斷路器的故障模式及以可靠性為中心的維修方式的選擇

馬曉琴 丁 瑞

(國家電網寧夏電力公司 吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100)

0 引言

“以可靠性為中心”的維修是建立在設備設計特點、運行功能、故障模式和故障后果分析基礎上的，以最大限度提高設備的使用可靠性為目的，應用概率統計所獲得的設備安全性和可靠性數據，判斷設備部件所處的工作狀態，確定哪些需要維修、改進或重新設計，設計方案完成后要進行可靠性預測，確定設備維修的必要性和可行性，對維修要求進行評估，最終制定出實用、合理和科學的維修計劃或維修大綱。

1 斷路器故障模式分析

1.1 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。

1.2 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。

1.3 絕緣故障（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。

1.4 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。現場統計表明，由于嚴重的開斷關合條件在實際運行中出現的幾率較少，故一般斷路器開斷、關合性能事故的故障發生的比較少。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。

1.5 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。

2 以可靠性為中心的維修原則

（1）設備的功能故障如果具有安全性和環境性后果危害，則必須進行預防性維修，如果預防性維修不能將設備的功能故障危害度降低到一個可以接受的水平，則必須對設備重新設計或改進設計。

（2）設備的功能故障如果不是顯性的隱蔽性功能故障，則必須采用預防性維修。

（3）設備預防功能故障的維修工作在經濟上是合理的。

（4）設備在設計中應盡量達到標準化、模塊化、互換性和可達性的要求，易于進行功能故障的查找和識別。

3 可靠性維修的方式

3.1 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。事后維修方式有時也稱為故障維修，由于該維修方式的維修時機無法控制，當設備零部件發生故障時會造成停機。實踐證明，有些設備零部件即使發生了故障，也不會造成嚴重后果，如密封件一類的設備零部件和一些偶然故障，沒有必要進行預防維修，可以在故障發生后再進行維修或更換。這樣一來，設備零部件就可以得到充分利用，并減少預防性維修次數，避免了設備零部件不必要的拆卸、檢查、維修，反而會提高設備的使用經濟性。

設備的事后維修方式一般適用于以下幾種情況：

1）設備零部件發生故障后，不影響設備及其零部件的安全性和環境安全性的情形。

2）設備故障屬于偶然性的，故障規律不清楚，或者雖然屬于耗損型故障但采用事后維修方式更經濟的情形。不產生安全性影響的附屬裝置。

3.2 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。是一種按照事先規定的時間間隔——維修周期，不管設備的技術狀況如何，到時就對設備進行拆卸維修的方式。

此處“規定的工作時間”可以是規定的時間間隔周期、累計工作時間、日歷時間、里程和次數等，維修的范圍從將設備分解后清洗直到設備的全面維修，對于不同類型的設備，維修的技術難度、資源要求和維修工作量的差別都較大。定期預防性維修的優點是可以預防那些不拆開就難以發現和預防的故障。

定期預防性維修方式以時間為基準，維修時機掌握明確，便于維修工作的組織和計劃，但維修故障對象的針對性較差，且維修工作量大。定期預防性維修方式適用的條件如下：

1）設備零部件發生故障的概率在一定使用時間后迅速增加，并危及設備自身的安全。

2）設備中必須有很大一部分設備零部件能夠工作到規定的時間。

3.3 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。視情維修是基于大量的設備故障不會瞬時發生，而需要發展一段時間，即設備的功能故障在發生前有一定的故障征兆表現，當這些故障征兆出現的時候，才對設備進行維修。即根據設備中零部件的實際工作狀況，以監測設備零部件工作狀態的方式，在設備發生功能故障前采取維修措施的一種預防性維修方式。視情維修方式適用的情況如下：

1）是耗損型故障的設備零部件，而且具有緩慢發展的特點，且能夠估計出其工作狀態由量變到質變所需要的時間，同時能確定出該類設備零部件工作狀態參量界限值。

2）設備發生的故障對系統安全有直接危害，并且其狀態參量可以檢測。

3）是隱蔽功能且又能作原位檢測的設備零部件。

3.4 監控維修方式（或叫在線監測）

監控維修是依靠收集和分析設備零部件的總體使用維修數據和對設備零部件在使用中的狀態進行連續在線監控而決定維修措施的方式。由于分析和監控的內容都是設備已經發生故障的事后數據，因此，在設備中采用了這種監控裝置后，設備零部件就可以使用到不能繼續使用時為止，因而也屬于一種視情維修方式。另一方面也可以將監控維修方式看成是把設備零部件工作狀態的視情檢測提高到連續監控階段，可以說是視情維修方式發展的更高的一個階段。監控維修方式，能使設備零部件的壽命得到充分利用，維修工作量很少，使維修工作由被動變為主動，可以說是一種理想的維修方式。

監控系統一般由設備內置或外置監控裝置自動檢測并記錄設備的工作狀態參量，形成以電子計算機、檢測傳感器、檢測電路為主要硬件裝置的檢測、儲存、數據傳輸和故障診斷的信息監控系統。監控維修方式的適用情況如下：

1）設備無隱蔽功能故障，而且系統故障對安全無直接危害。

2）對設備安全性無直接危害的耗損型故障的設備零部件，雖可采用定期預防性維修方式或視情維修方式維修，但是系統產生的故障后果損失小于預防維修費用的情形。

3）對無法預知設備零部件故障情況，且設備故障對系統自身的安全無直接危害的情形。

4）設備的故障對系統安全具有直接危害，但能夠連續監控其工作狀態的設備。

4 結束語

總之，以可靠性為中心的維修思想，打破單一的定期檢修方式，以故障模式為對象，在可靠性理論和監測技術的支持下，采用多種維修方式，其中的方法都有著很廣闊的探討和應用空間，理論與實踐的結合將會給電力設備檢修提供更適應生產發展的途徑。

［1］邱仕義.電力設備可靠性維修[M].北京：中國電力出版社，2004.

［2］丁健，許克明.狀態檢修技術[J].貴州電力技術，2003（9）：12-16.