Лекция №6 «структурная надежность систем электроснабжения железнодорожного транспорта»

ВРЕМЯ – 2 часа.

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

1. Рассмотреть особенности подходов к расчету показателей надежности систем электроснабжения.

2. Изучить принципы построения структурных схем надежности систем при последовательном и параллельном соединении их элементов.

СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ – 5 мин.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Подходы к расчету показателей надежности систем электроснабжения – 40 мин.

2. Структурные схемы надежности систем электроснабжения. Параллельно-последовательные структурные схемы – 40 мин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ – 5 мин.

1. Подходы к расчету показателей надежности систем электроснабжения

Начиная рассматривать данный вопрос, следует вспомнить некоторые определения [1]:

Элементом называется объект, который не может быть разделен на более мелкие отдельные составляющие. Элемент представляет собой простейшую часть системы.

Системой называется объект, представляющий собой совокупность функционально взаимосвязанных элементов.

Структура системы – это схема, отражающая взаимосвязи и взаимное расположение составных частей системы.

Большинство систем электроснабжения состоит из совокупности отдельных элементов, определенным образом соединенных и взаимодействующих между собой. Число элементов и вид их соединений зависят от сложности конкретной системы.

Будем считать, что показатели надежности каждого отдельного элемента системы нам известны. Они были определены экспериментальным или расчетным путем еще на стадии проектирования системы. В этом случае возникает задача расчета показателей надежности системы по известным показателям надежности ее элементов.

Критерием надежности называется признак, по которому оценивается надежность объекта или системы.

Показателем надежности называется численное значение критерия надежности объекта или системы.

Для расчета показателей надежности системы по известным показателям надежности ее элементов используется 2 подхода – это расчет надежности методом структурных схем и расчет надежности путем анализа функционирования системы.

Показатели надежности системы могут быть определены путем расчета ее структурной или функциональной надежности.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния системы.

Полным называется отказ, при котором дальнейшая работа объекта или системы невозможна до его устранения.

Частичным называется отказ, при котором объект или система сохраняют свою частичную работоспособность.

Независимым называется отказ объекта или системы, не обусловленный отказами других, связанных с ними объектов или систем.

Для уяснения отличий между структурным и функциональным подходами к определению надежности систем электроснабжения рассмотрим практический пример.

Пример 1. Для обеспечения скоростного движения на участке Москва – Санкт-Петербург на тяговых подстанциях используются выпрямительно-инверторные преобразователи В – ПТЕ - 3,3К – 4,0К – 12.У3. Такой преобразователь имеет трансформатор с первичным напряжением 110 кВ и 12-ти пульсовую выпрямительно-инверторную схему. Инвертор собран на тиристорах Т173 – 2000 – 18.

Необходимо установить: что произойдет при отказе одного из тиристоров инвертора?

В случае структурного подхода к определению надежности будет считаться, что произойдет полный отказ преобразователя.

В случае функционального подхода будет считаться, что произойдет частичный отказ преобразователя, который приведет к снижению количества и качества электроэнергии, отдаваемой через преобразователь в сеть при рекуперации.

При расчете структурной надежности считается, что полный отказ одного нерезервированного элемента приводит к полному отказу всей системы.

При расчете функциональной надежности считается, что полный отказ одного нерезервированного элемента приводит или к полному, или к частичному отказу всей системы.

Сравнение рассмотренных нами подходов показывает, что функциональный подход является более сложным, но при этом лучше отражает физический смысл процессов функционирования систем электроснабжения.

Изучая материал данной темы, мы будем использовать структурный подход к расчету показателей надежности систем электроснабжения, т.е. будем считать, что полный отказ одного нерезервированного элемента системы приводит к полному отказу всей системы.

Для определения структурной надежности системы необходимо уметь составлять ее структурную схему. Перейдем к следующему вопросу сегодняшнего занятия.