Условия работоспособности

Область работоспособности. Электроэнергетическое оборудование состоит из конечного числа элементов, и соответственно в нем может возникнуть конечное число дефектов. Разделение множества состояний на подмножества работоспособных и неработоспособных определяет условие работоспособности, т.е. условие, при выполнении которого электроэнергетическое оборудование может выполнять возложенные на него функции.

Следует отметить, что понятие работоспособность содержит некоторую неопределенность, связанную с тем, что между абсолютной работоспособностью элемента ЭУ, когда все диагностические признаки имеют номинальное значение, и абсолютной неработоспособностью, когда ЭО совершенно не способно работать (пробой изоляции, обрыв проводов, их замыкание на землю), лежит конечное число промежуточных состояний, при которых ЭУ способна выполнять некоторую работу, но с пониженной производительностью или с ухудшением качества.

Не всегда очевидна граница между работоспособным и нерабо­тоспособным состояниями. Не ясно также, при каких значениях ди­агностических признаков элементов ЭУ должна считаться неработо­способной и подвергаться восстановлению. Превышение допустимых значений напряжения приводит к снижению надежности работы электроустановок. Повышение тока нагрузки приводит к чрезмерному перегреву всех аппаратов, кабелей, обмоток силовых трансформаторов и электрических машин, включенных в эту электрическую цепь. В результате перегрева электрооборудования возможен пробой изоляции с последующим замыканием токоведущих частей между собой или на землю.

В общем случае объект может находиться в конечном множестве
состояний

S=(s₁, ….s_j, …s_p).

Каждому состоянию соответствует определенное значение какого-либо диагностического признака (рис.7.1).

Ξ =(ξ ₁, …, ξ _j, …, ξ _r)

Причем p=r, если существует однозначное соответствие, а в общем случае р≠ r.

Область работоспособности определяется как область изменения диагностических параметров, ограниченная их допустимыми значениями, в которой объект работоспособен.

Допустимые нижние ξ ^н или верхние ξ ^в значения ξ _доп можно определить из анализа диагностической модели или воспользоваться приближенным расчетом:

ξ _доп= ξ _пр ± Δ ξ; ξ _доп = ξ _ном × к,

где Δ ξ - запас относительно предельного значения параметра ξ _пр; ξ _ном - номинальное значение диагностического параметра; к - ко­эффициент запаса.

При этом не учитывается влияние множества случайных факто­ров, воздействующих на объект. На практике нормальная работа критических схем обеспечивается при отклонении напряжений не более чем на 10 % от номинального значения. Однако в аварийном режиме допускается работа элементов ЭУ при разбросе напряжений до 20...30 %. Состояние элементов ЭУ характеризуется совокупно­стью диагностических признаков. При этом условие работоспособности можно задавать в пространстве диагностических признаков, исходя из следующих предположений:

1. Определено множество состояний электроэнергетического оборудования S, т.е. совокупность диагностических признаков Ξ;

2. Существуют номинальные лучшие состояния, т.е. определены Ξ _ном;

3. Отклонение работоспособных состояний от номинальных до­пускается в определенных пределах Δ, соответствующих диапазону Ξ _н, … Ξ _в (н - нижнее, в - верхнее значение).

Таким образом, для всех точек в области работоспособности элементы ЭУ считаются функционирующими нормально; номи­нальное состояние включено в область работоспособности.

В связи с тем, что в качестве ДП могут использоваться параметры и характеристики, рассмотрим способы задания условий работоспособности для них.

Условия работоспособности на параметры. Наиболее часто используемые для контроля работоспособности электрооборудования параметры приведены в табл. 1.

Кроме того, в качестве параметров могут использоваться: индуктивность и резонансная частота обмоток силовых трансформаторов и электрических машин, потенциалы, сопротивление изоляции элементов ЭУ, уровень напряженности электромагнитного поля, интенсивность частичных разрядов.

Таблица 1

Условия работоспособности по одному параметру непрерывных объектов задаются неравенствами, которые ограничивают его зна­чения с одной или двух сторон:

ξ _i > ξ _i" (R_и> 300 МОм, сопротивление изоляции более 300 МОм, измеренное при температуре 18-20°С);

ξ _i < ξ _i" (tgδ < 2, 5%, тангенс угла диэлектрических потерь меньше 2, 5%);

где ξ _i - текущее значение, ξ _i" - наименьшее, ξ _i" - наибольшее до­пустимое значение диагностических параметров.

В большинстве случаев на диагностические параметры задаются двухсторонние ограничения вида:

ξ _i" < ξ _i < ξ _i^в (I_н < 1< 1, 25 I_н - ток нагрузки трансформатора);

Если состояние ЭУ определяется несколькими ДП, т.е. Ξ = (ξ ₁,..., ξ _i,..., ξ _г), то задачу контроля работоспособности сводят к проверке рассмотренных неравенств для каждого признака. Если хотя бы одно из неравенств не выполняется, то объект признается неработоспособным. Примером может служить синхронный двига­тель серии СТД, типа 800-2, состояние которого определяется часто­той вращения ω, частотой вибрации f, током утечки I _ут.