Επίδραση των περιβαλλοντικών συνθηκών στην Αξιοπιστία του εξοπλισμού των Δικτύων Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας

Influence of environmental factors on the reliability of component/equipment used in the Power Transmission System (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Φωτόπουλος, Πολύκαρπος
  3. Διαχείριση και Τεχνολογία Ποιότητας (ΔΙΠ)
  4. 19 Σεπτεμβρίου 2021 [2021-09-19]
  5. Ελληνικά
  6. 108
  7. Τσιτσιφλή , Σταυρούλα
  8. Αξιοπιστία | Περιβαλλοντικές Συνθήκες
  9. 1
  10. 7
  11. 43
  12. Εικόνα 1- 1 Συσχέτιση Reliability και Performability (Misra, 2008, p. 11) Εικόνα 1- 2 Καμπύλη μπανιέρας των αστοχιών που επέρχονται στα εξαρτήματα Εικόνα 1- 3 Συναρτήσεις αξιοπιστίας σύμφωνα με την εκθετική κατανομή Εικόνα 1- 4 Κύκλος ζωής ενός εξαρτήματος Εικόνα 1- 5 Κατανομή Weibull (δύο παραμέτρων) Εικόνα 1- 6 Σχέση μεταξύ καταπόνησης και ανθεκτικότητας Εικόνα 1- 7 Συσχέτιση Safety Margin (SM) και Loading Roughness (LR) 4 Εικόνα 2- 1 Επισκόπηση Συστήματος (Blume, p. 4) Εικόνα 2- 2 Γραμμή Μεταφοράς Υψηλής Τάσης Εικόνα 2- 3 Τομή αγωγού φάσης (KSU - The Sentinel Newspaper, 2021) Εικόνα 2- 4 Μονωτήρες πορσελάνης (ανάρτησης) Εικόνα 2- 5 Μονωτήρες υάλου (ανάρτησης) Εικόνα 2- 6 Αλυσίδα μονωτήρων υάλου (ανάρτησης) Εικόνα 2- 7 Σχεδιασμός και αποτελούμενα μέρη των συνθετικών μονωτήρων Εικόνα 2- 8 Συνθετικός μονωτήρας Εικόνα 2- 9 Αλυσίδα μονωτήρων τέρματος με κατεστραμμένους μονωτήρες υάλου (A. Mishra, R. Gorur, S. Venkataraman, D. Kingsbury) Εικόνα 2- 10 Αλυσίδες μονωτήρων τέρματος εγκατεστημένες σε πύργο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Εικόνα 2- 11 Τομή καλωδίου Εικόνα 2- 12 Μετασχηματιστής Εικόνα 2- 13 Διακόπτης υψηλής τάσης Εικόνα 2- 14 Αποζεύκτες σε συνθήκες πάγου Εικόνα 2- 15 Τομή Αλεξικεραύνου Εικόνα 2- 16 Μετασχηματιστής έντασης Εικόνα 2- 17 Εγκατάσταση GIS Εικόνα 3- 1 Δοκιμές και μετρήσεις στη διάρκεια του χρόνου ζωής της HV μόνωσης Εικόνα 4- 1 Αποσβεστήρας τύπου Stockbridge Εικόνα 4- 2 Πλάτος ταλάντωσης συστήματος στο άκρο του αγωγού, για δύναμη πλάτους 5 N. Εικόνα 4- 3 Πλάτος ταλάντωσης συστήματος στο άκρο του αγωγού όπου έχει εγκατασταθεί ο αποσβεστήρας, για δύναμη πλάτους 5 N Εικόνα 4- 4 Αποτέλεσμα κεραυνικού πλήγματος σε αγωγό (Preformed Line Products, 2017) Εικόνα 5- 1 Φάσεις διάρκειας ζωής προϊόντος Εικόνα 5- 2 a) Κυκλωματική διάταξη b) Γεννήτρια κρουστικών τάσεων Εικόνα 5- 3 Μηχανή αλατονέφωσης και τα υπό δοκιμή δείγματα αγωγών Εικόνα 5- 4 Διάταξη κυκλώματος δοκιμής Aeolian Vibration Εικόνα 5- 5 Διάταξη κυκλώματος δοκιμής Galloping Εικόνα 6- 1 Η ροή της διαδικασίας δοκιμής, ανάλυσης και επαλήθευσης Εικόνα 6- 2 Τα ποσοστά των πολιτικών συντήρησης που χρησιμοποιούνται στη πράξη από τις εταιρίες κοινής ωφέλειας (Study Committees 23 and 39 - Joint Working group om mainenance and Reliability, 2000) Εικόνα 6- 3 Καμπύλες ζωής (Anders & Vaccaro, 2011, p. 14)
    • H Αξιοπιστία αποτελεί μέρος της Ικανότητας Επίδοσης (Performability), η οποία αντικατοπτρίζει την συνολική προσπάθεια του κατασκευαστή να αποδώσει ένα σύστημα/προϊόν/εξοπλισμό το οποίο θα ικανοποιεί, στο βέλτιστο βαθμό, τις απαιτήσεις επίδοσης που έχει θέσει ο πελάτης. Ένας παράγοντας που επηρρεάζει την Αξιοπιστία είναι το Περιβάλλον στο οποίο έχει εγκατασταθεί ο εξοπλισμός. Ο σχεδιασμός του προϊόντος και η εκτίμηση της αξιοπιστίας βασίζονται σε ένα σύνολο ονομαστικών συνθηκών όπως π.χ. η ένταση της χρήσης, οι συνθήκες λειτουργίας και οι δραστηριότητες συντήρησης. Αυτές οι συνθήκες καθορίζουν την καταπόνηση του εξαρτήματος/προϊόντος και επηρρεάζουν τον ρυθμό επιδείνωσης. Η ποιότητα ενός προϊόντος από τη πλευρά του πελάτη ορίζεται ως η συλλογή χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων που συμβάλουν στην ικανότητα του προϊόντος να συναντήσει ή να υπερβεί τις προσδοκίες του πελάτη ή συγκεκριμένες απαιτήσεις. Κατά μία ευρεία έννοια, η αξιοπιστία είναι μία από τις συνιστώσες της ποιότητας και συνήθως ορίζεται ως ποιότητα προσανατολισμένη στο χρόνο ή ποιότητα κατά τη διάρκεια του χρόνου. Αλλά, υπό τη στενή έννοια, η ποιότητα είναι διαφορετική από την αξιοπιστία. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί αν εξετάσουμε τις αποτυχίες που εμφανιζονται στη ποιότητα και στην αξιοπιστία. Οι αποτυχίες ποιότητας σχετίζονται με ελαττωματικά προϊόντα που μπορούν να ταυτοποιηθούν μέσω ελέγχων βάσει σχεδίων ή προδιαγραφών. Αντίθετα, οι αποτυχίες στην αξιοπιστία γενικά σχετίζονται με μελλοντικές αστοχίες ενός προϊόντος ενώ αυτό λειτουργεί επιτυχώς. Η μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας περιλαμβάνει εγκαταστάσεις και μέσα που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας από την έξοδο των σταθμών παραγωγής μέχρι υποσταθμούς που τροφοδοτούν τα μεγάλα κέντρα κατανάλωσης, από όπου ξεκινούν και τα δίκτυα διανομής. Ένα σύστημα μεταφοράς περιλαμβάνει δίκτυα των γραμμών υψηλής τάσης, υποσταθμούς ζεύξης και κέντρα υπερηψηλής τάσης (ΚΥΤ). Ο ανωτέρω εξοπλισμός, λόγω του ότι ότι πρόκειται για εξοπλισμό εξωτερικής εγκατάστασης, υπόκειται στις επίδράσεις των περιβαλλοντικών συνθηκών οι οποίες μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια του έτους. Λόγω του ότι οι συνθήκες ή δραστηριότητες είναι διαφορετικές από τις ονομαστικές βάσει των οποίων ελέγχθηκε ο εξοπλσιμός, τότε η αξιοπιστία αυτού στο πεδίο θα είναι διαφορετική από εκείνη που εκτιμήθηκε ή προήλθε από τις ονομαστικές συνθήκες ελέγχου. Οι περιβαλοντικές συνθήκες μπορεί να προκαλέσουν στον εξοπλισμό τη μηχανική εξασθένηση, τη μη ομαλή ηλεκτρική συμπεριφορά του και εν τέλει την αστοχία του. Προκειμένου ο κατασκευαστής να εκτιμήσει τη μελλοντική συμπεριφορά του εξοπλισμού, προχωρεί στην εκτέλεση ποικίλων δοκιμών υπό συνθήκες οι οποίες προσομοιάζουν τις συνθήκες που θα αντιμετωπίσει ο εξοπλισμός μετά την εγκατάστασή του. Οι δοκιμές αυτές μπορεί να είναι οι τυποποιημένες δοκιμές που πραγματοποιούνται βάσει των Διεθνών Προτύπων αλλά μπορεί να είναι εξειδικευμένες δοκιμές προκειμένου να αξιολογηθεί η Αξιοπιστία του εξοπλισμού για την εγκατάστασή του σε συγκεκριμένο Έργο (project oriented tests). Η Αξιοπιστία του εξοπλισμού δύναται να βελτιωθεί είτε με τον ανασχεδιασμό του εξοπλισμού είτε με την εγκατάστασή του σε τέτοιο τρόπο ώστε να μην υπόκειται στις επιδράσεις των περιβαλλοντικές συνθηκών. Η βελτίωση της Αξιοπιστίας, όμως, υπόκειται σε περιορισμούς καθώς η επίτευξης αυτής προϋποθέτει αυξημένο κόστος. Ο σκοπός της Διπλωματικής είναι να αναλύσει την επίδραση των περιβαλλοντικές συνθηκών στην Αξιοπίστία του εξοπλισμού, να αναλύσει τους μηχανισμούς καταπόνησης του εξοπλισμού όταν αυτός υπόκειται σε αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες αλλά και να αναφερθούν οι δοκιμές και οι έλεγχοι που πραγματοποιούνται στη φάση του σχεδιασμού και της παραγωγής προκειμένου να εξασφαλιστεί η μετέπειτα ομαλή λειτουργία του εξοπλισμού ακόμη και υπό αυτές τις αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες. Η Αξιοπιστία του εξοπλισμού μπορεί να βελτιωθεί και με την επιλογή της κατάλληλης πολιτικής συντήρησης. Προς το παρόν η κυριάρχουσα πολιτική είναι αυτή της Προληπτικής βάσει Χρόνου Συντήρησης η οποία υπερτερεί από κάποιες άλλες συγκεκριμένες πολιτικές (Διορθωτική Συντήρηση, Συντήρηση βάσει Κατάστασης) αλλά φαίνεται ότι η μοντέρνα τάση είναι η εφαρμογή της Συντήρησης με κέντρο την Αξιοπιστία (Reliability Centered Maintenance).
    • Reliability is a part of the performance, which reflects the overall effort of the manufacturer to deliver a system / product / equipment that will meet, to the best extent, the performance requirements set by the customer. One factor that affects Reliability is the Environment in which the equipment is installed. Product design and the reliability assessment is based on a set of nominal conditions such as e.g. the intensity of use, operating conditions and maintenance activities. These conditions determine the stress of the component / product and affect the rate of deterioration. The quality of a product on the part of the customer is defined as the collection of characteristics and properties that contribute to the ability of the product to meet or exceed customer expectations or specific requirements. In a broad sense, reliability is one of the components of quality and is usually defined as time-oriented quality or quality over time. But, in the narrow sense, quality is different from reliability. This can be explained if we look at the failures that occur in quality and reliability. Quality failures are related to defective products that can be identified through controls based on designs or specifications. On the contrary, the failures in Reliability is generally associated with future failures of a product while it is operating successfully. Electricity transmission includes facilities and means used to transfer electricity from the output of power stations to substations that supply large consumption centers, from where the distribution networks start. A transmission system includes networks of high voltage lines, coupling substations and high voltage centers (HVCs). The above equipment, due to the fact that is installed outdoors, it is being subjected to the effects of environmental conditions which change during the year. Due to the fact that the conditions or activities are different from the nominal ones on the basis of which the equipment was tested, then its reliability in the field will be different from that estimated or derived from the nominal control conditions. Environmental conditions can cause to the equipment its abnormal electrical behavior and ultimately its failure. In order to assess the future behavior of the equipment, the manufacturer performs a variety of tests under conditions that mimic the conditions that the equipment will face after installation. These tests may be standardized tests performed in accordance with International Standards but may be specialized tests to assess the Reliability of the equipment for installation in a specific Project (project oriented tests). Equipment reliability can be improved either by redesigning the equipment or by installing it in such a way that it is not being subjected to the effects of environmental conditions. Improving Reliability, however, is subjected to limitations as achieving this entails increased costs. The purpose of this Thesis is to analyze the effect of environmental conditions on the reliability of the equipment, to analyze the stress mechanisms of the equipment when it is subject to adverse environmental conditions but also indicate the tests and inspections carried out during the design phase and production in order to ensure the subsequent smooth operation of the equipment even under these adverse environmental conditions. Equipment reliability can also be improved by selecting the appropriate maintenance policy. At present the prevailing policy is that of Time-based Maintenance which is superior to some other specific policies (Corrective Maintenance, Condition Maintenance) but it seems that the modern trend is Reliability Centered Maintenance to be applied.
  14. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.