Выявление факторов, влияющих на повышение долгосрочной эксплуатационной надёжности централизованных инверторов.

Аннотация

Актуальность: в системах электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии основным функциональным элементом являются централизованные инверторы. Их надёжная и стабильная работа играет решающую роль в обеспечении надёжности выработки электроэнергии и экономической эффективности. В реальных условиях эксплуатации инверторы подвергаются воздействию колебаний нагрузки, гармонических искажений, качества сетевого напряжения, тепловых режимов, механических воздействий, а также от уровня технического обслуживания. Эти факторы ускоряют деградацию компонентов инверторов, повышают вероятность отказов и сокращают остаточный срок службы. В связи с этим выявление электрических, тепловых, механических и эксплуатационных факторов, влияющих на

надёжность централизованных инверторов, а также оценка их взаимосвязи на основе корреляционного анализа имеют важное научно-практическое значение.

Цель: выявление основных электрических, тепловых, механических и эксплуатационных факторов, влияющих на долгосрочную надёжность централизованных инверторов; оценка их взаимосвязи с индексом надёжности и остаточным сроком службы (RUL), на основе корреляционного анализа; формирование иерархии доминирующих параметров, оказывающих наибольшее влияние на процессы деградации.

Методы: ключевые эксплуатационные параметры отбирались на основе стандартов IEC, IEEE, GOST и ISO. Сбор данных по току, напряжению, мощности, суммарному коэффициенту гармонических искажений (THD), температуре, вибрации и показателям технического обслуживания осуществлялся с использованием систем мониторинга. Тепловые, нагрузочные и гармонические воздействия оценивались с применением математических моделей. Рассчитывались функция надёжности R(t), среднее время наработки на отказ (MTBF) и интенсивность отказов λ. Взаимосвязи между параметрами анализировались с использованием коэффициентов корреляции Пирсона (r) и Спирмена (ρ). Результаты визуализировались с помощью тепловых карт (heat map). Определялись доминирующие факторы и комплексно оценивалось их влияние на надёжность.

Результаты: в ходе исследования были выявлены основные факторы, влияющие на надёжность централизованных инверторов, количественно оценены их взаимосвязи. Корреляционный анализ показал, что внутренняя температура (Tin), гармонические искажения (THD), количество температурных циклов (Ncycle), скорость изменения температуры (dT/dt) и отклонения напряжения (ΔU) имеют сильную отрицательную корреляцию с индексом надёжности. Анализ тепловых карт подтвердил, что параметр Tin является центральным драйвером деградации. Установлено, что эффективность системы охлаждения и качество технического обслуживания являются ключевыми факторами повышения надёжности. Предложенный подход позволяет прогнозировать остаточный срок службы инверторов, оптимизировать профилактическое обслуживание и снижать эксплуатационные риски.