Тема 4. Резервирование технических объектов

4.1. Понятие о соединениях элементов в объекте

Основным соединением называется соединение элементов, при котором отказ любого из таких элементов приводит к отказу объекта в целом.

Элементы, имеющие основное соединение (участвующие в основном соединении), называются основными элементами надёжности объекта. Изображаются такие элементы в виде последовательно соединенных резисторов.

Рис 4.1.

Основное соединение элементов надежности объекта

Введение в такое соединение дополнительных элементов объективно понизит надежность данной системы.

Следует отметить, что ни электрического, ни механического последовательных соединений у таких элементов может не быть, например, гирлянды изоляторов КС имеют основное соединение по надежности, а с точки зрения электротехники все они включены параллельно между контактной сетью и рельсами.

Резервным называется такое соединение элементов надёжности, при котором отказ объекта наступает только при отказе всех элементов, участвующих в резервном соединении. РСС объекта сохраняется, пока в РСС остается хотя бы один элемент надежности.

Резервное соединение элементов изображается в виде параллельного соединения резисторов.

Рис 4.2.

Резервное соединение элементов надежности

Нетрудно убедиться, что ВБР резервированного блока будет больше, чем ВБР самого надёжного из элементов этого блока, то есть резервирование повышает надёжность объекта.

Смешанным называется сочетание основного и резервного соединений элементов надёжности в объекте. Пример смешанного соединения приведен на рисунке 4.3.

Рис 4.3.

Смешанное соединение элементов

Схемы, представленные на рисунках 4.1-4.3, называются структурно-логическими схемами надёжности объекта. Это - графическое представление о соединениях элементов в объекте с точки зрения надёжности. Они нужны для расчетов надёжности сложных объектов.

4.2. Виды резервирования

По степени резервирования отдельных элементов резервирование подразделяется на общее и раздельное.

Общее - резервируется весь объект в целом, как показано на рисунке 5.2. Пример - схема преобразовательного агрегата не допускает питания выпрямителя одного агрегата от выпрямительного трансформатора другого. Эти агрегаты резервируются целиком - общее резервирование.

Раздельное – элементы резервируются раздельно, поэтому менее надёжные элементы могут резервироваться с большей кратностью. Например, вводы тяговых подстанций и понизительные трансформаторы резервированы раздельно, что позволяет подключать эти трансформаторы к любому из вводов, а преобразователи – к любому из трансформаторов.

По характеру взаимодействия основных элементов и элементов, их резервирующих, резервирование делится на постоянное и динамическое (резервирование замещением).

Постоянное - резервирование, когда все резервные элементы включены в работу постоянно и работают вместе с основными. Например, если в гирлянде имеется дополнительный изолятор (сверх расчетного числа), то он резервирует основные изоляторы постоянно.

Резервирование замещением - способ резервирования, когда резервный элемент вступает в работу только после отказа основного.

Как будет показано на практических примерах, показатели надёжности резервирования замещением значительно выше, поэтому на практике этот способ резервирования применяется везде, где есть возможность оперативно (то есть максимально быстро) включать в работу резервные элементы, а постоянное резервирование применяется в остальных случаях. Например, изоляторы в гирлянде проще включить постоянно, чем изобретать способ включения в работу резервного изолятора в случае отказа одного из работающих. Все основное оборудование тяговых подстанций резервируется замещением – понизительные трансформаторы, преобразовательные агрегаты, вводы. На структурно - логических схемах надёжности резервирование замещением обозначается с помощью стрелок (рис. 5.4), а постоянное – с помощью точек в узлах схемы (рис. 5-2, 5-3).