Содержание материала

Показатели надежности, рассмотренные в предыдущем разделе, характеризуют надежность одного элемента линии. Для определения надежности всей линии рассмотрим ее как систему, состоящую из последовательно соединенных (в смысле надежности) элементов, в которой отказ любого элемента вызывает отказ линии в целом.
Основными элементами линии, определяющими безотказность и время восстановления после разрушений, являются промежуточные опоры и провода. Поэтому при разработке модели надежности линии последняя рассматривается как система, состоящая из двух элементов — промежуточных опор и проводов. Прочность других элементов при разработке конструкций ВЛ должна быть определенным образом скоординирована с прочностью этих двух элементов. Вопросы координации прочности элементов будут рассмотрены в гл. 3.
Выше рассмотрено два показателя надежности элементов: частота отказов и вероятность безотказной работы (P).
Очевидно, что частота отказов ВЛ равна сумме частот отказов ее элементов:
(122)
Для определения вероятности безотказной работы линии введем некоторые понятия, необходимые для дальнейших рассуждений: Psn — вероятность безотказной работы линии; Pv, Pvp и Рр — вероятности безотказной работы одного пролета линии соответственно при воздействии ветра в безгололедном режиме, при воздействии ветра в гололедном режиме, и воздействии гололедной нагрузки.
Воспользовавшись выражением (117) для вероятности безотказной работы, получим
(123)
(124)
(125)
где Tv, Tvp и Тр — периоды повторяемости соответственно ветровой нагрузки без гололеда, нагрузки от ветра при гололеде и гололедной нагрузки.
Используя формулу (117), можно определить вероятность безотказной работы пролета линии аналогично тому, как получены равенства (119) и (120):
(126) или
(127)
где w1 — частота отказов одного пролета.
Выражение (127) является математической моделью надежности одного пролета линии. В качестве модели всей линии можно рассматривать ее анкерованный участок, который состоит из п элементов (пролетов). При увеличении количества элементов в системе возрастает и вероятность появления «слабого звена» и, следовательно, уменьшается вероятность безотказной работы, увеличивается частота отказов. Поэтому модель надежности ВЛ должна учитывать количество элементов в ней, т.е. количество элементарных пролетов в анкерованном участке.
Расчет надежности должен производиться для каждого анкерованного участка ВЛ. Надежность линии будет определяться надежностью самого слабого анкерованного участка.
При расчете зависимости снижения прочности системы от количества входящих в нее элементов рекомендуется исходить из условия, что в системе может появиться элемент, прочность которого на 10% ниже среднестатистического (при вероятностном методе расчета) или минимально допустимого (при полувероятностном методе расчета) значения. Указанное снижение прочности может произойти из-за дефектов монтажа, потери прочности в процессе эксплуатации, от естественного износа и т.п.
Вероятность наличия такого элемента определяется по формуле
(128)
где п — количество элементов.
Затем по таблицам плотности нормального распределения определяется среднеквадратическое отклонение соответствующее полученной вероятности и определяется коэффициент снижения прочности
(129)
где п — число элементов; v — коэффициент вариации прочности элемента.
Для облегчения расчетов в рекомендациях МЭК приведена таблица коэффициентов снижения прочности при различных количествах элементов и коэффициентах вариации прочности. Сокращенный вариант таблицы приведен ниже (табл. 3).
2.3. Коэффициенты снижения прочности


Количество
элементов

Коэффициент вариации прочности, %

5

10

15

20

30

1

1.0

1,0

1,0

1,0

1,0

2

0,98

0,97

0,94

0,91

0,84

5

0,96

0,92

0,85

0,80

0,64

10

0,94

0,89

0,81

0,72

0,51

20

0,93

0,85

0,77

0,66

0,38

40

0,92

0,83

0,72

0,59

0.26

80

0,91

0,79

0,68

0,53

0,16

Как видно из таблицы, влияние количества элементов на снижение прочности системы тем больше, чем больше коэффициент вариации прочности элементов.
Вероятность безотказной работы системы (линии) в этом случае
Psn=XiPvPvpPp>                                        (2-130)
где Xi — коэффициент снижения прочности элемента, наиболее часто подвергающегося действию предельно допустимых нагрузок.
Из формул (113) и (218) следует, что для расчетов надежности механической части ВЛ необходимо знать значения предельно допустимых нагрузок на элементы линии и периоды повторяемости этих нагрузок.
Предельно допустимые нагрузки определяются расчетными методами на основе прочностных характеристик элементов конструкции. Периоды повторяемости климатических параметров определяются методом статистического анализа данных метеостанций и специализированных метеопостов. Подробно методы определения нагрузок и периодов их повторяемости рассматриваются ниже.