Особенности расчета надежности устройств системы электроснабжения

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог содержит различные устройства, имеющие особенности конструкции и функционирования. Эти особенности приводят к различиям в определении их надежности.

Система электроснабжения состоит из трех подсистем, имеющих различное функциональное назначение. Это устройства преобразования, передачи энергии, защиты и управления.
Каждая подсистема характеризуется своим видом преобладающих нагрузок. Для части объектов это прежде всего токовые нагрузки, для другой части – нагрузки от уровня напряжения. Большая группа объектов испытывает помимо нагрузок от тока и напряжения также и механические нагрузки, а контактная сеть еще и нагрузки от токосъема. Различна степень влияния метеоусловий. Аппаратура, расположенная на открытых частях распределительных устройств, больше подвержена климатическим воздействиям, чем находящаяся внутри помещений тяговых подстанций. Контактная сеть и воздушные линии электропередач вообще целиком расположены под открытым небом. Кабельные линии страдают из-за коррозии как почвенной, так и вызванной блуждающими токами.

Устройства электроснабжения в разной степени подвержены загрязнениям как промышленным (в том числе и от перевозимых грузов), так и природным.
Различна степень структурной сложности. Например, устройства управления и защиты имеют высокую структурную сложность, большое число различных соединений.
Большие различия имеются в уровнях сигналов, величине рабочих токов и напряжений. В разных распределительных устройствах подстанций уровни токов и напряжений различаются на порядки. В одних решающее значение будут иметь нагрузки от тока, в других – от напряжения. Сигналы в цепях управления и защиты невелики по амплитуде, и здесь возникает проблема мешающих влияний.
Для части элементов системы электроснабжения преобладающим является отказ типа “обрыв”, как электрический, так и механический. Это, прежде всего, различные проводники, шины, провода. Для другой части характерен отказ типа “короткое замыкание”, например, для изоляции. Для третьей части имеют значение оба типа отказов. Например, полупроводниковый вентиль может выйти из строя как из-за обрыва, так и из-за пробоя.

Различия в конструкциях, выполняемых функциях и нагрузках приводят к преобладанию износовых (постепенных) или внезапных (случайных) отказов. Например, для мощных трансформаторов преобладающими являются износовые процессы.

Сами процессы износов, разрегулировок также различны. Для некоторых устройств это монотонные процессы ухудшения параметров, например, из-за загрязнения и старения изоляции, или механического износа. Для других устройств это случайные блуждания параметра, например, разрегулировка зигзагов.
Различна степень обеспеченности резервом. Например, на тяговых подстанциях все основное оборудование имеет тот или иной вид резервирования. Контактная сеть резерва не имеет.
Важной особенностью устройств электроснабжения является их различная степень распределенности в пространстве. Если оборудование тяговых подстанций расположено компактно, то линии электропередач и контактная сеть распределены на достаточно протяженных участках пространства.
Все перечисленные особенности влияют на выбор методов и подходов для определения надежности устройств электроснабжения. Специалист, занимающийся расчетом надежности систем электроснабжения, должен владеть всеми самыми разнообразными методами расчетов.