基于可靠性前提的斷路器檢修實(shí)現(xiàn)研究

摘 要：隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展，設(shè)備更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的定期檢修已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在的生產(chǎn)形式。可靠性技術(shù)的發(fā)展為設(shè)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(jù)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(jìn)行故障模式分析；根據(jù)不同的故障模式確定相應(yīng)的維修方式。

關(guān)鍵詞：可靠性維修；SFE斷路器；故障；檢修

中圖分類號：C94 文獻(xiàn)標(biāo)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(nèi)容

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

2 斷路器的可靠性指標(biāo)

2.1 非計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)

UOF=UOHPH×100%

UOH：非計(jì)劃停運(yùn)小時(shí)；PH：統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)

2.2 強(qiáng)迫停運(yùn)系數(shù)

FOF=FOHPH×100%

FOH：強(qiáng)迫停運(yùn)小時(shí)；PH：統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)

2.3 可用系數(shù)

AF=AHPH×100%

AH：可用小時(shí)；PH：統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)

2.4 運(yùn)行系數(shù)

SF=SHPH×100%

SH：運(yùn)行小時(shí)；PH：統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)

2.5 非計(jì)劃停運(yùn)率

UOR=UOTUY

UOT：非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)；UY：統(tǒng)計(jì)臺(tái)年數(shù)

2.6 平均無故障操作次數(shù)

MTBF=TN（次/每非計(jì)劃停運(yùn)間隔）

T：操作次數(shù)；N：非計(jì)劃停運(yùn)間隔數(shù)

3 應(yīng)用以可靠性為中心的檢修思想，進(jìn)行SF6斷路器檢修的實(shí)現(xiàn)

3.1 對SF6斷路器分類排序確定檢修重點(diǎn)

斷路器可按照電壓等級、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)廠家等標(biāo)準(zhǔn)分類。按照可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，可得到各類斷路器的可靠性排序，可以作為一項(xiàng)基本的檢修優(yōu)先選擇依據(jù)。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(yīng)用在35 KV，110 KV，220 KV二個(gè)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(biāo)（a，b，c，d…）

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

通過計(jì)算［Ｐ1］－［Ｐ2］，［Ｐ1］－［Ｐ3］，［Ｐ2］－［Ｐ3］初步確定三個(gè)電壓等級的SF6斷路器可靠性排序，進(jìn)而確定檢修重點(diǎn)應(yīng)放在哪個(gè)電壓等級的設(shè)備上。

（2）按照生產(chǎn)廠家分類：在每個(gè)電壓等級中有若干生產(chǎn)廠家的設(shè)備，不同廠家的設(shè)備質(zhì)量不同，具有不同的固有可靠性，每個(gè)電壓等級的設(shè)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(chǎn)廠家設(shè)備的可靠性排序，確定關(guān)注的設(shè)備。

（3）按照操動(dòng)機(jī)構(gòu)類型分類：SF6斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)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(dòng)機(jī)構(gòu)有彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。分為三類，用Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3表示。用同上的方法，可以確定不同操動(dòng)機(jī)構(gòu)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(chǔ)，維修的目標(biāo)是針對設(shè)備功能故障判定的，維修是為了處置故障模式，以消除產(chǎn)生故障的根源。

（1）操作機(jī)構(gòu)（含傳動(dòng)部分）故障：操作機(jī)構(gòu)類型主要有彈簧機(jī)構(gòu)和液壓設(shè)備。氣體機(jī)構(gòu)應(yīng)用的不多，永磁機(jī)構(gòu)是近年才發(fā)展應(yīng)用的，但為數(shù)也不多。從近年來的運(yùn)行情況來看，液壓機(jī)構(gòu)的缺陷和故障率最高，彈簧機(jī)構(gòu)故障率相對最少。而從計(jì)劃檢修的工作量、檢修所耗的工時(shí)來看，液壓機(jī)構(gòu)最多，彈簧機(jī)構(gòu)最少。近年來在1l0kv及以下電壓等級的斷路器中，彈簧機(jī)構(gòu)已逐步取代了電磁機(jī)構(gòu)而大量應(yīng)用，取代了許多液壓機(jī)構(gòu)，因其少維修和無泄漏而受檢修、運(yùn)行人員歡迎。

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

（3）絕緣故障可分為內(nèi)絕緣故障和外絕緣故障：其中內(nèi)絕緣故障危害一般較外絕緣故障更大。內(nèi)絕緣故障主要是由套管和電流互感器因進(jìn)水受潮、油質(zhì)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(nèi)、外過電壓下發(fā)生閃絡(luò)、放電、爆炸的事故。

（4）開斷和關(guān)合性能發(fā)生故障：在電網(wǎng)運(yùn)行中可靠完成開斷、關(guān)合任務(wù)是斷路器的重要的工作性能，是斷路器在運(yùn)行中最嚴(yán)酷的考驗(yàn)。該故障發(fā)生的主要原因是由于斷路器有明顯的設(shè)備缺陷，如機(jī)構(gòu)的分合閘速度和時(shí)間嚴(yán)重不符要求，滅弧室裝配質(zhì)量出現(xiàn)問題及設(shè)計(jì)制造上的缺陷等造成斷路器開斷容量遠(yuǎn)低于銘牌參數(shù)值。

（5）導(dǎo)電性能不良發(fā)生故障：因?qū)щ娦阅懿涣荚谡＿\(yùn)行負(fù)載下，斷路器出現(xiàn)發(fā)熱異常。其主要原因是裝配、檢修過程中工藝不正確，造成動(dòng)、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(dòng)，軟連接折斷等設(shè)備上的原因造成的。但總的來說由于實(shí)際負(fù)載一般遠(yuǎn)低于其額定工作負(fù)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(shè)備發(fā)生故障后才去進(jìn)行維修，使出現(xiàn)故障的設(shè)備恢復(fù)正常功能的一種維修方式。

（2）定期預(yù)防性維修方式：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備的故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，規(guī)定每隔一段確定的時(shí)間對設(shè)備進(jìn)行一次計(jì)劃性的維修，而在規(guī)定時(shí)間前發(fā)生的故障，則進(jìn)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(shè)備的狀態(tài)，并以此來確定維修時(shí)機(jī)。

（4）監(jiān)控維修方式（或叫在線監(jiān)測）：通過監(jiān)控，監(jiān)測系統(tǒng)對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，直到發(fā)現(xiàn)設(shè)備某種故障征兆的時(shí)候，才進(jìn)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(jù)設(shè)備的故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定設(shè)備故障的性質(zhì)，明確是偶然性故障還是耗損型故障。采用設(shè)備故障模式、影響及危害度分析方法，確定機(jī)械零部件的故障是否會(huì)引起其他故障及安全性、環(huán)境性影響后果。根據(jù)設(shè)備故障發(fā)生后可能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失情況，確定采用哪種最經(jīng)濟(jì)的維修方式。分析設(shè)備故障對設(shè)備使用可靠性的影響情況。分析設(shè)備的可維修性和可監(jiān)測性，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)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(xiàn)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(jī)故障的事后維修，目的是盡快恢復(fù)送電，一般工作量不大。小修一般指不需要解體的計(jì)劃性維修，以試驗(yàn)、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(jì)劃性維修方式，單位工作量大，停電時(shí)間長，檢修徹底。現(xiàn)在的SF6斷路器一般都按免維護(hù)設(shè)計(jì)，可維修性差，但可靠性也相對較高。日常維護(hù)以檢查、清掃為主。主要故障發(fā)生于電氣回路上，機(jī)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(xiàn)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(shù)進(jìn)步，越來越多的狀態(tài)量都可以找到監(jiān)測的方法，使得斷路器的大部分故障模式處于可監(jiān)測狀態(tài)。積極使用狀態(tài)檢測方法，應(yīng)用視情維修，是發(fā)展的趨勢。這為提高設(shè)備使用可靠性，提前消除隱患，減少停電時(shí)間，提高檢修計(jì)劃性奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］邱仕義.電力設(shè)備可靠性維修［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［2］吳波，黎明發(fā).機(jī)械系統(tǒng)可靠性維修及決策模型［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［3］中國電力企業(yè)家協(xié)會(huì)供電分會(huì).變電檢修［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［4］汪永華.真空斷路器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷探析［J］.電氣試驗(yàn)，2005，（6）.

［5］樊庭蔚，李睿，霍鳳鳴.SB6新型斷路器檢修探討［J］.河北電力技術(shù)，2006，（2）.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”