виды отказов объектов и каскадных аварий кратко

Отка́з — один из основных терминов теории надежности, означающий нарушение работоспособности объекта, при котором система или элемент перестает выполнять целиком или частично свои функции, иначе произойдет сбой в работе устройства, системы, органа.

каскадная авария - нарушение работы большого количества элементов энергосистемы по причине возникновения аварийной ситуации или значительного небаланса мощности. Характерной особенностью является быстрый выход за допустимый диапазон режимных параметров не только аварийного элемента, но и всех электрически близких к нему.

Виды отказ ов объектов можно классифицировать по различным критериям, таким как причина отказа, характер повреждения, время возникновения и т.д. Различие в этих параметрах позволяет лучше понимать причины возникновения отказов и разрабатывать эффективные методы их предотвращения.

Отказы можно классифицировать по различным признакам.

1. По характеру устранения можно различать окончательные (устойчивые) и перемежающиеся (то возникающие, то исчезающие) отказы. Перемежающиеся отказы являются следствием обратимых случайных изменений режимов работы и параметров объекта. При возвращении режима работы в допустимые пределы объект сам, обычно без вмешательства человека, возвращается в работоспособное состояние. Например совершенно исправный триггер может перестать реагировать на управляющий сигнал из-за случайного резкого уменьшения напряжения питания. Когда напряжение питания опять станет равным номинальному значению, триггер будет продолжать исправно работать (конечно если в результате колебаний не произошел окончательный отказ).

Целесообразно различать два показателя надежности: для окончательных отказов и для перемежающихся отказов.

2. По связи с другими отказами можно различать отказы первичные, т.е. возникшие по любым причинам, кроме действия другого отказа. Например, из-за пробоя конденсатора может сгореть сопротивление. При вычислении показателей надежности обычно учитываются лишь первичные отказы.

Отказы являются случайными событиями, которые могут быть независимыми или зависимыми. Отказы являются зависимыми, если при появлении одного из них изменяется вероятность появления второго отказа. Для независимых отказов вероятность появления одного из них не зависит от того, произошли другие отказы или нет. Таким образом, различие между вторичным и зависимым отказами состоит в том, что после появления отказа (первичного) вторичный отказ другого элемента наступает неизбежно, а для зависимого отказа лишь изменяется вероятность его появления.

3. По легкости обнаружения отказы могут быть очевидными (явными) или скрытыми (неявными).

4. Для каждого определенного типа объектов отказы можно различать по внешним проявлениям. Например, различные отказы конденсаторов можно разбить на две группы: типа обрыв и типа замыкание.

5. По характеру возникновения можно различать отказы внезапные, состоящие в резком практически мгновенном изменении характеристик объектов, и отказы постепенные, происходящие за счет медленного, постепенного ухудшения качества объектов.Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (поломки трещины, обрывы, пробои изоляции и т.п.), из-за чего эти отказы называют грубыми. Для внезапных отказов отсутствуют видимые признаки их приближения, т.е. перед отказом обычно не удается обнаружить количественные изменения характеристик объекта.

Постепенные отказы (параметрические, плавные) связаны с износом деталей, старения материалов и разрегулированием устройств. Параметры объекта могут достигнуть критических значений, при которых его состояние считается неудовлетворительным, т.е. происходит отказ.

Внезапный отказ объекта также является следствием накопления необратимых изменений материалов. Иначе говоря, возникновение внезапного отказа также является следствием случайного процесса изменения какого-то параметра объекта, обычно связанный с его механическим повреждением.

Таким образом возникновению всякого отказа предшествует накопление тех или иных изменений внутри объекта.

• По причине отказа:

  • Механические отказы: Возникают из-за механических повреждений, таких как трещины, износ, деформация и т.д.

  • Электрические отказы: Связаны с нарушением работы электрических цепей, короткими замыканиями, перегрузками и т.д.

  • Тепловые отказы: Возникают из-за перегрева, недостаточного охлаждения, теплового разрушения материалов и т.д.

  • Коррозионные отказы: Связаны с химическими реакциями, которые приводят к разрушению материалов, например, коррозия металлов.

  • Программные отказы: Возникают из-за ошибок в программном обеспечении, неправильных алгоритмов, сбоев в работе программ и т.д.

• По характеру повреждения:

  • Полные отказы: Объект полностью выходит из строя и не может выполнять свои функции.

  • Частичные отказы: Объект продолжает функционировать, но с ограниченными возможностями или с ухудшением характеристик.

  • Интермиттирующие отказы: Проявляются периодически, временные нарушения работы объектов, которые могут самоисправляться.

• По времени возникновения:

  • Начальные отказы: Происходят в начальный период эксплуатации объекта, часто вызваны производственными дефектами или конструктивными недостатками.

  • Случайные отказы: Возникают в течение всего срока службы объекта, обычно вызваны непредвиденными воздействиями или случайными событиями.

  • Износные отказы: Происходят в конце срока службы объекта, вызваны естественным старением и износом материалов и компонентов.

• По возможности восстановления:

  • Восстановимые отказы: Объект может быть восстановлен до рабочего состояния с помощью ремонта или замены отдельных компонентов.

  • Невосстановимые отказы: Объект не подлежит восстановлению и должен быть заменен новым.

• По степени опасности:

  • Безопасные отказы: Не приводят к угрозе для жизни и здоровья людей, не наносят значительного ущерба.

  • Опасные отказы: Могут представлять угрозу для жизни и здоровья людей, приводить к значительному материальному ущербу.

Для объектов разного назначения и устройства применяются различные показатели надежности.

Можно выделить четыре группы объектов, различающиеся показателями и методами оценки надежности:

1) неремонтируемые объекты, применяемые до первого отказа;

2) ремонтируемые объекты, восстановление которых в процессе применения невозможно (невосстанавливаемые объекты);

3) ремонтируемые восстанавливаемые в процессе применения объекты, для которых недопустимы перерывы в работе;

4) Ремонтируемые восстанавливаемые в процессе применения объекта, для которых допустимы кратковременные перерывы в работе.

Классификация объектов по показателям и методам оценки надежности приведена на рис 1.1

Рис.1.1 Группы объектов, различающиеся показателями надежности.

Классификация каскадных аварий

Все каскадные авариии можно условно разделить на несколько групп:

• Лавина асинхронных режимов.
• Лавина частоты.
• Лавина напряжений.
• Лавина перегрузки сетевых элементов.

Одной из ключевых особенностей развития лавинных процессов в энергосистеме является то, что при несвоевременной ликвидации один лавинный процесс становится причиной возникновения другого лавинного процесса. В этом случае значительно увеличивается вероятность полного отключения электроснабжения потребителей.

• авария
• поломка
• катастрофа