Текст книги "Надежность систем электроснабжения промышленных предприятий"

2. Возможные нарушения нормального режима электроснабжения промышленных предприятий

2.1 Понятия и определения

Под надежностью понимают свойство системы электроснабжения выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования.

Надежность системы электроснабжения определяется многими факторами (о них будет идти речь в последующих главах данной книги), среди которых следует выделить такой фактор как повреждаемость системы электроснабжения и ее элементов. Надежность системы электроснабжения предполагает бесперебойное питание электроэнергией потребителей, что обеспечивает их бесперебойную работу.

Под бесперебойной работой понимают такой режим, при котором возможные кратковременные перерывы питания по своей продолжительности не приводят к расстройству технологического процесса и существенному ущербу производства.

Чтобы обеспечить надежную работу ответственных электроприемников при нормальном и послеаварийном режимах необходимо:

– свести к минимуму число и продолжительность перерывов их электроснабжения;

– обеспечить надлежащее качество электроэнергии для создания устойчивой работы ответственных технологических аппаратов при нарушениях режима электроснабжения.

Надежность системы электроснабжения, в первую очередь, определяется схемным и конструктивным построениями системы, разумным объемом заложенных в нее резервов, а также надежностью входящих в нее основных составных элементов, в частности электрооборудования.

Для предприятий с непрерывным технологическим процессом одним из важных условий повышения надежности работы является сохранение устойчивости электродвигательной нагрузки при кратковременных перерывах питания. С этой целью производится анализ динамической устойчивости СД с учетом общесистемной автоматики и координации электрических и технологических защит, а также проверка возможности ресинхронизации наиболее ответственных СД и осуществления самозапуска АД во избежание нарушения технологического процесса.

Перерыв питания электроэнергией предприятия вызывает так называемый ущерб. Перерыв питания может быть вызван авариями или повреждениями в энергосистеме или системе электроснабжения предприятия. Он может сопровождаться полным прекращением или частичным ограничением питания различной продолжительности в послеаварийный период. Система электроснабжения выполняется таким образом, чтобы в этот период было обеспечено электроснабжение основных производств.

Второй вид перерыва (частичный или полный) может быть вызван дефицитом мощности в питающей системе в определенное время суток и бывает различной продолжительности. В большинстве случаев этот вид перерыва может быть заранее предусмотрен («запланирован») и учтен в программе производства. Никаких мероприятий в системе электроснабжения предприятия при этом не требуется, кроме составления графика отключения менее ответственных потребителей на время ограничения мощности. Ущерб от перерыва питания является основным и наиболее объективным критерием при определении требуемой надежности.

Основным фактором, влияющим на степень резервирования, является удельный вес электроприемников различных категорий. Если преобладают нагрузки I и II категорий, то автоматическое резервирование предусматривают, начиная с высших ступеней электроснабжения. Если же удельный вес электроприемников I категории невелик, то целесообразны более дешевые решения при помощи резервных перемычек небольшой мощности. Иногда такое резервирование целесообразно делать не на подстанции, чтобы не усложнять ее, а на цеховых силовых пунктах, к которым подключены электроприемники I категории. Питание этих пунктов производится от разных подстанций или разных секций подстанций, и для переключения применяется простейшая автоматика.

При определении объема резервирования в системе электроснабжения обязательно учитывают степень резервирования в технологической части. При этом исходят из принципа одинакового уровня надежности в электрической и технологической частях.

Опыт эксплуатации систем электроснабжения показал, что наиболее надежными и экономичными источниками питания (ИП) электроэнергией промышленных предприятий являются электрические станции и сети районных энергосистем. Приведенное в ПУЭ определение независимого источника дает возможность экономичного решения системы электроснабжения для предприятий различной мощности и ответственности. Так, например, для крупных энергоемких предприятий наилучшими, т. е. наиболее надежными, являются территориально разобщенные ИП.

Главнейшими принципами, лежащими в основе построения надежных схем электроснабжения промышленных предприятий, являются следующие:

1) максимальное приближение источников высокого напряжения электроустановкам потребителей, благодаря чему уменьшается число сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации и коммутации;

2) отказ от «холодного» резерва, т. е. от специальных резервных, нормально не работающих линий и трансформаторов, установленных на подстанции; это связано с тем, что при включении под нагрузку таких линий и трансформаторов они могут отказать в работе вследствие долгого бездействия;

3) глубокое секционирование всех звеньев системы электроснабжения (от шин ГПП до шин вторичного напряжения цеховых подстанций, а иногда и до шин цеховых распределительных силовых пунктов; на секционных аппаратах предусматриваются простейшие схемы АВР);

4) раздельный режим работы линий, трансформаторов, токопроводов, что не только существенно снижает ток КЗ, но и упрощает коммутацию и релейную защиту.

Кроме указанных выше принципов, повышающих надежность системы электроснабжения, предусматривают следующие: из общего перечня нагрузок выделяются ответственные нагрузки, питание которых обеспечивают при проведении энергосистемой аварийных разгрузок. В период послеаварийного режима элементы сети могут быть перегружены в пределах, допускаемых ПУЭ.

Следует принимать во внимание, что проведение профилактических и капитальных ремонтов оборудования систем электроснабжения (если ремонт выполняется не под напряжением) предусматривает отключение элементов, изменение схем коммутаций, что приводит к изменению уровня надежности электроснабжения в этот период времени.

2.2 Нарушение нормального режима электроснабжения

Для ритмичной работы промышленного предприятия по выполнению плана выпуска продукции с требуемыми экономическими показателями система электроснабжения должна обеспечивать потребителей необходимым количеством электроэнергии заданного качества. При этом преобразование и распределение электрической энергии между цехами, установками и отдельными электроприемниками должны производиться по схеме, отвечающей минимуму затрат.

Нормальным считается такой режим электроснабжения, при котором потребители обеспечиваются электроэнергией заданного качества и количества в соответствии с графиком потребления, и по схеме, предусмотренной для нормальных условий длительной работы.

При эксплуатации, реконструкции и проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо учитывать следующие возможные нарушения нормального режима электроснабжения:

– кратковременные и длительные отклонения напряжения от номинального;

– внезапные кратковременные (продолжительностью до нескольких секунд) перерывы электроснабжения или глубокие посадки напряжения, вызванные переходными процессами в энергосистеме;

– внеплановые перерывы электроснабжения с предварительным предупреждением;

– внезапные длительные (до нескольких часов) перерывы электроснабжения;

– ограничения электроснабжения по мощности или электроэнергии;

– ограничения по мощности или электроэнергии с предварительным предупреждением, приводящие к необходимости консервации предприятия.

Во время работы системы электроснабжения возникают кратковременные переходные процессы, вызванные изменениями перетоков мощности, аварийными режимами, действиями средств противоаварийной автоматики. Эти процессы, несмотря на кратковременность, могут отразиться на режиме работы потребителей электроэнергии, особенно промышленных предприятий с непрерывным технологическим процессом.

Основными причинами перерывов электроснабжения являются аварии в энергосистеме или в собственной системе электроснабжения потребителя. Причинами перерывов электроснабжения могут быть также дефицит мощности или электроэнергии в энергосистеме или ограничения пропускной способности элементов системы электроснабжения.

В зависимости от причин, вызвавших прекращение электроснабжения, или потребитель может быть заранее оповещен о предстоящем перерыве, или перерыв возникает для него внезапно. Исчезновение напряжения на питающей подстанции может вызвать необходимость отключения (автоматического или ручного) последующих элементов системы электроснабжения технологических агрегатов. Поэтому продолжительность перерыва электроснабжения потребителя t₀, как указывалось выше, складывается из времени, необходимого для восстановления напряжения на питающей подстанции t₁, и времени, необходимого на восстановление системы электроснабжения от питающей подстанции до пункта питания электроприемников рассматриваемой технологической установки t₂, т. е.

t₀ = t₁+t₂.

Продолжительность t₂ определяется сложностью системы электроснабжения, типом и характеристиками электроприемников технологических установок, автоматизацией управления и т. п. Одним из средств снижения t₂ является устранение промежуточных трансформаций, применение глубоких вводов, самозапуск агрегатов технологических установок и др. Каждому типу электроприемников и технологических установок свойственно свое допустимое время перерыва t_0доп.

При предварительном предупреждении о перерыве электроснабжения потребитель может провести необходимые мероприятия для прекращения технологического процесса с минимальными потерями, избежать порчи материалов, повреждения оборудования и др.

Дальнейшие потери потребителя определяются характеристиками технологического процесса и длительностью перерыва электроснабжения. После восстановления электроснабжения технологический процесс возобновляется.

Потери потребителей при перерывах электроснабжения с предварительным предупреждением определяются потерями, вызванными необходимостью останова и последующего пуска технологических установок, простоем персонала, а также недовыработкой продукции за время простоя.

Хотя при остановах с предварительным предупреждением удается, как правило, избежать повреждения оборудования, возникающего при внезапном перерыве электроснабжения, для некоторых производств с непрерывным технологическим процессом остановы снижают срок службы технологического оборудования. Как показывает опыт эксплуатации, целесообразно останов с предварительным предупреждением совмещать с проведением плановых ремонтов технологического и энергетического оборудования.

Внезапные перерывы электроснабжения могут привести к повреждению оборудования, браку продукции, порче сырья, а в ряде случаев и к крупным авариям. Потери потребителя во многом зависят от совпадения перерыва электроснабжения с тем или иным этапом технологического процесса. Иногда повреждение или сокращение срока службы оборудования возникает только при определенной длительности перерыва электроснабжения.

Основными причинами возникновения ограничения по мощности и электроэнергии являются крупные аварии в энергосистеме, приводящие к нарушению баланса активной мощности.

Кроме этих причин, могут иметь место также ошибки в прогнозировании спроса мощности (особенно в часы максимума энергосистемы) и электроэнергии, а также стихийные явления.

При заблаговременном предупреждении энергосистемой потребители могут принять меры, позволяющие сохранить в работе все электроприемники или их часть, но при сниженном электропотреблении. На предприятиях разработаны графики перевода электроприемников в режим ограниченного потребления, а также определены электроприемники и очередность их отключений.

Продолжительность восстановления технологического процесса после длительного перерыва электроснабжения зависит от следующих факторов:

– особенностей технологического процесса;

– времени перерыва электроснабжения;

– совпадения перерыва электроснабжения с тем или иным этапом технологического процесса;

– автоматизации производства;

– квалификации обслуживающего персонала и т. п.

К нарушению нормального режима относят также питание потребителей по резервным элементам системы электроснабжения, если при этом возникают дополнительные потери электроэнергии в сети.

Нарушение нормального режима электроснабжения может вызвать у потребителя разладку технологического процесса, брак продукции, выход из строя и сокращение срока службы оборудования, увеличение удельных затрат электроэнергии, сырья, материалов на выработку продукции, простой обслуживающего персонала.

В некоторых случаях внезапный перерыв электроснабжения может вызвать крупные аварии на промышленных предприятиях. Ущерб, вызванный указанными последствиями, называется прямым ущербом.

Нарушение нормального электроснабжения может привести к снижению или прекращению выработки продукции предприятием.

Ущерб, связанный с недовыработкой продукции, называют дополнительным ущербом.

Ущерб энергосистемы, вызванный нарушением нормального режима, определяется в основном следующими факторами:

– дополнительными потерями электроэнергии в передающих и распределительных сетях, возникающими из-за перераспределения потоков электроэнергии или перегрузки части сети;

– возросшим расходом топлива на электростанциях энергосистемы, если нарушение нормального режима привело к перераспределению выработки электроэнергии на электростанциях;

– недоиспользованием основных и оборотных средств, если нарушение электроснабжения привело к недовыработке электроэнергии в энергосистеме.

Надежность системы электроснабжения снижается вследствие возникновения нарушений нормального режима электроснабжения, к которым относятся так называемые отказы.

В аварийном и послеаварийном состояниях система электроснабжения находится на более низком уровне функционирования по сравнению с нормальным. При этом параметры ее режимов, к основным из которых относятся частота переменного тока, напряжение в узлах, потоки мощности в элементах, могут выходить за пределы, допустимые по нормам, что обуславливает отказ, отключение этих элементов или части системы, т. е. переход на еще более низкий уровень функционирования, в результате которого возможен полный отказ системы.

Чтобы избежать этого, вводят ограничения по режимам (в аварийных и послеаварийных состояниях), т. е. мероприятия, предотвращающие развитие аварии (каскадные отключения). К ним относятся: перераспределение нагрузки источников питания, форсирование регулирующих и компенсирующих устройств, включение ненагруженных или малозагруженных резервных элементов, коммутационные изменения в схеме и др. Если эти мероприятия не обеспечивают ввод режима в допустимые нормами пределы, то часть потребителей отключается.

2.3 Отказы электрооборудования в системах электроснабжения

Эксплуатационные показатели для энергетического оборудования задаются паспортными данными, инструкциями по эксплуатации, а их текущие значения назначаются службой режимов, диспетчерами и дежурным эксплуатационным персоналом.

Надежная работа энергетического оборудования в зависимости от его назначения может требоваться в различные периоды времени:

– между плановыми ремонтами;

– в определенный сезон года;

– при прохождении максимума или минимума нагрузки и т. д.

Состояние электрооборудования, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации, называют работоспособностью. Нарушение работоспособности является отказом.

Отказом называется событие, заключающееся в переходе оборудования с одного уровня работоспособности или функционирования на другой, более низкий, или в полностью неработоспособное состояние. Отказы классифицируются по разным признакам:

1) по степени нарушения работоспособности: полные или частичные. Для части системы электроснабжения отказ одного элемента или группы элементов в одном случае может привести к ограничению потребляемой мощности и энергии, в другом – к полному прекращению электроснабжения потребителей; в первом случае отказ следует считать частичным, во втором – полным; если рассматривать для системы в целом, то оба отказа следует считать частичными;

2) по связи с отказами других элементов (оборудования): независимые и зависимые;

3) по характеру процессов проявления: внезапные и постепенные. Внезапные отказы проявляются в результате резкого, скачкообразного изменения основных параметров системы, связанных с нарушением условий работы, ошибочными действиями персонала и т. д.; при постепенных отказах наблюдается плавное изменение параметров оборудования в результате старения, износа. Постепенные отказы часто проявляются в форме внезапных;

4) по времени существования: устойчивые и неустойчивые. Устойчивый – это такой отказ, когда для восстановления работоспособности требуется ремонт оборудования; неустойчивый – когда для восстановления работоспособности требуется только отключение оборудования или изменение его режима работы без ремонта;

5) по времени проведения: плановые и неплановые. Плановый отказ – это текущий или капитальный ремонт, сроки проведения которого заранее оговорены. Влияние плановых ремонтов на надежность системы электроснабжения может оказаться весьма существенным, так как возможно наложение на плановый ремонт одного элемента отказа другого, в частности, его резервирующего.

Самовосстанавливающийся отказ называют сбоем.

При полном отказе (полной утере работоспособности) оборудование или установку надо выводить из работы в ремонт. При частичном отказе оборудование или установка может какое-то ограниченное время выполнять часть заданных функций.

Отказом в работе называют отказ, выявившийся в момент выполнения заданной функции, а дефектом — отказ, обнаруженный при наладке, профилактическом осмотре или плановом ремонте.

Как показывает опыт эксплуатации, основными характеристиками, определяющими работоспособность электрооборудования, являются следующие:

1) механическая прочность;

2) износоустойчивость контактов при включении тока;

3) износоустойчивость контактов при отключении тока;

4) стойкость контактов против сваривания;

5) коммутационная способность, а также термическая и динамическая стойкость;

6) надежность контактирования (стабильность переходного контактного сопротивления);

7) сохраняемость свойств изоляции;

8) стабильность характеристик срабатывания.

Указанные выше характеристики работоспособности оборудования в основном определяют их надежность. Высокие характеристики работоспособности означают и высокую надежность.

Все отказы в работе оборудования объясняются неудовлетворительным уровнем или состоянием перечисленных характеристик, которые являются физическими составляющими главного свойства надежности – безотказности в работе. Эти характеристики работоспособности имеют различную важность для разного оборудования. Так, работоспособность автоматических выключателей, контакторов и магнитных пускателей на 100 % зависит от этих характеристик; работоспособность плавких предохранителей – на 45 %, тепловых реле – на 30 %, рубильников – на 20 % и т. д.

При анализе надежности электрооборудования рассматривают четыре группы основных факторов:

– эксплуатационные;

– связанные со свойствами применяемых материалов;

– конструктивного характера;

– производственные.

Из этого перечня особое значение имеют производственные факторы. Влияние этих факторов учитывают отдельно, потому что, во-первых, они не могут быть конкретно учтены при проектировании, и, во-вторых, после отработки конструкции и внедрения ее в производство уровень надежности оборудования полностью определяется стабильностью производства. Кроме того, одно и то же оборудование, изготовленное на разных предприятиях, нередко очень резко отличается друг от друга по качеству.

К конструктивным факторам относят прежде всего:

– скорость замыкания и размыкания контактов;

– раствор, провал и нажатие контактов;

– вибрацию контактов при включении;

– трение в элементах подвижных частей;

– особенности привода;

– особенности дугогасящего устройства и др.

Факторы, определяемые свойствами применяемых материалов, это, в основном, особенности контактных и изоляционных материалов, а также материалов для пружин, термобиметаллических элементов и т. п.

При эксплуатации электрооборудование подвергается разнообразным воздействиям, зависящим от нагрузки, режима и условий работы. По влиянию на характеристики работоспособности оборудования эксплуатационные факторы делят на две группы:

1) ток и напряжение, род тока, характер нагрузки, частота срабатывания, продолжительность включения и др.;

2) окружающая температура, влажность воздуха, давление и запыленность воздуха, агрессивные газы, особенности монтажа, внешние вибрации, действия обслуживающего персонала и др.

Суммарное воздействие той или иной комбинации перечисленных выше факторов вызывает отказы оборудования.

Возникновению отказов способствуют также следующие часто встречающиеся недостатки при эксплуатации оборудования:

– пренебрежение указаниями заводских инструкций по монтажу, регулировке и обслуживанию;

– недопустимые замены материалов изношенных деталей, в особенности контактных;

– нарушение правил хранения и транспортировки;

– неправильное использование в непредусмотренных режимах или условиях;

– неправильная, небрежная или несвоевременная профилактика и др.

Большая часть повреждений в системах электроснабжения связана с нарушением электрической изоляции элементов (генераторов, трансформаторов, кабельных и воздушных линий, компенсирующих устройств и др.). Поэтому от момента возникновения повреждения до его локализации зона неблагоприятного влияния, как правило, велика. Причем для отдельных видов потребителей (например, предприятий химической промышленности) сам факт возникновения повреждения, при котором понижается напряжение, является отказом.

Элементы систем электроснабжения относятся к восстанавливаемым при отказах. Надежность системы или элемента обеспечивается свойствами безотказности, долговечности, устойчивоспособности, управляемости, живучести, безопасности и ремонтопригодности, о которых подробно будет изложено в последующих главах книги.

В процессе эксплуатации элементов системы электроснабжения в материалах, из которых они изготовлены, вследствие термических и механических воздействий, а также воздействий электромагнитных полей, агрессивной среды, снижения показателей качества электроэнергии накапливаются необратимые изменения, снижающие прочность, нарушающие координацию и взаимодействие частей. Эти изменения в случайные моменты времени могут приводить к отказу элемента.

При рассмотрении показателей надежности любого элемента различают три периода его эксплуатации: I – период приработки; II – период нормальной эксплуатации; III – период интенсивного износа и старения.

Период I характеризуется снижением интенсивности отказов с течением времени, что объясняется выявлением скрытых дефектов монтажа и изготовления, отбраковкой элементов.

Период II характеризуется примерно постоянной интенсивностью отказов. При этом они имеют внезапный характер (механические повреждения, повреждения вследствие неблагоприятных внешних условий и т. д.).

Период III характеризуется повышением интенсивности отказов с течением времени и связан с интенсивным износом и старением, необратимыми физико-химическими процессами в материалах, из которых изготовлены элементы и их части (постепенные отказы).

Подразделение отказов на внезапные и постепенные условно и служит для удобства анализа и количественной оценки протекающих явлений.

Основной причиной внезапных отказов является превышение механической прочности элемента.

Основной причиной постепенных отказов является старение материалов и износ отдельных частей элементов. Со временем материалы, из которых изготовлен элемент, претерпевают необратимые изменения. Причинами их возникновения являются следующие факторы:

– тепловое, вибрационное старение изоляции трансформаторов, кабельных линий, генераторов;

– коррозия металлических частей проводов, опор, оболочек кабельных линий;

– износ дугогасительных камер коммутационных аппаратов при отключении токов КЗ;

– деформация материалов;

– диффузия одного материала в другой;

– механическая нагрузка.

По мере эксплуатации элементов (оборудования) вследствие влияния процессов нагревания, обусловленных протеканием токов нагрузки; изменения условий внешней среды; электродинамических сил, возникающих при резком изменении тока; вибрации; повышения влажности и вредных примесей в среде, окружающей изоляцию; воздействий электрического поля в изоляции происходят сложные физико-химические процессы старения. Изоляция становится хрупкой, ломкой, появляются трещины, в результате чего уменьшается ее электрическая прочность и при случайном превышении напряжения сверх допустимого уровня происходит отказ.

Аналогичные ситуации происходят при коррозии и окислении металлических частей оборудования, а также под воздействием механических нагрузок. Эти факторы приводят к постепенному снижению прочности и при случайном превышении предела прочности – к отказу оборудования. Таким образом, постепенный износ отдельных частей оборудования представляет собой как бы накопление элементарных повреждений в различных его частях и снижение общего предела прочности. После достижения некоторого уровня, т. е. накопления определенного числа элементарных повреждений, происходит отказ оборудования системы электроснабжения. Если в случае внезапных отказов первое превышение предела прочности приводит к отказу оборудования, то в случае постепенных отказов необходимо интегрирование элементарных повреждений в различных его частях, обусловленных влиянием многих факторов, носящих случайный характер и приводящих к постепенному изменению состояний оборудования. Таким образом, необходимо, например, многократное превышение температуры изоляции сверх допустимой, многократное отключение токов КЗ выключателями, многократное воздействие неблагоприятных условий внешней среды и т. д.

Надежность наиболее распространенных элементов электрических сетей, таких, как силовые трансформаторы, кабельные линии, в значительной степени определяются надежностью работы изоляции, «прочность» которой изменяется при эксплуатации. Основной характеристикой изоляции электротехнических изделий является, как указывалось выше, ее электрическая прочность, которая в зависимости от условий эксплуатации и вида изделия определяется механической прочностью, эластичностью, исключающей возможности образования остаточных деформаций, трещин, расслоений под воздействием механических нагрузок, т. е. неоднородностей.

Разрушение изоляции при функционировании элемента происходит, в основном, в результате нагревания токами нагрузок и температурных воздействий внешней среды; механические нагрузки (вибрация, деформация, удары и др.) также вызывают разрушение изоляции.

Если изоляция находится под воздействием высокого напряжения, то на процессы старения изоляции заметно влияет электрическое поле. Вначале, когда изоляция новая и достаточно однородная, электрическое старение происходит медленно. При эксплуатации, вследствие тепловых и механических воздействий, сопровождающихся расслоением, возникновением воздушных прослоек, пустот, трещин, газовых включений, масла, электрическое старение становится заметным.

Среди перечисленных факторов, определяющих срок службы изоляции указанных элементов систем электроснабжения, одним из основных является тепловое старение. На основании экспериментальных данных было получено известное «восьмиградусное правило», согласно которому повышение температуры изоляции, выполненной на органической основе, на каждые 8 °C в среднем, вдвое сокращает срок службы изоляции.

Другим важным фактором, вызывающим интенсивное старение изоляции, является механическая нагрузка, обусловленная электродинамическими процессами при резких изменениях тока, например при резкопеременной нагрузке силового трансформатора, частых набросах и сбросах нагрузки, сквозных токах КЗ. Механические характеристики прочности изоляции также зависят от температуры. Так, при ее увеличении предел механической прочности изоляции быстро снижается.

Указанные выше два фактора, влияющие на срок службы изоляции, тесно связаны между собой и зависят в значительной степени от качества изготовления электротехнического изделия, от однородности материала изоляции.

Наименьшее число отказов имеют воздушные и кабельные линии, затем масляные выключатели и другое оборудование. Более подробные сведения приведены в следующих главах книги.

Статистические исследования показали, что масляные выключатели в значительном числе случаев (от 17 до 35 %) отказывают при отключении токов КЗ и в большинстве случаев их отказ сопровождается КЗ в ячейке (от 66 до 100 %), а, следовательно, на шинах распределительного устройства (РУ).

Отказы большей части элементов систем электроснабжения: воздушных и кабельных линий, генераторов, трансформаторов, сборных шин, выключателей и разъединителей (в статическом состоянии) – сопровождаются обычно КЗ (одно-, двух– и трехфазными). Отказы такого вида не локализуются в отказавших элементах, а приводят к необходимости работы релейной защиты и автоматики, воздействующей на коммутационные аппараты (выключатели, автоматические воздушные выключатели и предохранители), которые локализуют отказ элемента и ограничивают зону и продолжительность его воздействия на другие элементы.

Коммутационные аппараты также могут отказывать при необходимости отключения (включения), т. е. при заявке на срабатывание. Кроме того, не каждый элемент в системе электроснабжения оборудован с двух сторон автоматическим коммутационным аппаратом, способным локализовать его отказ. Поэтому зона его действия на системы в зависимости от схемы коммутации может быть весьма обширной, даже при отказе одного независимого элемента.

Отказы электрооборудования в системах электроснабжения наносят ущерб не только потребителям, которые могут быть отключены от источников электроснабжения, но и самим системам электроснабжения, прежде всего потому, что приводят к внеплановым и аварийным ремонтам и ревизиям электрооборудования, связанным с расходами на производство и содержание ремонтного персонала. Изменения режима работы систем электроснабжения после отключения отказавшего оборудования вызывают перерасход топлива, увеличение потерь в сетях в послеаварийном режиме. Кроме того, отказы оборудования при неблагоприятном стечении обстоятельств могут развиться в тяжелые системные аварии.