K u rzfassu n g sb an d - Graz University of Technology

140 Energieinnovation 2006
5.4.2 „Zuverlässigkeits- und Risikoabschätzung
von elektrischen Betriebsmitteln“
Christoph Sumereder, Michael Muhr (TU Graz/Institut für
Hochspannungstechnik und Systemmanagement) 1
Für die Zuverlässigkeits- und Risikoabschätzung von elektrischen Betriebsmitteln sind einerseits die
Grundlagen statistischer Methoden und andererseits der konstruktive Aufbau sowie der strukturelle
Einsatz der Betriebsmittel von Interesse. In diesem Beitrag sollen die notwendigen statistischen
Grundlagen für die Zuverlässigkeitsanalyse und Risikobewertung zusammengefasst werden.
Ausgehend von der Ausfallswahrscheinlichkeit kann die statistische Verteilungsfunktion abgeleitet und
daraus die Fehlerrate bestimmt werden. Auf die Definition der Begriffe „Zuverlässigkeit“ und „Risiko“
und deren Bedeutung in der Praxis wird eingegangen.
Bei der Bestimmung von Ausfallswahrscheinlichkeiten sind statistische Verteilungsfunktionen
zugrunde zu legen. Für elektrische Festigkeitsuntersuchungen in der Hochspannungstechnik wird
zumeist die zweiparametrige Weibullverteilung herangezogen. Die Darstellung von Ausfallsvorgängen
im Weibullnetz zeichnet sich durch eine Geradengleichung aus, die durch die beiden Parameter
„Charakteristische Lebensdauer“ und „Formfaktor“ beschrieben werden und innerhalb eines
vorgegebenen Vertrauensbereiches liegen.
Für die Ermittlung der Zuverlässigkeit eines Betriebsmittels sind deren Einzelkomponenten genauer zu
betrachten und einzelne Baugruppen nach deren Fehleranfälligkeit zu untersuchen. Die Belastung der
Betriebsmittel spielt für den Zustand und die Alterung eine wichtige Rolle. Je nach Belastungsart
werden unterschiedliche Alterungsmodelle angewandt, so gilt beispielsweise für rein elektrische
Alterung das „Inverse Power Law“ und für rein thermische Alterung das „Gesetz nach Arrhenius“. Die
Nachbildung von mehrfacher Alterung bedarf es der Entwicklung so genannter multistress Modellen,
die jedoch sehr komplexer Natur sind.
Bei der Risikoabschätzung eines Netzwerks sind der konstruktive Aufbau und die
Fehlerwahrscheinlichkeiten einzelner Betriebsmittel aufzunehmen und deren Zusammenwirken
darzustellen. Ausgehend von der Zuverlässigkeit von Einzelelementen kann die Zuverlässigkeit von
komplexen Strukturen ermittelt werden, wobei Redundanzen im Netzwerk das Ausfallsrisiko erheblich
herabsetzen. In der Energietechnik wird generell davon ausgegangen, dass beim Versagen eines
Elements ein anderes die volle Last übernehmen kann, es liegt die so genannten (n-1) Sicherheit vor.
Der Zuverlässigkeit und dem Risiko von elektrischen Betriebsmitteln kommen durch die verschärften
wirtschaftlichen Anforderungen im freien Wettbewerb immer höhere Bedeutungen zu. Unter dem
Begriff Risiko sind daher nicht nur die technische Komponente zu betrachten, sondern auch
wirtschaftliche und rechtliche Folgen und Auswirkungen eines Ausfalls.
1 Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement
Inffeldgasse 18, 8010 Graz, e-mail: nachname@hspt.tu-graz.ac.at;