АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ НИЗКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ СХЕМ ЦЕХОВЫХ СЕТЕЙ

УДК 621.311

DOI: 10.25206/1813-8225-2024-189-93-102 EDN: XSIHVC

Р. М. ПЕТРОВА Е. И. ГРАЧЕВА

Казанский государственный энергетический университет, г. Казань

АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ НИЗКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ СХЕМ ЦЕХОВЫХ СЕТЕЙ

В статье представлена классификация предохранителей, рубильников, автоматических и пакетных выключателей. Определены законы изменения вероятностных характеристик надежности исследуемых аппаратов, а также кабельных линий низкого напряжения. Определены виды функций изменения основных параметров надежности и показаны соответствующие графические зависимости. Проведено сравнение полученных результатов значений вероятности времени безотказной работы с требованиями ГОСТ и паспортными данными. Исследуемые вероятностные параметры низковольтных аппаратов и кабельных линий проверены на соответствие принятому закону распределения случайных величин.

Ключевые слова: система внутрицехового электроснабжения, вероятность времени безотказной работы, вероятность времени отказа, предохранитель, рубильник, автоматический выключатель, пакетный выключатель, кабельная линия.

Введение. В настоящее время, с развитием новых типов оборудования [1, 2], целесообразной становится разработка и уточнение имеющихся алгоритмов определения вероятностных параметров оборудования систем внутрицехового электроснабжения. В современных условиях, как правило, при отказах электроустановок производят их замену, а не проводят ремонты [3].

При этом актуальной является разработка алгоритмов и моделей для увеличения достоверности вероятностных оценок параметров надежности электроустановок и повышения качества эксплуатации внутрицехового электроснабжения [4, 5]. Как известно, режимы эксплуатации электрооборудования также влияют на надежность работы схем цеховых сетей [6, 7].

Научной новизной предлагаемой статьи является уточнение алгоритмов оценки надежности функционирования оборудования внутризаводского электроснабжения с использованием эксплуатационных данных [8—10].

Практическая значимость данной статьи состоит в разработке алгоритмов уточненной оценки характеристик надежности электроустановок низкого напряжения [11 — 13]. При этом проведен анализ расчетных и эксплуатационных данных исследуемой информации функциональных параметров работы и выхода из строя элементов оборудования цеховых сетей [14—16].

На рис. 1—4 представлена разработанная классификация основных характеристик предохраните-

лей, рубильников, автоматических и пакетных выключателей.

На рис. 5 приведена схема участка цеховой сети с установкой исследуемого электрооборудования:

— предохранителей ПР1—ПР4;

— рубильников Р1, Р2;

— автоматических выключателей АВ1—АВ5;

— пакетных выключателей ПВ1—ПВ5;

— кабельных линий КЛ1—КЛ11.

Постановка задачи. Для исследования проанализируем эксплуатационные характеристики низковольтных электроустановок:

— предохранителей ППН-33 (завода-изготовителя АО «Кореневский завод низковольтной аппаратуры», Курская область, пгт Коренево);

— рубильников РЕ 19-41 («Курский электроаппаратный завод» (КЭАЗ), г. Курск);

— автоматических выключателей ВА13 (КЭАЗ, г. Курск);

— пакетных выключателей ПВ3-16 (ЕКБ, г. Москва);

а также кабелей АВВГ-0,4 кВ (ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ, г. Орел, г. Москва, г. Екатеринбург).

Вычислим значение вероятности времени безотказной работы — Р(£) и значение вероятности времени появления отказа О(^ [17]:

F

P

Т -1

средн и

'Т

рI сРедн

а

Рис. 1. Классификация низковольтных предохранителей систем внутризаводского электроснабжения

Рис. 3. Классификация автоматических выключателей систем внутризаводского электроснабжения

обозначение в схеме

по выполняемым функциям

- коммутация (вкл/откл) |

—э замыкание и размыкание цепи без нагрузки

- в качестве пускового аппарата эл/двиг

| преимущества и недостатки |<

+ высокая надежность {в сравнении с автоматическими выключателями);

+ износостойкость; выдерживают многократные вкл/откл; + длительный срок эксплуатации; + простота конструкции + малая стоимость

- ручное управление

отечественные заводы-) 13ЮТОВ1 пели

* Курский электроаппаратный завод (КЭАЗ), г. Курск;

* КрасГорАрсенал, г. Красноярск;

* Элекгроцентр, г, Санкт-Петербург; 4 Электрощит, г. Воронеж;

* Элком, г. Москва;

* Электроконтактор, г. Челябинск;

• Вологодский электромеханический завод, г. Вологда Стоимостью от 183 до 147 124 руб.

по номинальному I

I

1ном - 16-1000 А, ином - 220-750 В

Рис. 2. Классификация рубильников систем внутризаводского электроснабжения

Рис. 4. Классификация пакетных выключателей систем внутризаводского электроснабжения

I *

оа) = 1 - Р(Н) =

Н (¡и —Тсредн^

dt

• <

где — значение времени экспериментального исследования, г.;

Т — значение ттзеднего времени наработки

средн 1 п 1 1

до выхода из сти=я -электрооборудования, г.;

асв — значение среднеквадр этического отклонения времени наработки до выхода ик строе.г.; — знааение функции Лапласа. Экспериментальные значения величин функций

Р*(д и 0*(Ц:

а * Н) =

Добщ б,.суэ

д

общ

и * н) = 1 - а * н (

биумН

д ' 1 '

где п Ш

I сум у '

суммлрная величина сы шедших

из строя единиц оборудования, шт.;

Рис. 5. Схема участка цеховой сети

— значение суммарной величины исследуемых единиц обееудовамия, шо .

Для предохеенителем -2!3, 1 = 2 — 160 А

значение времени иесле.ования пр лнимаем—^ = 16 лет, число вышедших из лтрюя еданиц оборудования — 190, чиило наблюдленых единиц оборудования — 281. Вычислим Р *((1 и О *№):

пр > V пн > V

Впр '(¡е 7)е е-,-В4

ДЩР(1е 8)е

Л8В

Л8В м 7

ллн 1

е -,975

Л8 1 м —

(*еВ.. . 4) м-н 1,000

' /¡8 В

Впр *,е 8) е - е 0,0/5

пр Л8В

ВРп

((( е В...) е - е 0,000

( 281

Данные вычислений представлены в табл. 1. Тогда время средней наработки на отказ [17]:

9 Я 1 — 1

Дпр * (, е 5) е - е 0,996

пр 18 В

ТЕХ ТЕХ Л

N

общ л р

N

общ . р

Впх*(е е 5) е - е 0,004

пр 6 1 М8В

1811 м 1

МдрР( * е 6)е л-н^не 0,993

ли

Впр е (7 е 6 ) е - е 0,90^

пр 828 е

где N пр — общее чжло всех ис следуемых предохранителей, шт.;

п.пр — величина отказавших предохрNнителей на 1-ом интервале.

Не рассматривая первые 6 лет наблюдений (т.к. число вышедших из строя предохранителей за кащк-дый год примерно равно нулю), вычислим величину среднеквадратического отююнение парам-тра времени безотказно й ра б от ы [17]:

Мд * (( е 7) е 181 0 е 04)86

ар * ' 28В

т!^ лр 0средлр ^ 6 '

м

N

N

¡е)

¡е)

средн.лр

а

Таблица 1

Результаты исследования работоспособности предохранителей ППН-33 за интервал наблюдений = 16 годам

Интервал наблюдений, Ь, годы Общее число аппаратов, шт. Значение функций распределения вероятностей поэксплуатационным данным

вышедших из строя за каждый год наблюдений п общее число неработоспособных п(сум(Г) работоспособных, [ Рпр*(д Ч ,*( N

Р * р\ ^Обц ЪсумИ Оа* С, ) = 1"7*

1 0 0 281 1,000 0,000

2 0 0 281 1 ,000 0,000

3 0 0 281 1,000 0,00 0

4 0 0 281 1,000 0,000

5 1 1 280 0,996 0,004

6 1 2 279 0,993 0,007

7 2 4 277 0,986 0,014

8 3 7 274 0,975 0,025

9 5 12 269 0,957 0,043

10 8 20 261 0,929) 0,071

11 16 36 245 0,872 0,128

12 22 58 223 0,79)4 0,206

13 25 83 198 0,70 5 0,295

14 31 114 167 0,594 0, 4 06

15 39 153 128 0,456 0 ,544

16 37 190 91 0,3324 0,676

Для предохранителей ППН-33:

7  2 + 8

^^ общ .пр

3 + 9  5 + 10  8 + 11  Р6 + 12  22 + 13  25 + 14  31 + 1+  339 + +6  337

190

2539

190

13,3

\ V I пр среднпр /

ъс„.„р = 3-,-=

I=1 =

, 3(7 - 13,3)2 3(8 - 151,3)2 +/(9 - Ш)2

7 8 9

3(10 - 13,3)2 3(И-!3,33)2 3(!2- 13,3)2

10 11 12

3(13 - 13,3)2 3(14 - 13,33)2

+ 13 + 14 +

3

15

16

3,1.

Таким обратом. по pззyльтaтам вычислений а = 3 года; Т =13 лет.

скв.пр ' СР0/0.ПР

Теоретическая функция вероятности времени безотказной рабозы рассчитывается по ф0рмулам (1) — (2). Определзм Р (О) и0 для п^дохраните-лей ППН-33:

Рпр= = 1) =

3(5,4) 1,000

3(5,769) 1,000

= =000

иИр^ = 1) = 0,000;

3=^3^,881 ((,080 Рп9 = 5) = ( ' = и 1°— = 1,000 пр =(53769) 1,000

О« и 0) и 0,000 ;

р = = 7)и=í(ÍT3Lи39(99oда

пр /с ( 5, 76^) 1,000

О„р (г = 7) = 1 - 0,999 = 0,001;

рпр(1-_ 8) = _Ш_ = 09996.0,99 6

"" ( F)0,769) 1,000

О8 = 8) = 1-0,996 = 0,004 ;

р р = 9) = ^ = 09891 = 0,989

пр /7)5,769) 1,000

О (( = 9)) 0 1 — (0,С98£) = 0,01 .

Результаты оценок характеристик надежности для предохранотеоой —ПН-03

Таблица 2

Интервал наблюдений, О, годы Значение т т t средн. Значение фун кции Г Т т t А р| средя 1 т средн 4 скв р ^ Тсредн А Фонкцияоас проделения

Рф4 О-рО

0 т - 0 = 0„рЮ = 1 - Т

4 СКВ Ч °скв ) Р (,1 СКВ у

1 5,4 1,000 5,769 1,000 1, 090 0,000

2 5,0 1, 000 1 , 900 0,000

3 4,6 1,000 1,000 0,000

4 4,2 1,000 1 , 000 0,000

5 3,8 1,000 1,000 0,000

6 3,5 1,000 1,000 0,000

7 3,1 0,9 99 0=999 0,001

8 2,7 0,996 0, 996) 0,004

9 2,3 0,989 0,989 0,011

10 1,9 0,973 0,973 0,027

11 1,5 0, 938 0,938 0,062

12 1,2 0,876 0,876 0,124

13 0,8 0,779 0,779 0,221

14 0,4 0,650 0,650 0,350

15 0,0 0,500 0,500 0,500

16 -0,4 0,350 0,350 0,650

N

г

п

Рис. 6. Графические зависимости изменения во времени Рш;а), Ош;(г), Р«), ОрЦ) для предохранителей ППН-33

Данные вычислений приведены в табл. 2.

На рис. 6 даны графические зависимости изменения во времени Рпр*^), Опр*№ Рпр{£) и Опр(^ для предохранителей ППН-33.

Результаты экспериментов. По данным экспериментальных исследований и ГОСТ 17242-86, в интервале первых одиннадцати лет работы аппаратов (при паспортном сроке службы, равном десяти годам) Рпр(^ исследуемых предохранителей ППН-33 оценивается величиной, не менее 0,872, что показывает сохранение нормативных параметров в течение паспортного срока эксплуатации.

Результаты исследований параметров отказов электрооборудования

Таблица 3

Тип и марка электроустановок Число неработоспособных п, шт. Общее число исследуемых образцов N, , шт. общ' Интервал экспериментальных наблюдений лет Время средней наработки до отказа Т , " средн' лет Значение среднеквадратического отклонения Т , сред оскв, лет

Предохранитель ППН-33 190 281 16 13 3

Рубильник РЕ19-41 145 162 23 20 3,6

Автоматический выключатель ВА13 215 281 15 13 2,5

Пакетный выключатель ПВ3-16 117 205 21 18 2,6

Кабельная линия АВВГ-0,4 кВ 66 73 35 30 1,6

Рубильник РЕ 19-41

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

—»-С)руб*<и)

-И--Рруб(С) 0,4

0,3

0,2

ОД

0,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Время наблюдения 1, год

Рис. 7. Графические зависимости изменения во времени РРУ:(*Ь Оруб'И)' РРУ№ для рубильников РЕ19-41

Рис. 9. Графические зависимости изменения во времени Р Р^О, для пакетных выключателей ПВ3-:

Рис. 8. Графические зависимости изменения во времени РАВ*((), Оав*((), РАВ((), Оав(1) для автоматических выключателей ВА13

Рис. 10. Графические зависимости изменения во времени Ржа*0)' Р^О' О^О для кабельных линий АВВГ-0,4 кВ

Результаты исследования параметров отказов электрооборудования представлены в табл. 3.

На рис. 7—10 представлены графики вероятностей времени безотказной работы и появления отказа для:

- рубильников РЕ19-41 с 1ноы до 1000 А;

— автоматических выключателей ВА13 с I =

ноы

= 0,6-63 А;

— пакетных выключателей ПВ3-16 с I = 16-

ноы

100 А;

и кабелей АВВГ-0,4 кВ сечением 5 = 2,5-240 мм2.

Для рубильников РЕ19-41 интервал времени наблюдения равен О = 23 года, число неработоспособных аппаратов за данный интервал — 145, общее число наблюдаемых — 162.

По данным экспериментальных исследований и ГОСТ 12434-83 в интервале первых пятнадцати лет работы (при паспортном сроке службы аппаратов, равном десяти годам) Рруб(1) исследуемых рубильников РЕ19-41 оценивается величиной не менее 0,975, что показывает сохранение нормативных параметров в течение паспортного срока эксплуатации.

Для автоматических выключателей ВА13 время наблюдения принято равным 15 годам, количест в= отказавших элементов за данный интервал — 215, общее количество рассматриваемых элементов — 281.

Данные рис. 8 показываю=, чио( в соответствии с ГОСТ 12434-83 и ГОСТ 9098-78, вероятность безотказной работы автоматических выключателей ВА13 остается не ниже 4с8 в течение 11 лет, что подтверждает сохранение данного параметра для паспортного срока службы аппаратов, равного 10 годам.

Для пакетных выключателей ПВ3-16 интерв ал времени наблюдения состатил О = 21 год, число неработоспособных за данный интервал — 117, общее число исследуемых — 205.

Для пакетных выключателей, по результатам исследований и по данным ГОСТ 12434-83 Р(О), оценивается величиной, равной не менее 0,908 в интервале первых шестнадцати лет работы (при паспортном значении 0,8), что показывает сохранение данного параметра допустимому значению для паспортного периода эксплуатации в пять лет).

Для кабелей АВВГ-0,4 кВ в интервале исследования О = 35 годам число неработоспособных линий составляет 66 при общем их числе, равном 73.

Для кабельных линий АВВГ-0,4 кВ по результатам исследований и данным ГОСТ-12434-83 Р(О) оценивается величиной не менее 0,847 в интервале первых 27 лет работы (при паспортном значении срока эксплуатации в 25 лет), что показывает соответствие данного параметра допустимой величине для нормативного периода эксплуатафии.

Алгоритмы проверки —отановлонного закона распределения исследуемых пораметров электрооборудования. Используя критерий Колмогорова, рассчитаем расхождение можду теоретическими и экспериментальными дан—ыми =) :

ее п = | Р°Д) - Рщ1!

Вычбслим срурайную пелижину:

Уп = ее = |р,°

где п — чисуо нepфбoтocптсo бных (электроустановок за инследуемый

Ртссчитаем ра=хржде 1тие рлез^ьтатов и случайную величину у 1 ...16 для нpeнoФрнФитeлей ППН-33:

у = 0,000 • (9О0=О ф 0,000 ;

0 1,0,3,н

Ууз о = Ф , 001 - 0,0001 = (=,000

Таблица 4

Результаты проверки верьятности вртмети появления отказов предохранителейППН-33покритериюКолмогорова

Интервал наблюдений, О, годы Экспериментальные результаты расчета Зср 1 Теоретические результаты расчета Зср

1 0,000 0,0=0 0,000 0,000 1,000

2 0,000 0,000 0,000 0,000 1,000

3 0,000 0,000 0,000 0,000 1,000

4 0,000 0,000 0,000 0,000 1,000

5 0,004 0,000 0,004 0,048 1,000

6 0,007 0,000 0,007 0,09)4 1,000

7 0,014 0,001 0,013 0,182 1,000

8 0,025 0,004 0,021 0,294 0,999

9 0,043 0,011 0,032 0,444 0,988

10 0,071 0,027 0,044 0,606 0,855

11 0,128 0,062 0,066 0,912 0,377

12 0,206 0,124 0,082 1,132 0,147

13 0,295 0,221 0,074 1,027 0,243

14 0,406 0,350 0,055 0,764 0,604

15 0,544 0,500 0,044 0,613 0,845

16 0,676 0,650 0,026 0,364 0,999

D5 = |О,ОО00 - 0,000| = 0,004 у= = 0,0041 • л/!"00) = 0,0-414 ;

ц.=|о,о о/!-= ,003=0,001

у =0,000 •=0099 = 0,0041;

J 6

Г>7 = |0,007 - 0,000| = 0,007 у ( = 0007 •70Хо= 00)04; Т)ц = |0.02T - 0,004| = 0,021 Уу = •^-0144/ = Or/рcl-;4;

В табл. 4 приведерр1 ре-ультаты проверки функции вероятности времени появления отказов предохранителей ППН-33 по критерию Колмогорова.

Исключим три значения функции за 11 — 13 годы наблюдения, где Р(=п) 004е- минима0ьные значения, т.е. расхождение экспериментальных и теоретических результатов рютета 40,0=6. Полученные результаты (табл. 4) показывают, что наименьшее допустимое значение функции.? (у ) = P(0,764) = 0,604. Другие значения >0,845, что является удовлетворительным условием (>0,8) при определении вида закона распуедoлeooo исоледуе0ых ;лучайных величин в результате сравнения экспериментальных и теоретически ф007ций.

Критерий Пирсона (или критерий х2) [18] применяется для проверки гипотезы Н о том, что случайная величина подчиняется нормальному закону распределения [19]. При х2 > %2та6л гипотезу Н отвергают, при х2 < Х2ша&1 — тгготезупринимаю!1

При проверке по критерию Пирсона (х2) воспользуемся формулой [08, 19]:

= 1

где О*(^) — экспер--^ментальные результаты расчета; О(t) — теоретические результаты расчета. Исключив первые шесть значений, где Опр(t) = 0, получаем:

2 _ ^ (0,014 - 0,001)2 (0,025 - 0,004)2

У пр — /--\---h

f~7 0,001 0,004

(0,043 - 0,011)2 (0,071 - 0,027)2

0,011

0,027

(0,128 - 0,062)2 (0,206 - 0,124)2

0,062

0,124

(0,295 - 0,221)2 (0,406 - 0,350)2

0,221 0,350

(0,544 - 0,500)2 (0,676 - 0,650)2

+ л-'— + ^-'— — 0,628

0,500 0,650

Распределение х2 определяется числом степе-

ней свободы [19]:

s = n—z — 1,

где г — число параметров распределения.

Для предохранителей ППН-33: в = 10 — 2 — 1 = = 7, где г = 2, так как вычислялось два параметра надежности: время безотказной работы и время по-

явления отказа. Далее по справочной таблице [19] определим У?ша6ГпПр = 2,17 (для г = 2, вероятности 0,95).

X2 < х2 я

nD таол-UD v '

При проверке по критерию Пирсона имеем Х2пр < х2шабЛппр, следовательно, выборочные данные наблюдений достоверны, соответствуют нормальному закону распределения и согласуются с фактическими данными. Нет оснований отвергать гипотезу Н о нормальности распределения.

Нормальный закон распределения можно считать верно подобранным и оптимальным для расчетов вероятности времени безотказной работы и вероятности времени появления отказов электрооборудования.

Заключение. В представленной статье показана разработанная классификация основных низковольтных коммутационных аппаратов — предохранителей, рубильников, автоматических и пакетных выключателей. Целесообразнее использовать автоматические выключатели по высокому уровню надежности и выполняемым функциям, которые, в свою очередь, могут заменить систему предохранитель, рубильник, пакетный выключатель. Автоматические выключатели также имеют широкую область применения, выпускаются отечественной промышленностью в большом ассортименте на I = = 0,6 — 2 000 А, универсальны и функциональны.

Определены закономерности изменения значений P^V) QnD±(t ) Pnp(t) и Qnp(t) для предохранителей ППН-33; Pрy/(^), ^/(f.) для рубильников РЕ19-41; P^t.), QABk(t.), P^t), QAB(t) для автоматических выключателей ВА13; P *(t), Q *(t),

пв v V пв v V

P (t), Q (t) для пакетных выключателей ПВ3-16 и P^*(t.), QKj*(t.), P„(t), Q„(t) для кабельных линий АВВГ-0,4 кЕ^Т ' "

При этом полученные данные рекомендуется использовать для корректировки регламентов проведения текущего обслуживания и капитальных ремонтов электроустановок.

Установлено, что параметры надежности исследуемого электрооборудования цеховых сетей при фактических режимах эксплуатации соответствуют паспортным срокам службы.

Проведенная проверка исследуемых случайных величин показала, что теоретические и эмпирические функции параметров надежности подчиняются нормальному закону распределения.

По критерию Колмогорова: допустимое значение функции P(yn) > 0,845, что является удовлетворительным условием (>0,8) при определении вида закона распределения исследуемых случайных величин в результате сравнения экспериментальных и теоретических функций. По критерию Пирсона: X2 < X2 ^ (0,628 < 2,17), следовательно, нет ос-

пр таол-пр v ' ^ '   '

нований отвергать проверяемую гипотезу о соответствии нормальному закону распределения параметров.

Библиографический список

1. Сафин А. Р., Петров Т. И., Копылов А. М. Метод проектирования и топологической оптимизации роторов синхронных двигателей с постоянными магнитами // Вестник КГЭУ. 2020. № 2 (46). С. 45-53. EDN: EUUONN.

2. Petrov T. I., Safin A. R. Modification of the synchronous motor model for topological optimization // E3S Web of Conférences. 2020. Vol. 178. 01016. DOI: 10.1051/e3sconf/202017801016.

X

(=1

3. Абдуллазянов Э. Ю., Грачева Е. И., Горлов А. Н. [et al.]. Исследование качества функционирования электрических аппаратов низкого напряжения в составе электротехнических комплексов // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2021. № 6. С. 3-15. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-6-3-15.

4. Абрамкин Р. В. Модель функционирования узла связи при отказах элементов системы электроснабжения // Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. № 12. С. 177-182. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-177-182.

5. Луковенко А. С., Зеньков И. В. Методы расчета надежности системы электроснабжения // Вестник ИрГТУ. 2021. № 1 (156). С. 57-65. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-1-57-65.

6. Афанасьев П. А., Ивахненко А. Г. Верификация методов испытаний низковольтного оборудования // Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. № 12. C. 343-348. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-343-349.

7. Бык Ф. Л., Какоша Ю. В., Мышкина Л. С. Фактор надежности при проектировании распределительной сети // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2020. № 6. C. 43-54. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-6-43-54.

8. Виноградов А. В., Большев В. Е., Виноградова А. В. [и др.]. Технико-экономические способы повышения эффективности систем электроснабжения сельских потребителей // Вестник аграрной науки Дона. 2019. № 47. С. 59-67. EDN: CDLIHP.

9. Грачева Е. И., Наумов О. В., Садыков Р. Р. [и др.]. Моделирование параметров функциональных характеристик цеховых сетей // Технические науки — от теории к практике. 2015. № 12 (48). C. 105-114. EDN: VDWRQZ.

10. Шпиганович А. Н., Шпиганович А. А., Квашнина Г. В. Обеспечение надежности функционирования систем электроснабжения // Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. № 12-3. C. 27-33. EDN: XDEJPP.

11. Fotuhi-Firuzabad M., Afshar S., Farrokhzad D. [et al.]. Reliability centered maintenance program initiation on electric distribution networks // 2009 Transmission & Distribution Conference & Exposition: Asia and Pacific, Seoul, Korea (South). 2009. P. 1-4. DOI: 10.1109/TD-ASIA.2009.5356922.

12. Gono R., Rusek S., Kratky M. [et al.]. Reliability analysis of electric distribution system // 2011 10th International Conference on Environment and Electrical Engineering. 2011. P. 1-4. DOI: 10.1109/EEEIC.2011.5874842.

13. Xiaoyan S., Hangtian X. Analysis on influence factors of the reliability of electric power communication networks // 2016 IEEE International Conference on Electronic Information and Communication Technology (ICEICT). 2016. P. 49-52. DOI: 10.1109/ICEICT.2016.7879650.

14. Садыков Р. Р. Оценка надежности низковольтных цеховых сетей промышленного электроснабжения // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2017. № 5-6. C. 98-108.

15. Конюхова Е. А., Киреева Э. А. Надежность электроснабжения промышленных предприятий // Библиотечка электротехника: прил. к журн. «Энергетик». Вып. 12 (36). Москва: Энергопрогресс: Энергетик, 2001. 93 с.

16. Котеленко С. В. Интеллектуальные решения низковольтного оборудования распределительных сетей // Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. № 12. С. 69-71. Б01: 10.24412/2071-6168-2021-12-69-72.

17. Петрова Р. М., Абдуллазянов Э. Ю., Грачева Е. И. [и др.]. Исследование вероятностных характеристик надежности электрооборудования внутрицеховых систем электроснабжения // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15, № 1 (57). С. 93-105.

18. Грачева Е. И., Садыков Р. Р., Хуснутдинов Р. Р. [и др.]. Исследование параметров надежности низковольтных коммутационных аппаратов по эксплуатационным данным промышленных предприятий // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2019. № 1-2. С. 13-17.

19. Иванова В. М., Калинина В. Н., Нешумова Л. А. [и др.]. Математическая статистика. Москва: Высшая школа, 1981. 371 с.

ПЕТРОВА Рената Маратовна, аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ), г. Казань. SPIN-код: 3243-4727

Адрес для переписки: 1998renata@mail.ru ГРАЧЕВА Елена Ивановна, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» КГЭУ, г. Казань.

SPIN-код: 2676-5593 AuthorID (РИНЦ): 692465 ORCID: 0000-0002-5379-847X AuthorID (SCOPUS): 57211789327 Адрес для переписки: grachieva.i@bk.ru

Для цитирования

Петрова Р. М., Грачева Е. И. Алгоритмы оценки основных параметров надежности низковольтного оборудования схем цеховых сетей // Омский научный вестник. 2024. № 1 (189). С. 93-102. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-189-93-102.

Статья поступила в редакцию 17.07.2023 г. © Р. М. Петрова, Е. И. Грачева

UDC 621.311

DOI: 10.25206/1813-8225-2024-189-93-102 EDN: XSIHVC

R. M. PETROVA E. I. GRACHEVA

Kazan State Power Engineering University, Kazan

ALGORITHMS FOR ESTIMATING THE MAIN RELIABILITY PARAMETERS OF LOW-VOLTAGE EQUIPMENT OF SHOP-FLOOR NETWORK SCHEMES

The article presents the classification of fuses, breakers, circuit breakers and packet switches. The laws of change of probabilistic reliability characteristics of the studied devices, as well as low-voltage cable lines are determined. Types of functions of change of basic reliability parameters are determined and corresponding graphical dependences are shown. The comparison of the obtained results of the values of probability of failure-free operation time with the requirements of GOST and passport data is carried out. The investigated probabilistic parameters of low-voltage devices and cable lines are checked for compliance with the accepted law of distribution of random variables.

Keywords: power supply system, probability of uptime, probability of failure time, fuse, breaker, circuit breaker, packet breaker, cable line.

References

1. Safin A. R., Petrov T. I., Kopylov A. M. Metod proyektirovaniya i topologicheskoy optimizatsii rotorov sinkhronnykh dvigateley s postoyannymi magnitami [Method of design and topological optimization of rotors of synchronous motors with permanent magnets] // Vestnik KGEU. Bulletin of KSEU. 2020. No. 2 (46). P.45-53. EDN: EUUONN. (In Russ.).

2. Petrov T. I., Safin A. R. Modification of the synchronous motor model for topological optimization [Modification of the synchronous motor model for topological optimization] // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 178. 01016. DOI: 10.1051/ e3sconf/202017801016. (In Engl.).

3. Abdullazyanov E. Yu., Gracheva E. I., Gorlov A. N. [et al.]. Issledovaniye kachestva funktsionirovaniya elektricheskikh apparatov nizkogo napryazheniya v sostave elektrotekhnicheskikh kompleksov [Research of the quality of functioning of low-voltage electric devices as a part of electrical complexes] // Izvestiya vuzov. Problemy energetiki. Power Engineering: Research, Equipment, Technology. 2021. No. 6. P. 3-15. DOI: 10.30724/19989903-2021-23-6-3-15. (In Russ.).

4. Abramkin R. V. Model' funktsionirovaniya uzla svyazi pri otkazakh elementov sistemy elektrosnabzheniya [The model of the functioning of the communication node in case of failures of elements of the power supply system] // Izvestiya TulGU. Tekhnicheskiye nauki. Izvestiya TulGU. Technical Science. 2021. No. 12. P. 177-182. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-177-182. (In Russ.).

5. Lukovenko A. S., Zenkov I. V. Metody rascheta nadezhnosti sistemy elektrosnabzheniya [Methods for calculating the reliability of power supply systems] // Bulletin of ISTU. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2021. No. 1 (156). P. 57-65. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-1-57-65. (In Russ.).

6. Afanasyev P. A., Ivakhnenko A. G. Verifikatsiya metodov ispytaniy nizkovol'tnogo oborudovaniya [Verification of low-voltage equipment test methods Izvestiya Tula State University] // Izvestiya TulGU. Tekhnicheskiye nauki. Izvestiya TulGU. Technical

Science. 2021. No. 12. P. 343-348. DOI: 10.24412/2071-6168-202112-343-349. (In Russ.).

7. Byk F. L., Kakosha Yu. V., Myshkina L. S. Faktor nadezhnosti pri proyektirovanii raspredelitel'noy seti [Reliability factor in the design of a distribution network Power engineering: research, equipment, technology] // Izvestiya vuzov. Problemy energetiki. Power Engineering: Research, Equipment, Technology. 2020. No. 6. P. 43-54. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-6-43-54. (In Russ.).

8. Vinogradov A. V., Bol'shev V. E., Vinogradova A. V. [et al.]. Tekhniko-ekonomicheskiye sposoby povysheniya effektivnosti sistem elektrosnabzheniya sel'skikh potrebiteley [Technical and economic ways to improve the efficiency of power supply systems for rural consumers] // Vestnik agrarnoy nauki Dona. Bulletin of Agrarian Science of the Don. 2019. No. 47. S. 59-67. EDN: CDLIHP. (In Russ.).

9. Gracheva E. I., Naumov O. V., Sadykov R. R. [et al.]. Modelirovaniye parametrov funktsional'nykh kharakteristik tsekhovykh setey [Parameters modeling of functional characteristics of shopfloor nets] // Tekhnicheskiye nauki — ot teorii k praktike. Technical Sciences — from Theory to Practice. 2015. No. 12 (48). P. 105-114. EDN: VDWRQZ. (In Russ.).

10. Shpiganovich A. N., Shpiganovich A. A., Kvashni-na G. V. Obespecheniye nadezhnosti funktsionirovaniya sistem elektrosnabzheniya [Operational reliability of power systems with a combi ned connection of the element] // Izvestiya TulGU. Tekhnicheskiye nauki. Izvestiya TulGU. Technical Science. 2016. No. 12-3. P. 27-33. EDN: XDEJPP. (In Russ.).

11. Fotuhi-Firuzabad M., Afshar S., Farrokhzad D. [et al.]. Reliability centered maintenance program initiation on electric distribution networks // 2009 Transmission & Distribution Conference & Exposition: Asia and Pacific, Seoul, Korea (South). 2009. P. 1-4. DOI: 10.1109/TD-ASIA.2009.5356922. (In Engl.).

12. Gono R., Rusek S., Kratky M. [et al.]. Reliability analysis of electric distribution system // 2011 10th International Conference on Environment and Electrical Engineering. 2011. P. 1-4. DOI: 10.1109/EEEIC.2011.5874842. (In Engl.).

13. Xiaoyan S., Hangtian X. Analysis on influence factors of the reliability of electric power communication networks // 2016 IEEE International Conference on Electronic Information and Communication Technology (ICEICT). 2016. P. 49-52. DOI: 10.1109/ICEICT.2016.7879650. (In Engl.).

14. Sadykov R. R. Otsenka nadezhnosti nizkovol'tnykh tsekhovykh setey promyshlennogo elektrosnabzheni [Valuation of reliability of low voltage commercial networks of industrial power supply] // Izvestiya vuzov. Problemy energetiki. Power Engineering: Research, Equipment, Technology. 2017. No. 5-6. P. 98-108. (In Russ.).

15. Konyukhova E. A., Kireyeva E. A. Nadezhnost' elektrosnabzheniya promyshlennykh predpriyatiy [Reliability of power supply of industrial enterprises] // Bibliotechka elektrotekhnika. Library of Electrical Engineering. Issue 12 (36). Moscow, 2001. 93 p. (In Russ.).

16. Konyukhova E. A., Kireyeva E. A. Nadezhnost' elektrosnabzheniya promyshlennykh predpriyatiy [Intelligent solutions for low-voltage equipment of distribution networks] // Izvestiya TulGU. Tekhnicheskiye nauki. Izvestiya TulGU. Technical Science. 2021. No. 12. P. 69-71. DOI: 10.24412/2071-6168-202112-69-72. (In Russ.).

17. Petrova R. M., Abdullazyanov E. Yu., Gracheva E. I. [et al.]. Issledovaniye veroyatnostnykh kharakteristik nadezhnosti elektrooborudovaniya vnutritsekhovykh sistem elektrosnabzheniya [Study of probability characteristics of reliability of electrical equipment in internal power supply systems] // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. Kazan State Power Engineering University Bulletin. 2023. Vol. 15, no. 1 (57). P. 93-105. (In Russ.).

18. Gracheva E. I., Sadykov R. R., Khusnutdinov R. R. [et al.]. Issledovaniye parametrov nadezhnosti nizkovol'tnykh kommutatsionnykh apparatov po ekspluatatsionnym dannym promyshlennykh predpriyatif [Investigation of the reliability

parameters of low-voltage switching devices according to the operational data of industrial enterprises] // Izvestiya vuzov. Problemy energetiki. Power Engineering: Research, Equipment, Technology. 2019. No. 1-2. P. 13-17. (In Russ.).

19. Ivanova V. M., Kalinina V. N., Neshumova L. A. [et al.]. Matematicheskaya statistika [Mathematical statistics]. Moscow, 1981. 371 p. (In Russ.).

PETROVA Renata Maratovna, Graduate Student of Power Supply of Industrial Enterprises Department, Kazan State Power Engineering University (KSPEU), Kazan.

SPIN-code: 3243-4727

Correspondence address: 1998renata@mail.ru GRACHEVA Elena Ivanovna, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Power Supply of Industrial Enterprises Department, KSPEU, Kazan.

SPIN-code: 2676-5593 AuthorlD (RSCI): 692465 ORCID: 0000-0002-5379-847X AuthorID (SCOPUS): 57211789327 Correspondence address: grachieva.i@bk.ru

For citations

Petrova R. M., Gracheva E. I. Algorithms for estimating the main reliability parameters of low-voltage equipment of shop-floor network schemes // Omsk Scientific Bulletin. 2024. No. 1 (189). P. 93-102. DOI: 10.25206/1813-8225-2024-189-93-102.

Received July 17, 2023. © R. M. Petrova, E. I. Gracheva