствующих правилах, рекомендациях и методических указаниях. Действующие директивные документы недостаточно четко конкретизируют требования к количественным характеристикам надежности электроэнергетических установок. Назрела необходимость обобщения имеющегося опыта оценки и анализа надежности электроэнергетических установок на основе применения современной теории надежности.
Теория надежности вводит в практику инженерного исследования количественные оценки, которые позволяют: сравнивать различные виды оборудования и установок по их надежности;
устанавливать требования и нормативы надежности для разрабатываемого оборудования;
рассчитывать надежность установок по надежности их элементов;
оптимизировать величину необходимого резерва.
Проблема анализа и расчета надежности электроэнергетических установок связана с решением ряда теоретических и практических задач. Для расчета надежности необходимо:
- Выбрать некоторые характеристики или показатели в качестве меры надежности с тем, чтобы иметь возможность сравнивать установки, указать способы вычисления или оценки этих характеристик и показателей.
- Дать математическое описание явлений, связанных с изучением повреждений, отказов и аварий электроэнергетических установок (модель отказов).
- Составить математическую расчетную модель взаимосвязи отдельных явлений случайного процесса возникновения и развития повреждений и нарушений работы установок и их восстановления (модель надежности).
- Разработать способы исследования математических моделей явлений и связей расчетным путем или методом моделирования случайного процесса с помощью вычислительных машин.
- В тех случаях, когда повышение надежности требует значительных затрат, следует экономически обосновать выбор варианта в конкретных условиях задач. Такая задача встречается при выборе схемы электрических соединений, основного и вспомогательного оборудования, при определении величины резерва и т. д.
С инженерной точки зрения можно выделить три основные группы практических задач:
- Оценка показателей надежности для существующих и создаваемых установок или оборудования.
- Обеспечение заданного уровня надежности оборудования и установок.
- Выбор технических решений и оптимизация уровня надежности.
Для решения этих практических задач используются различные математические модели и методы. Выбор метода зависит от сложности рассматриваемого объекта, стадии исследования или проектирования и необходимости учета различных факторов.
Выбор метода решения задач первой группы, кроме того, связан с целым рядом особенностей. Трудность проведения натурных испытаний установки в целом и отдельных элементов ее вызывает необходимость применения для оценки надежности расчетных математических методов.
Прогнозирование надежности новых типов оборудования и установок осложняется из-за отсутствия достаточной информации и опыта эксплуатации. Существующая эксплуатационная статистика относится к оборудованию старых типов, в то время как часто приходится оценивать надежность нового оборудования и новых установок.
Для оценки фактической надежности действующих установок и оборудования необходим большой объем наблюдений и, как следствие, достаточно большой отрезок времени.
Вторая группа задач кроме перечисленных выше особенностей требует учета влияния на надежность большого числа разнообразных факторов, таких как атмосферные воздействия, безотказность аппаратуры, возможные ошибки персонала, удобство обслуживания, режимы работы оборудования и возможность развития аварий.
Третья группа задач связана со следующими ситуациями:
- При проектировании конкретной установки есть возможность оценить капиталовложения по различным вариантам с учетом ежегодных издержек, а также величины народнохозяйственного ущерба при различных авариях.
- Для рассматриваемой установки заданы нормативные требования к надежности ее работы и имеется возможность определения степени соответствия каждого варианта установленным нормативам.
- Задана определенная величина капитальных вложений и ежегодных издержек на электроэнергетическую установку; требуется распределить эти средства по элементам и объектам для достижения оптимальной надежности работы установки в заданных условиях.
В первом случае решение задачи производится по минимуму приведенных затрат с учетом математического ожидания народнохозяйственного ущерба.
Во втором случае выбор решения производится также по минимуму приведенных затрат, но без учета ущерба по вариантам, отвечающим нормативам надежности.
В третьем случае требуется применение специальных математических методов, позволяющих найти оптимальные решения.
Необходимо отметить, что разработка нормативов надежности для электроэнергетических установок тоже представляет собой задачу оптимизации технических решений.
