Tilstandskontroll av kraftledninger

Transkript

1 Tilstandskontroll av kraftledninger Hvordan utføre en totalvurdering av en kraftledning? Steinar Refsnæs SINTEF Energiforskning

2 Prioritering Hvilke av disse kraftledningene bør prioriteres mht tilstandskontroll, vedlikehold og eventuelle reinvesteringer?

3 Momenter i beslutningsprosessen Klarlegge målsettingen Definere behov Spesifisere krav Klarlegge tilgjenglige ressurser Lage en problemoversikt Klarlegge kritiske systemarrangement og komponenter Aktuelle feil/svikttyper Kritiske områder (sannsynlige skadesteder og store konsekvenser) Klarlegge tilgjengelige kontrollmetoder og definere Tilstandskriterier Skadegrenser

4 Momenter i beslutningsprosessen, forts Velge egnet opplegg for innsamling og lagring av data Identifikasjon av komponenter Nødvendige data Kontrollstrategi Tilstandskontroll Dokumentere tilstand Skadeomfang Tilstandsvurdering / Risikoanalyse Reststyrke / kapasitetskontroll Restlevetid Beslutning om gjennomføring av tiltak

5 Forvaltningsprosedyre Svikttilfeller Datainnsamling Beslutning Reduksjon av risiko - Økt vedlikehold - Oppgr. / fornyelse Akseptabel risiko - Ingen tiltak Risiko kan økes - Red. vedlikeh. - Øke driftspåkj. Database Rammebetingelser, regler og forskrifter Risikoanalyse - Risiko og kost / nytte - Kontrollere om Qd < R(t) Tilstandskontroll Funksjonsanalyse - Konstruksjon og komponenter - Krav / skadegrenser - Påkjenninger - Kapasitet Grovanalyse - Mulige kritiske problem Analyse av kritiske problem - Laster - Egenskaper - Sanns. skadesteder

6 Målsetting Målsettingen kan blant annet uttrykkes i form av : Kvantitative / økonomiske mål, som gjerne er selskapets hovedmål Kvalitative mål, som er vedlikeholdsfunksjonens driftssikkerhetsmål, knyttet til vedlikehold og reinvesteringer.

7 Kvantitativ målsetting Kvantitative mål er eksakte og målbare og kan uttrykkes i form av markedsandeler, salgsvolum osv. Økonomiske mål gir et bilde av sluttresultatet som selskapet sitter igjen med, og er viktige styringsparametere. Maksimere levetidsoverskuddet (LCP) Optimal inntjening i form av xx % avkastning på totalkapitalen : Øke lastgrensene med xx % Redusere tapskostnadene ved ikke levert energi (KILE) Redusere enhetskostnadene for kapasitet med xx % innen år N Redusere levetidskostnadene (LCC) Oppnå akseptable vedlikeholdskostnader Redusere reservedelskostnadene Redusere skrapkostnadene

8 Optimal inntjening Vannstrømmen i en rørledning vil gradvis reduseres pga gjengroing og vanntap På lignende vis vil elverkets inntekt over tid (LCP) minske hvis mangelfullt vedlikehold og dårlig planlegging reduserer anleggets driftssikkerhet

9 Optimal inntjening forts.

10 Kvalitativ målsetting Kvalitative mål gir uttrykk for den kundeopplevde kvaliteten, som gjenspeiler kraftledningens driftssikkerhet Hvilke driftssikkerhetsmål bør et nettselskap sette seg for å oppnå trygg og pålitelig strømforsyning så rasjonelt og kostnadseffektivt som mulig? : Sikre strømleveranser med akseptabel leveringskvalitet Sikkerhet med hensyn til avbrudd i leveringen: Tilgjengelighet: [A(t)] = Oppetid / Avbruddstid +Oppetid» Lav feilhyppighet gitt ved midlere antall avbrudd pr. abonnent pr år» Lav midlere total avbruddstid pr. abonnent pr. år Sikre god og stabil spenningskvalitet Ivareta god mekanisk og elektrisk kapasitet over lengre tid Garantere funksjon ved akutte behov. Ivareta god personsikkerhet

11 NVE har som mål å utforme rammebetingelser for en kostnadseffektiv nettvirksomhet som ivaretar kundens og samfunnets interesser. Kostnadseffektivitet (CE) er en relativ målstørrelse, som angir forholdet mellom hvor mye vi kan få ut av kraftledningssystemet (SE) og kostnadene som er forbundet med å anskaffe, drive og vedlikeholde luftledningen. CE = SE / (CA+CD) SE = Systemeffektivitet er et mål på hvor effektivt luftledningssystemet er i stand til å oppfylle de krav som stilles (hvor mye vi kan få ut av systemet). CA = Anskaffelseskostnad CD = Drift- og vedlikeholdskostnader

12 Hvilke faktorer er det som påvirker luftledningsystemets evne til effektivt å ivareta kundenes og samfunnets interesser? SYSTEMEFFEKTIVITET TEKNISK PRESTASJON DRIFTSSIKKERHETS- PRESTASJON DRIFTS- PRESTASJON RESULTATER VEDLIKEHOLDS- EVNE DRIFTSEVNE BRUKER- KONTROLLERTE EGENSKAPER TEKNISK KVALITET TEKNISK KAPASIT. PÅLITELIG- HET VEDLIKEHOLDS- VENNLIGHET DRIFTSTILPASNING (Ny teknologi) UTSTYRS- EGENSKAPER

13 Teknisk prestasjon Kraftledningens dimensjon og konstruktive utforming skal tilfredsstille gitte mekaniske og elektriske funksjonskrav. TEKNISK PRESTASJON TEKNISK KVALITET Spenningskvalitet Frekvens Spenningsvariasjon TEKNISK KAPASITET Isolasjonsholdfasthet Termisk grenselast Pilhøyde Materialegenskaper Mekanisk holdfasthet

14 Driftssikkerhetsprestasjon Driftssikkerheten er et mål på den evnen høy- og lavspenningsanlegg har til å utføre sin tiltenkte funksjon Driftssikkerheten kan vi betrakte som et annet uttrykk for risiko, som vi vanligvis beskriver som produktet av: sannsynligheten for at det skal oppstå svikt eller feil konsekvensene av svikt eller feil Risikoen kan altså skrives på følgende måte: Risiko = Sannsynlighet for svikt/feil x konsekvens av svikt/feil Driftssikkerhet Pålitelighet (feilsannsynlighet) (hvor raskt feil rettes) Vedlikeholdsvennlighet Vedlikeholdsevne ( Elverkets organisering av vedlikeholdet )

15 Driftssikkerhetsprestasjon Gjennom tilstandskontroll endres ikke sannsynligheten for at det skal oppstå f.eks. plutselig eller gradvis svikt. Målet blir derfor mer konkret å gi vedlikeholdspersonellet ved elverket sikrest mulig informasjon om sannsynligheten for svikt. Dette gir mulighet til å påvirke konsekvensene ved å gjennomføre prioriterte tiltak etter bestemte retningslinjer: ved høy personrisiko eller når tap og vedlikeholdskostnader ved ikke planlagte avbrudd overstiger kostnadene ved tilstandskontroll og feilretting/utskifting I forbindelse med tilstandskontroll er det hovedsakelig de faktorene som påvirker kraftledningens pålitelighet (feilsannsynlighet) vi skal konsentrere oss om.

16 Pålitelighet Pålitelighet (sannsynligheten for svikt) defineres som de egenskapene komponenten eller kraftledningssystemet har til å utføre en tiltenkte funksjon under gitte miljø og driftsforhold Pålitelighet Systemarrangement / konstruksjon Drifts- og miljøpåkjenninger Komponentenes egenskaper LASTVIRKNING KAPASITET

17 Pålitelighet, forts Egenskapene kan måles og angis som: gjennomsnittlig levetid antall svikt pr. tidsenhet sannsynligheten for at komponenten / systemet ikke svikter i tidsintervallet [ 0,t ] sannsynligheten for at komponenten / systemet er funksjonsdyktig ved tidspunkt [ t ].

18 Pålitelighetsmål Redusere sannsynligheten for svikt over tid på grunnlag av montasjefeil, dårlige komponenter, tilfeldige feil og gradvis nedbrytning Kartlegge hvilken livsfase kraftledningskomponentene er kommet i for derved å ha mulighet til å opprettholde eller bedre driftssikkerheten gjennom vedlikeholdstiltak eller reinvesteringer. Sviktintensitet Total sviktintensitet Innkjøring Vanlig drift Redusert kapasitet Gradvis nedbrytning Tilfeldige feil