K u rzfassu n g sb an d - Graz University of Technology
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140 Energieinnovation 2006<br />
5.4.2 „Zuverlässigkeits- und Risikoabschätzung<br />
von elektrischen Betriebsmitteln“<br />
Christoph Sumereder, Michael Muhr (TU <strong>Graz</strong>/Institut für<br />
Hochsp<strong>an</strong>nungstechnik und Systemm<strong>an</strong>agement) 1<br />
Für die Zuverlässigkeits- und Risikoabschätzung von elektrischen Betriebsmitteln sind einerseits die<br />
Grundlagen statistischer Methoden und <strong>an</strong>dererseits der konstruktive Aufbau sowie der strukturelle<br />
Einsatz der Betriebsmittel von Interesse. In diesem Beitrag sollen die notwendigen statistischen<br />
Grundlagen für die Zuverlässigkeits<strong>an</strong>alyse und Risikobewertung zusammengefasst werden.<br />
Ausgehend von der Ausfallswahrscheinlichkeit k<strong>an</strong>n die statistische Verteilungsfunktion abgeleitet und<br />
daraus die Fehlerrate bestimmt werden. Auf die Definition der Begriffe „Zuverlässigkeit“ und „Risiko“<br />
und deren Bedeutung in der Praxis wird eingeg<strong>an</strong>gen.<br />
Bei der Bestimmung von Ausfallswahrscheinlichkeiten sind statistische Verteilungsfunktionen<br />
zugrunde zu legen. Für elektrische Festigkeitsuntersuchungen in der Hochsp<strong>an</strong>nungstechnik wird<br />
zumeist die zweiparametrige Weibullverteilung her<strong>an</strong>gezogen. Die Darstellung von Ausfallsvorgängen<br />
im Weibullnetz zeichnet sich durch eine Geradengleichung aus, die durch die beiden Parameter<br />
„Charakteristische Lebensdauer“ und „Formfaktor“ beschrieben werden und innerhalb eines<br />
vorgegebenen Vertrauen<strong>sb</strong>ereiches liegen.<br />
Für die Ermittlung der Zuverlässigkeit eines Betriebsmittels sind deren Einzelkomponenten genauer zu<br />
betrachten und einzelne Baugruppen nach deren Fehler<strong>an</strong>fälligkeit zu untersuchen. Die Belastung der<br />
Betriebsmittel spielt für den Zust<strong>an</strong>d und die Alterung eine wichtige Rolle. Je nach Belastungsart<br />
werden unterschiedliche Alterungsmodelle <strong>an</strong>gew<strong>an</strong>dt, so gilt beispielsweise für rein elektrische<br />
Alterung das „Inverse Power Law“ und für rein thermische Alterung das „Gesetz nach Arrhenius“. Die<br />
Nachbildung von mehrfacher Alterung bedarf es der Entwicklung so gen<strong>an</strong>nter multistress Modellen,<br />
die jedoch sehr komplexer Natur sind.<br />
Bei der Risikoabschätzung eines Netzwerks sind der konstruktive Aufbau und die<br />
Fehlerwahrscheinlichkeiten einzelner Betriebsmittel aufzunehmen und deren Zusammenwirken<br />
darzustellen. Ausgehend von der Zuverlässigkeit von Einzelelementen k<strong>an</strong>n die Zuverlässigkeit von<br />
komplexen Strukturen ermittelt werden, wobei Redund<strong>an</strong>zen im Netzwerk das Ausfallsrisiko erheblich<br />
herabsetzen. In der Energietechnik wird generell davon ausgeg<strong>an</strong>gen, dass beim Versagen eines<br />
Elements ein <strong>an</strong>deres die volle Last übernehmen k<strong>an</strong>n, es liegt die so gen<strong>an</strong>nten (n-1) Sicherheit vor.<br />
Der Zuverlässigkeit und dem Risiko von elektrischen Betriebsmitteln kommen durch die verschärften<br />
wirtschaftlichen Anforderungen im freien Wettbewerb immer höhere Bedeutungen zu. Unter dem<br />
Begriff Risiko sind daher nicht nur die technische Komponente zu betrachten, sondern auch<br />
wirtschaftliche und rechtliche Folgen und Auswirkungen eines Ausfalls.<br />
1 Institut für Hochsp<strong>an</strong>nungstechnik und Systemm<strong>an</strong>agement<br />
Inffeldgasse 18, 8010 <strong>Graz</strong>, e-mail: nachname@hspt.tu-graz.ac.at;