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(wǎng)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(shè)備設(shè)計特點、運行功能、故障模式和故障后果分析基礎(chǔ)上的，以最大限度提高設(shè)備的使用可靠性為目的，應(yīng)用概率統(tǒng)計所獲得的設(shè)備安全性和可靠性數(shù)據(jù)，判斷設(shè)備部件所處的工作狀態(tài)，確定哪些需要維修、改進(jìn)或重新設(shè)計，設(shè)計方案完成后要進(jìn)行可靠性預(yù)測，確定設(shè)備維修的必要性和可行性，對維修要求進(jìn)行評估，最終制定出實用、合理和科學(xué)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(gòu)(含傳動部分)故障

操作機構(gòu)類型主要有彈簧機構(gòu)和液壓設(shè)備。氣體機構(gòu)應(yīng)用的不多，永磁機構(gòu)是近年才發(fā)展應(yīng)用的，但為數(shù)也不多。從近年來的運行情況來看，液壓機構(gòu)的缺陷和故障率最高，彈簧機構(gòu)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(gòu)最多，彈簧機構(gòu)最少。

1.2 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，零部件損壞和異物卡澀等，安裝檢修質(zhì)量差，各零部件有錯裝、漏裝現(xiàn)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(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，如瓷瓶強度不夠，密封圈質(zhì)量差，套管絕緣劣化，鑄件不合格等。

1.3 絕緣故障（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。

1.4 開斷和關(guān)合性能發(fā)生故障

在電網(wǎng)運行中可靠完成開斷、關(guān)合任務(wù)是斷路器的重要的工作性能，是斷路器在運行中最嚴(yán)酷的考驗。現(xiàn)場統(tǒng)計表明，由于嚴(yán)重的開斷關(guān)合條件在實際運行中出現(xiàn)的幾率較少，故一般斷路器開斷、關(guān)合性能事故的故障發(fā)生的比較少。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，如機構(gòu)的分合閘速度和時間嚴(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。

1.5 導(dǎo)電性能不良發(fā)生故障

因?qū)щ娦阅懿涣荚谡＿\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、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(shè)備上的原因造成的。但總的來說由于實際負(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。

2 以可靠性為中心的維修原則

（1）設(shè)備的功能故障如果具有安全性和環(huán)境性后果危害，則必須進(jìn)行預(yù)防性維修，如果預(yù)防性維修不能將設(shè)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(shè)備重新設(shè)計或改進(jìn)設(shè)計。

（2）設(shè)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(yù)防性維修。

（3）設(shè)備預(yù)防功能故障的維修工作在經(jīng)濟上是合理的。

（4）設(shè)備在設(shè)計中應(yīng)盡量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、互換性和可達(dá)性的要求，易于進(jìn)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(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。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(dāng)設(shè)備零部件發(fā)生故障時會造成停機。實踐證明，有些設(shè)備零部件即使發(fā)生了故障，也不會造成嚴(yán)重后果，如密封件一類的設(shè)備零部件和一些偶然故障，沒有必要進(jìn)行預(yù)防維修，可以在故障發(fā)生后再進(jìn)行維修或更換。這樣一來，設(shè)備零部件就可以得到充分利用，并減少預(yù)防性維修次數(shù)，避免了設(shè)備零部件不必要的拆卸、檢查、維修，反而會提高設(shè)備的使用經(jīng)濟性。

設(shè)備的事后維修方式一般適用于以下幾種情況：

1）設(shè)備零部件發(fā)生故障后，不影響設(shè)備及其零部件的安全性和環(huán)境安全性的情形。

2）設(shè)備故障屬于偶然性的，故障規(guī)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(jīng)濟的情形。不產(chǎn)生安全性影響的附屬裝置。

3.2 定期預(yù)防性維修方式

根據(jù)經(jīng)驗及設(shè)備的故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)，規(guī)定每隔一段確定的時間對設(shè)備進(jìn)行一次計劃性的維修，而在規(guī)定時間前發(fā)生的故障，則進(jìn)行事后維修。是一種按照事先規(guī)定的時間間隔——維修周期，不管設(shè)備的技術(shù)狀況如何，到時就對設(shè)備進(jìn)行拆卸維修的方式。

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

定期預(yù)防性維修方式以時間為基準(zhǔn)，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(yù)防性維修方式適用的條件如下：

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

2）設(shè)備中必須有很大一部分設(shè)備零部件能夠工作到規(guī)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(shè)備的狀態(tài)，并以此來確定維修時機。視情維修是基于大量的設(shè)備故障不會瞬時發(fā)生，而需要發(fā)展一段時間，即設(shè)備的功能故障在發(fā)生前有一定的故障征兆表現(xiàn)，當(dāng)這些故障征兆出現(xiàn)的時候，才對設(shè)備進(jìn)行維修。即根據(jù)設(shè)備中零部件的實際工作狀況，以監(jiān)測設(shè)備零部件工作狀態(tài)的方式，在設(shè)備發(fā)生功能故障前采取維修措施的一種預(yù)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(shè)備零部件，而且具有緩慢發(fā)展的特點，且能夠估計出其工作狀態(tài)由量變到質(zhì)變所需要的時間，同時能確定出該類設(shè)備零部件工作狀態(tài)參量界限值。

2）設(shè)備發(fā)生的故障對系統(tǒng)安全有直接危害，并且其狀態(tài)參量可以檢測。

3）是隱蔽功能且又能作原位檢測的設(shè)備零部件。

3.4 監(jiān)控維修方式（或叫在線監(jiān)測）

監(jiān)控維修是依靠收集和分析設(shè)備零部件的總體使用維修數(shù)據(jù)和對設(shè)備零部件在使用中的狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)控而決定維修措施的方式。由于分析和監(jiān)控的內(nèi)容都是設(shè)備已經(jīng)發(fā)生故障的事后數(shù)據(jù)，因此，在設(shè)備中采用了這種監(jiān)控裝置后，設(shè)備零部件就可以使用到不能繼續(xù)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(jiān)控維修方式看成是把設(shè)備零部件工作狀態(tài)的視情檢測提高到連續(xù)監(jiān)控階段，可以說是視情維修方式發(fā)展的更高的一個階段。監(jiān)控維修方式，能使設(shè)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?yōu)橹鲃?，可以說是一種理想的維修方式。

監(jiān)控系統(tǒng)一般由設(shè)備內(nèi)置或外置監(jiān)控裝置自動檢測并記錄設(shè)備的工作狀態(tài)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(shù)據(jù)傳輸和故障診斷的信息監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控維修方式的適用情況如下：

1）設(shè)備無隱蔽功能故障，而且系統(tǒng)故障對安全無直接危害。

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

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

4）設(shè)備的故障對系統(tǒng)安全具有直接危害，但能夠連續(xù)監(jiān)控其工作狀態(tài)的設(shè)備。

4 結(jié)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(jiān)測技術(shù)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(yīng)用空間，理論與實踐的結(jié)合將會給電力設(shè)備檢修提供更適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的途徑。

［1］邱仕義.電力設(shè)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(tài)檢修技術(shù)[J].貴州電力技術(shù)，2003（9）：12-16.