提高高压断路器可靠性的措施优化方案

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：研究成果指出了气体断路器产生故障的原因和影响可靠性的各种因素。两次国际性调查结果显示，从20世纪六、七十年代到八、九十年代，高压断路器的可靠性有所提高。两次国际调查的结果给世界各国高压断路器的制造者和使用者提供了宝贵的数据，指出了改进方向。人们采取了许多改进措施，20年来高压断路器可靠性提高的过程就是使用者和制造者共同努力、发现问题、解决问题、不断采取措施提高设备运行和制造质量的过程。

可靠性（Reliability）是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性贯穿于产品和系统的整个开发过程（包括设计、制造、试验、运行、管理等环节）。可靠性工程涉及零件失效数据的统计和处理、系统可靠性的定量评定、运行维护、可靠经济性的协调等各方面，是一门边缘学科，它具有实用性、科学性和时间性三大特点。

电力系统不断向高电压、远距离、大容量方向发展，在提高经济性的同时，安全可靠的问题也突出起来。在20世纪70年代，许多国家的大电网相继发生重大事故，引起大面积长时间停电，不但造成巨大的经济损失，而且危及社会秩序。因此，定量评定和改善电力系统的可靠性越来越受到人们的重视。

提高电力系统元件（发电机、变压器、断路器）的可靠性是提高电力系统可靠性的重要措施。因此，需要开展关于产品的可靠性的研究。

随着对高压断路器可靠性要求的不断提高，可以应用可靠性工程的方法加以改进提高。20世纪70年代末80年代初，国际大电网会议13.06高压断路器可靠性专门工作组，对高压断路器可靠性进行了第一次调查，获得了22个国家、102个用户提供的2000台63kV以上断路器的可靠性资料。研究的结论和意见，一部分已用于修改IEC关于高压断路器部分的标准。

1986～1992年，国际大电网会议13.06工作组对18000台SF₆断路器进行了第二次调查，得到了22个国家、132个用户的资料。研究成果指出了气体断路器产生故障的原因和影响可靠性的各种因素。通过群体分析，明确了今后制造厂在断路器可靠性方面应进行的工作。

20世纪90年代中期，我国原电力工业部可靠性管理中心连续公布了我国1993～1996年的220kV以上输变电设备的可靠性数据，对故障原因进行了分类。这对提高我国输变电设备的可靠性越来越起到积极作用。

从上述叙述可知，高压开关设备的可靠性越来越被世界各国重视。

目前由于可靠性术语很不统一，因此特征量也不相同，但是含义基本一致，都是采用统计的方法，分清主次。国际大电网会议13.06工作组为使调查工作统一规范，对断路器可靠性所用术语给出了下列定义：

1）故障：失去对其要求功能中某一项性能。

2）主要故障（断路器）：导致断路器失去一项或多项基本功能的整体故障。主要故障会引起系统运行条件的立即改变，如要求后备保护设备去排除故障，或强制使其退出运行，进行非计划性维修。

3）次要故障（断路器）：主要故障之外的其他故障；或结构件或组件的未引起主要故障的任何故障（即使是整体的）。

4）缺陷：某项状态上的不完善（或固有弱点），在规定的运行条件下，它会引起该项自己或其他项的一个或几个故障。

两次国际性调查结果显示，从20世纪六、七十年代到八、九十年代，高压断路器的可靠性有所提高。两次调查中见表8-3。

第二次调查中，MF和次要故障（mf）发生部位的数量和所占比例见表8-4。

从两次调查的统计数字可以看到，第二次调查结果与第一次相比，MF故障率有大幅度下降，但是mf故障率则略有增加。

表8-3 两次调查中不同性质的主要故障（MF）方式的故障率（MF/百台·年）和所占总故障率的比例

表8-4 第二次调查中MF和mf发生部位的数量和所占比例

从表8-3中可见，机械故障在全部MF故障率中占很大比重，包括“有命令拒合”，“有命令拒分”，“无命令自合”，“无命令自分”和“在分或合位置闭锁”5项故障方式，第二次调查占总故障数的69.5%，比第一次的54.7%还要高。绝缘性能故障占10%左右，电流开合性故障占6%左右，而电流开合性故障还可能起因于机械故障，如分合闸速度变化所致。从表8-2中可见，主要故障部位发生得最多的是机械操动机构（43.2%），其次是电气控制和辅助回路（29%），运行电压下的部件则占21%。

两次国际调查的结果给世界各国高压断路器的制造者和使用者提供了宝贵的数据，指出了改进方向。

人们采取了许多改进措施，20年来高压断路器可靠性提高的过程就是使用者和制造者共同努力、发现问题、解决问题、不断采取措施提高设备运行和制造质量的过程。这些措施综合起来反映了当代高压断路器质量提高的方向。世界各国为提高可靠性而采取的措施有以下6个方面。

提高高压断路器可靠性的措施优化方案

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