pSSLQ大电流发生器真空断路器可靠性基本要求

真空断路器可靠性基本要求

1　产品的可靠性是设备使用者关注的热点　　

　　经济的发展和社会的进步推动了用户对所使用产品可靠性的强烈关注，这一点在配电设备需求市场上表现得也很突出。电力系统的可靠运行关系到大至整个社会的正常运作，小到家庭生活的微小细节，配电设备的可靠性也就自然成了设备使用者十分关心的一个问题。
　　电力系统和系统建设的特点也使得系统的设计人员、系统的运行人员和工程的施工人员在设备选型方面特别关注被选设备的可靠性。
　　真空断路器和其他类别的断路器一样，是一种重要的配电设备，其可靠性的要求比起一般概念上的产品可靠性要求更加苛刻。因为在系统运行中所发生的任何产品可靠性缺陷都会危及系统安全，产生故障，造成损失。特别值得关注的是，高压产品缺陷造成的事故还有可能危及操作者的人身安全，这在任何时候都应该避免。人们都希望所使用的设备，其可靠性缺陷的发生几率zui低，没有可靠性缺陷。
　　正因为这样，人们开始在系统设计过程中就考虑所选真空断路器的可靠性指标，在设备采购中注意供货商产品可靠性的市场信誉和保证能力，在设备制造过程中开始注意对制造过程的监控，在设备交付使用过程中注意供货商售后服务的能力和质量。

2　对真空断路器可靠性的基本要求

　　关于机械产品的可靠性曾经有一个很通俗的定义：“产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力”。这一定义具有非常单一的学术色彩和法律色彩。但是，在实际使用场合，用户对真空断路器可靠性的理解和期望还包含有更丰富的内容，例如：产品对“非正规操作”的预防和抵抗能力，产品对并不*等同于规定的试验室试验条件的实际使用环境条件的适应和耐受能力等等。
　　因此，讨论对真空断路器可靠性的基本要求时，不应该简单地只满足于追求搞清楚可靠性的定义，再用学术上的定义来对照实际产品是否达到某一可靠性的规定或指标。讨论对产品可靠性的基本要求，应该从产品的市场需求入手，研究用户对产品的实际需求和实际使用情况。产品的设计者和制造商应该把自己产品的可靠性目标确定在更广泛的用户对产品的使用需求上，应该追求产品在实际使用中减少甚至消除所有不可靠因素的具体目标和方法。　　基于上述认识，可以从以下几个方面对真空断（1）运行稳定产品在使用的全过程中运行应是稳定的。运行稳定就是在使用条件不发生实质性变化的情况下，产品的基本功能、性能参数和操作特性应是稳定的，即使有波动，其波动也应不超出产品技术条件规定的范围。
（2）必要的耐环境变化的能力
　　产品应能具有必要的耐环境变化的能力。有关的产品标准和产品技术条件中的“正常使用条件”和“特殊使用条件”对产品运行的环境条件作了规定。但这一规定所考虑的因素是有限的。产品的实际运行环境条件往往非常复杂，比如：周围空气温度、湿度变化的随机性；空气中酸、碱成份和程度的差异；空气中尘埃的成份和在产品表面的堆积所造成的影响；海拔导致的气象条件的变化等等。长时间多变的环境条件很可能对产品的性能产生一定的影响。　　可靠性高的产品应该在大多数自然环境条件下正常地工作并经受得住长时间的环境变化。
（3）抗“非正规操作”的能力和大多数产品一样，真空断路器在使用过程中也会由于操作者的疏忽或失误而遇到“非正规操作”的情况。可靠性高的真空断路器应该做到：对操作者可能出现的错误操作有充分的预防或阻止能力。即使在某些情况下进行了错误操作，也应该做到：错误操作可纠正并且可方便地恢复正常操作，错误操作不致于引起重大的设备或人身事故。
（4）使用寿命
　　对真空断路器来讲，产品使用寿命的要求包含有两个方面的内容：一是机械的和电气的操作次数；二是可使用的年限。在寿命范围内的操作次数中，或在规定的产品使用年限内，不论在哪一个时间坐标上操作产品，也不论采用什么样的操作频率（但不应高于产品技术条件规定的zui高操作频率），真空断路器的机械和电气特性及参数应是稳定的，即使有所变化，其变化也应该是平缓的。而且，任何时候都不应该出现产品的机械和电气特性及参数超出产品技术条件规定的现象。

3　衡量真空断路器可靠性的方法和具体标志　　

　　提出了真空断路器可靠性的基本要求以后，还没有给出问题的zui终答案。怎样判定真空断路器是否达到了这些基本要求？达到的程度如何？这才是产品使用者和产品的制造者都关心的实质问题。

　　回答上述问题的理想化方式是：采用与所需使用的真空断路器*等效的产品样品，在*等效于使用条件和环境的状态下，进行模拟机械和电气动作试验，分别取得产品机械动作和电气性能正确性和稳定性在次数和时间两个坐标上的数据，以此判定产品满足可靠性要求的能力和程度。实际上，由于样品与实际使用的真空断路器产品*等效，试验条件和环境与使用条件和环境的*等效是做不到的，所以理想化的验证方式实际上是不可能实现的。因此，需要寻求一种等效程度比较高的方式来验证并考核产品的可靠性。
　　以往，在中压断路器制造领域，往往采取通过机械操作次数的考核验证来判定该产品是否达到了某一可靠性指标的规定。这些考核验证又往往只是在一个或极有限的几个个案产品上进行。实际上，单独使用时这种方式的等效程度是很片面的。
　　产品的可靠性状况的评价应该是对产品群体实际性能的一个表述，所以对产品可靠性状况的判定应该把着眼点放在产品群体上。试验样品和产品群体之间的差异是的，例如：产品群体制作过程中可能出现的局部改进，产品的多样化配置等都将导致产品个体和产品群体之间存在着差异。因此，对个案产品可靠性验证的判定结果并不能直接对应整个产品群体的可靠性。当然，这一认识并不排斥对个案产品的可靠性验证，因为个案产品所表现出来的可靠性性能对产品的基本技术设计仍然是一种真实有效的反映。尽管认为个案样品的考核结果对产品群体并不具有*等效的对应关系，但是，只要个案样品和产品群体之间的差异是清楚的，那么，个案产品的可靠性试验考核结果还是可以在一定程度上或一定范围内表达出产品群体可靠性状况的程度。在分析了个案样品和产品群体之间的差异之后，个案产品的可靠性试验考核的结论在一定程度上甚至可以用来推断事后发生的同类产品的可靠性趋势。

　　不可忽视的另一个方面是可靠性试验验证时客观条件和环境与实际产品使用条件和环境之间的差异。气候变化的影响，不同操作者的操作手法，不同的外界条件等等因素是不可能在试验验证中*模拟出来的。例如：灰尘和挥发对润滑剂的影响，在有限的验证试验中就很难模拟。
　　那么，能不能通过有效的方法来弥补个案产品可靠性验证考核的不足呢？

　　对照上一节提出的对真空断路器可靠性的四项基本要求，笔者认为，除了进行产品个案的可靠性验证以外，还可以从更广泛的角度来对产品群体的基本属性进行分析和验证，从而对产品群体的可靠性前景作出分析和断定。
　　应该这样认识：产品的可靠性状况在产品诞生以后很大程度上是固有的。因此，产品诞生过程的控制程度对产品的可靠性状况影响甚大。只要有效地控制住了产品诞生过程中的各个影响要素，产品群体的可靠性就能够得到基本的保证。
　　以下这些要素就是在产品诞生过程中保证可靠性要求的基本方面。
（1）高精度的零部件加工
　　零部件是产品的基础。零部件的好坏直接关系到产品的zui终质量和产品的可靠性。因此，产品的制造首先要严格控制零部件的加工。
　　适当的加工能力是控制零部件加工质量的保证。为了提高零部件的加工精度，应提高加工设备的精度和自动化程度。真空断路器的制造涉及诸多工艺领域，金属钣材加工、金属切削加工、绝缘加工、冲压、焊接、铆接等等。在上述工艺领域应广泛采用高精度的加工方式和加工设备。
　　现在正在被广泛采用的数控加工设备，不仅可以大大减轻操作者的劳动强度和提高加工效率，更重要的是，用数控设备加工零部件还可以稳定加工工艺，提高零部件加工的加工精度、加工一致性和外观质量。
（2）严格、准确的装配
　　产品装配这一环节往往容易被忽视。实际上，要实现准确、的装配是一件非常细致的工作。装配的胎具化、装配工具的标准化、装配工艺过程的程式化和装配过程中的质量控制，都是保证产品装配正确性和一致性的必要措施。
（3）制造过程的工艺控制
　　对制造过程的每一个加工步骤都必须进行控制。所有的加工工步都应该做到：按照规定的图纸、技术要求进行加工；加工中应严格执行经过验证或鉴定的对加工设备、加工刀具、工艺参数的工艺规定；对不同的加工批量，还应保持加工设备、加工刀具、工艺参数甚至加工人员的稳定。
（4）追求零部件和产品成品的一致性
　　传统的观念是：零部件和产品成品应该符合设计的公差要求。这一观念应该改变。仅仅符合公差要求的零部件和产品只能达到符合设计要求的水平。在公差范围内，零部件的尺寸或特性是有波动的，产品成品性能和参数也是有波动的。笔者认为：“一致性”才是为了实现产品足够的可靠性而对产品零部件和产品成品更高层次上的一项要求。
（5）过程和zui终产品的检验
　　规范和强化产品制造过程中的检验和检验记录，是保证产品可靠性的一项重要工作。
　　制造过程中的检验包括了过程实施进程中对过程执行正确性的实时检验和过程结果的检验。通常，过程结果的检验比较直观，也比较容易操作，因此大家都比较熟悉和重视。但是，实际上对过程实施进程中执行正确性的检验往往更加重要。在很多情况下，仅仅通过制造结果的检验还不能判定所制造的零部件是否*符合要求。例如：通过压制或浇注工艺制做的绝缘件，仅通过对制成品的外观检验和采用简单的机械、电气测试手段，就不能*判定制成件的内在质量。这时候，对压制和浇注过程的实施进程中执行正确性的检验就显得格外重要。　　正确执行过程和zui终产品的检验，能及时发现制造过程出现的偏离，及时进行纠正，为全部制造过程的正确性提供保证。
（6）制造过程中的质量管理
　　的质量管理是真空断路器产品可靠性得以不断提高的重要保证。通过有效的质量管理可以使制造过程中可能出现的不符合得到早期预防，可以使产品制造的全过程受到控制，可以使制造过程中出现的质量波动得到及时的纠正，还可以使各种质量信息得到充分的反馈，这一切都将促使产品的可靠性不断地得以提高。因此，制造过程的质量管理也直接关系到产品的可靠性。
（7）生产规模
　　没有足够的生产规模，一方面制造者不会对上述各项工作给予足够的投入，另一方面制造者也不可能对制造过程进行稳定的控制。从这一含义上讲，足够的生产规模也是保证产品可靠性的重要要素。

　　由此看来，真空断路器可靠性与诸多要素有关，衡量真空断路器的可靠性也需要一组判定指标，以得出一个比较全面的结论。
　　综合上述这些要素，可以归纳出一组衡量真空断路器可靠性的标志性指标。
（1）试验样机的可靠性机械操作试验考核结果试验中*机械操作次数的多少就可以表示出产品可靠性的高低，当前，较好的真空断路器*机械操作次数的试验值可以达到两万次以上。这一指标表示，这些产品的机械结构已经达到了很高的机械稳定性，足以保证使用场所对产品运行中机械可靠性的要求。值得一提的是，试验用样机应尽量做到与产品群体等效，试验用样机与产品群体之间的差异越小，对产品群体来讲，样机试验结果的等效性越高。
（2）产品制作过程的工艺保证程度
　　工艺保证程度包含着很多方面的内容，主要有：工艺手段是否或足够、工艺装备是否具有足够的能力、工艺管理对全过程的覆盖是否周到和严格、工艺纪律的执行是否一贯而严谨。笔者认为，产品制作过程的工艺保证能力是实现产品可靠性的zui基础的保证。现在，国内很多真空断路器制造商正在提高产品制造过程工艺保证能力上下大力气，一方面花大投入配置加工设备，另一方面注重加强工艺管理。相信在这些有志企业的共同努力之下，国产真空断路器的可靠性一定很快能够达到产品的实际水平。
　　但是，现在仍然有为数不少的真空断路器制造企业在这方面还缺乏足够的认识。他们的制造过程还停留在粗糙施工的落后阶段，没有基本的保证真空断路器可靠性所需要的工艺能力，甚至使用不合格零部件。显然这样制造出来的产品不会有可信任的高可靠性。
（3）产品制作过程的质量保证能力
　　质量保证能力是制造单位综合素质的一种体现，质量保证是通过有效的质量管理来实现的。按照GB／T19000系列标准建立适合的、覆盖产品制作全过程的质量保证体系，并且坚持不懈地推动体系长期、稳定、有效地运行，是提高真空断路器制造商质量保证能力的一个有效办法。现在，取得质量体系认证证书的真空断路器制造企业已经不少，但是体系有效运行的程度却存在很大的差异，只有在体系有效运行上真正取得进展，质量保证能力才能得
以实质性的提高。
（4）产品制造的批量化程度
　　足够大的生产批量，可以更有效地实施制造过程的工艺控制和质量控制，从而实现对产品可靠性的较有力的保证。事实上，没有一定的生产批量，制造者就无力实施上述控制和管理，制造的产品就不会有稳定的可靠性。
（5）产品投运后的运行记录
　　如果说前面所描述的产品可靠性判定指标都是在产品诞生之前对产品可能达到的可靠性预测的话，这一项指标则是产品群体可靠性的实际记录。较小的运行故障率就标志着产品较好的稳定性、较高的可靠性和制造商各项管理控制措施的有效性，这样的制造商也就有了较好的信誉。
　　通过上面的讨论可以看到，真空断路器的可靠性涉及很多方面，指标是综合性的，有一定的模糊性。因此对产品可靠性的判断也就不能采用生硬、简单的办法而应该采用科学的综合分析法。应该强调的是产品可靠性是一个具有活动特性的产品属性，判断它时应该充分考虑到该指标随着时间不同的变化。