基于可靠性前提的斷路器檢修實現研究

摘 要：隨著生產技術不斷發展，設備更新換代，傳統的定期檢修已經不能適應現在的生產形式。可靠性技術的發展為設備維修提供了方法和理論支持。以可靠性為中心的維修方法，根據可靠性維修大綱的制定步驟，對SFE斷路器的檢修方法展開討論。確定檢修對象；對檢修對象進行故障模式分析；根據不同的故障模式確定相應的維修方式。

關鍵詞：可靠性維修；SFE斷路器；故障；檢修

中圖分類號：C94 文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）06-0357-02

1 “以可靠性為中心”的維修思想內容

“以可靠性為中心”的維修思想（reliability centered maintenance， RCM），是充分利用設備本身的固有可靠性，在“以預防為主”的計劃預防維修體制基礎上發展起來的一種現代化的維修思想。該維修思想以可靠性理論為基礎，通過對影響設備可靠性因素的具體分析和試驗，應用邏輯分析決斷法，科學地制定維修內容和維修方式，確定出合理的設備維修周期，達到最低的設備全壽命費用并充分利用設備的使用可靠性。其維修思想包含如下內容：第一，設備的固有可靠性是由設備設計和制造決定的。第二，盡量減少不必要的設備維修工作。第三，不斷收集和分析設備使用中的故障數據。

2 斷路器的可靠性指標

2.1 非計劃停運系數

UOF=UOHPH×100%

UOH：非計劃停運小時；PH：統計期間小時

2.2 強迫停運系數

FOF=FOHPH×100%

FOH：強迫停運小時；PH：統計期間小時

2.3 可用系數

AF=AHPH×100%

AH：可用小時；PH：統計期間小時

2.4 運行系數

SF=SHPH×100%

SH：運行小時；PH：統計期間小時

2.5 非計劃停運率

UOR=UOTUY

UOT：非計劃停運次數；UY：統計臺年數

2.6 平均無故障操作次數

MTBF=TN（次/每非計劃停運間隔）

T：操作次數；N：非計劃停運間隔數

3 應用以可靠性為中心的檢修思想，進行SF6斷路器檢修的實現

3.1 對SF6斷路器分類排序確定檢修重點

斷路器可按照電壓等級、操動機構、生產廠家等標準分類。按照可靠性指標統計，可得到各類斷路器的可靠性排序，可以作為一項基本的檢修優先選擇依據。分類是對研究對象初步分解，形成比較具體的研究對象。

（1）按照電壓等級分類：在SF6斷路器應用在35 KV，110 KV，220 KV二個電壓等級上，按電壓等級分為3類，用P1，P2，P 3表示。可靠性指標（a，b，c，d…）

［Ｐ1］=［a1，b1，c1，d1…］；［Ｐ2］=［a2，b2，c2，d2…］；［Ｐ3］=［a3，b3，c3，d3…］

通過計算［Ｐ1］－［Ｐ2］，［Ｐ1］－［Ｐ3］，［Ｐ2］－［Ｐ3］初步確定三個電壓等級的SF6斷路器可靠性排序，進而確定檢修重點應放在哪個電壓等級的設備上。

（2）按照生產廠家分類：在每個電壓等級中有若干生產廠家的設備，不同廠家的設備質量不同，具有不同的固有可靠性，每個電壓等級的設備按照廠家可分為若干類Q1，Q2，Q3，Q4…用同上的方法，可以確定不同生產廠家設備的可靠性排序，確定關注的設備。

（3）按照操動機構類型分類：SF6斷路器操動機構是斷路器的重要組成部分，也是故障率最高的部分之一。SF6斷路器常用的操動機構有彈簧機構、液壓機構、氣動機構。分為三類，用Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3表示。用同上的方法，可以確定不同操動機構的可靠性排序。

3.2 斷路器故障模式分析

故障模式分析是“以可靠性為中心”的維修的基礎，維修的目標是針對設備功能故障判定的，維修是為了處置故障模式，以消除產生故障的根源。

（1）操作機構（含傳動部分）故障：操作機構類型主要有彈簧機構和液壓設備。氣體機構應用的不多，永磁機構是近年才發展應用的，但為數也不多。從近年來的運行情況來看，液壓機構的缺陷和故障率最高，彈簧機構故障率相對最少。而從計劃檢修的工作量、檢修所耗的工時來看，液壓機構最多，彈簧機構最少。近年來在1l0kv及以下電壓等級的斷路器中，彈簧機構已逐步取代了電磁機構而大量應用，取代了許多液壓機構，因其少維修和無泄漏而受檢修、運行人員歡迎。

（2）斷路器本體的設備故障：本體設備故障主要包括瓷瓶損壞，連接部位松動，零部件損壞和異物卡澀等，安裝檢修質量差，各零部件有錯裝、漏裝現象。如逆止閥、安全閥片、鎖緊螺母等少裝或錯裝或安裝不到位，內部嚴重不清潔，有異物未清除等，斷路器的零件質量不良，如瓷瓶強度不夠，密封圈質量差，套管絕緣劣化，鑄件不合格等。

（3）絕緣故障可分為內絕緣故障和外絕緣故障：其中內絕緣故障危害一般較外絕緣故障更大。內絕緣故障主要是由套管和電流互感器因進水受潮、油質劣化、油量不足，裂紋、受損、主絕緣下降等原因造成故障。外絕緣故障主要是因瓷瓶污穢，泄漏距離較短，使斷路器在內、外過電壓下發生閃絡、放電、爆炸的事故。

（4）開斷和關合性能發生故障：在電網運行中可靠完成開斷、關合任務是斷路器的重要的工作性能，是斷路器在運行中最嚴酷的考驗。該故障發生的主要原因是由于斷路器有明顯的設備缺陷，如機構的分合閘速度和時間嚴重不符要求，滅弧室裝配質量出現問題及設計制造上的缺陷等造成斷路器開斷容量遠低于銘牌參數值。

（5）導電性能不良發生故障：因導電性能不良在正常運行負載下，斷路器出現發熱異常。其主要原因是裝配、檢修過程中工藝不正確，造成動、靜觸頭接觸不良，接觸壓力不足或接觸面積太小或接觸處螺釘松動，軟連接折斷等設備上的原因造成的。但總的來說由于實際負載一般遠低于其額定工作負載，而且在工藝要求上容易得到保證和控制，故其故障比例較少。

4 斷路器維修方式的選擇

4.1 可靠性維修的方式

（1）事后維修方式：事后維修方式是在設備發生故障后才去進行維修，使出現故障的設備恢復正常功能的一種維修方式。

（2）定期預防性維修方式：根據經驗及設備的故障統計數據，規定每隔一段確定的時間對設備進行一次計劃性的維修，而在規定時間前發生的故障，則進行事后維修。

（3）視情維修方式（或叫定期檢測）：通過定期或不定期檢測得到設備的狀態，并以此來確定維修時機。

（4）監控維修方式（或叫在線監測）：通過監控，監測系統對設備的工作狀態進行連續監控，直到發現設備某種故障征兆的時候，才進行維修。

4.2 確定維修方式的邏輯分析決策法

一般確定維修方式可采用如下圖1所示的邏輯分析決策法.根據設備的故障統計數據，確定設備故障的性質，明確是偶然性故障還是耗損型故障。采用設備故障模式、影響及危害度分析方法，確定機械零部件的故障是否會引起其他故障及安全性、環境性影響后果。根據設備故障發生后可能產生的經濟損失情況，確定采用哪種最經濟的維修方式。分析設備故障對設備使用可靠性的影響情況。分析設備的可維修性和可監測性，根據設備結構復雜性、使用可靠性和維修方式的選擇原則，確定出具體的維修方式。

圖1 確定維修方式的邏輯分析決策法

5 確定維修級別

現行的維修級別主要有臨修、小修、大修三種。臨修針對的是隨機故障的事后維修，目的是盡快恢復送電，一般工作量不大。小修一般指不需要解體的計劃性維修，以試驗、檢察、清理、潤滑為主，或更換單一簡單部件。大修指需要大量解體檢修、更換零件的計劃性維修方式，單位工作量大，停電時間長，檢修徹底。現在的SF6斷路器一般都按免維護設計，可維修性差，但可靠性也相對較高。日常維護以檢查、清掃為主。主要故障發生于電氣回路上，機械部分的故障很少。小修工作主要針對控制回路和SF6氣體管理。大修工作主要針對滅弧室，由于檢修條件限制，難于在現場開展，多依賴于返廠大修。斷路器的維修方式與維修級別一般遵從下表1：

隨著技術進步，越來越多的狀態量都可以找到監測的方法，使得斷路器的大部分故障模式處于可監測狀態。積極使用狀態檢測方法，應用視情維修，是發展的趨勢。這為提高設備使用可靠性，提前消除隱患，減少停電時間，提高檢修計劃性奠定了基礎。

參考文獻

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注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”