断路器的故障模式及以可靠性为中心的维修方式的选择

2013-08-15马晓琴

科技视界 2013年36期

马晓琴丁瑞

(国家电网宁夏电力公司吴忠供电公司，宁夏吴忠 751100)

0 引言

“以可靠性为中心”的维修是建立在设备设计特点、运行功能、故障模式和故障后果分析基础上的，以最大限度提高设备的使用可靠性为目的，应用概率统计所获得的设备安全性和可靠性数据，判断设备部件所处的工作状态，确定哪些需要维修、改进或重新设计，设计方案完成后要进行可靠性预测，确定设备维修的必要性和可行性，对维修要求进行评估，最终制定出实用、合理和科学的维修计划或维修大纲。

1 断路器故障模式分析

1.1 操作机构(含传动部分)故障

操作机构类型主要有弹簧机构和液压设备。气体机构应用的不多，永磁机构是近年才发展应用的，但为数也不多。从近年来的运行情况来看，液压机构的缺陷和故障率最高，弹簧机构故障率相对最少。而从计划检修的工作量、检修所耗的工时来看，液压机构最多，弹簧机构最少。

1.2 断路器本体的设备故障

本体设备故障主要包括瓷瓶损坏，连接部位松动，零部件损坏和异物卡涩等，安装检修质量差，各零部件有错装、漏装现象。如逆止阀、安全阀片、锁紧螺母等少装或错装或安装不到位，内部严重不清洁，有异物未清除等，断路器的零件质量不良，如瓷瓶强度不够，密封圈质量差，套管绝缘劣化，铸件不合格等。

1.3 绝缘故障（内绝缘故障和外绝缘故障）

其中内绝缘故障危害一般较外绝缘故障更大。内绝缘故障主要是由套管和电流互感器因进水受潮、油质劣化、油量不足，裂纹、受损、主绝缘下降等原因造成故障。外绝缘故障主要是因瓷瓶污秽，泄漏距离较短，使断路器在内、外过电压下发生闪络、放电、爆炸的事故。

1.4 开断和关合性能发生故障

在电网运行中可靠完成开断、关合任务是断路器的重要的工作性能，是断路器在运行中最严酷的考验。现场统计表明，由于严重的开断关合条件在实际运行中出现的几率较少，故一般断路器开断、关合性能事故的故障发生的比较少。该故障发生的主要原因是由于断路器有明显的设备缺陷，如机构的分合闸速度和时间严重不符要求，灭弧室装配质量出现问题及设计制造上的缺陷等造成断路器开断容量远低于铭牌参数值。

1.5 导电性能不良发生故障

因导电性能不良在正常运行负载下，断路器出现发热异常。其主要原因是装配、检修过程中工艺不正确，造成动、静触头接触不良，接触压力不足或接触面积太小或接触处螺钉松动，软连接折断等设备上的原因造成的。但总的来说由于实际负载一般远低于其额定工作负载，而且在工艺要求上容易得到保证和控制，故其故障比例较少。

2 以可靠性为中心的维修原则

（1）设备的功能故障如果具有安全性和环境性后果危害，则必须进行预防性维修，如果预防性维修不能将设备的功能故障危害度降低到一个可以接受的水平，则必须对设备重新设计或改进设计。

（2）设备的功能故障如果不是显性的隐蔽性功能故障，则必须采用预防性维修。

（3）设备预防功能故障的维修工作在经济上是合理的。

（4）设备在设计中应尽量达到标准化、模块化、互换性和可达性的要求，易于进行功能故障的查找和识别。

3 可靠性维修的方式

3.1 事后维修方式

事后维修方式是在设备发生故障后才去进行维修，使出现故障的设备恢复正常功能的一种维修方式。事后维修方式有时也称为故障维修，由于该维修方式的维修时机无法控制，当设备零部件发生故障时会造成停机。实践证明，有些设备零部件即使发生了故障，也不会造成严重后果，如密封件一类的设备零部件和一些偶然故障，没有必要进行预防维修，可以在故障发生后再进行维修或更换。这样一来，设备零部件就可以得到充分利用，并减少预防性维修次数，避免了设备零部件不必要的拆卸、检查、维修，反而会提高设备的使用经济性。

设备的事后维修方式一般适用于以下几种情况：

1）设备零部件发生故障后，不影响设备及其零部件的安全性和环境安全性的情形。

2）设备故障属于偶然性的，故障规律不清楚，或者虽然属于耗损型故障但采用事后维修方式更经济的情形。不产生安全性影响的附属装置。

3.2 定期预防性维修方式

根据经验及设备的故障统计数据，规定每隔一段确定的时间对设备进行一次计划性的维修，而在规定时间前发生的故障，则进行事后维修。是一种按照事先规定的时间间隔——维修周期，不管设备的技术状况如何，到时就对设备进行拆卸维修的方式。

此处“规定的工作时间”可以是规定的时间间隔周期、累计工作时间、日历时间、里程和次数等，维修的范围从将设备分解后清洗直到设备的全面维修，对于不同类型的设备，维修的技术难度、资源要求和维修工作量的差别都较大。定期预防性维修的优点是可以预防那些不拆开就难以发现和预防的故障。

定期预防性维修方式以时间为基准，维修时机掌握明确，便于维修工作的组织和计划，但维修故障对象的针对性较差，且维修工作量大。定期预防性维修方式适用的条件如下：

1）设备零部件发生故障的概率在一定使用时间后迅速增加，并危及设备自身的安全。

2）设备中必须有很大一部分设备零部件能够工作到规定的时间。

3.3 视情维修方式（或叫定期检测）

通过定期或不定期检测得到设备的状态，并以此来确定维修时机。视情维修是基于大量的设备故障不会瞬时发生，而需要发展一段时间，即设备的功能故障在发生前有一定的故障征兆表现，当这些故障征兆出现的时候，才对设备进行维修。即根据设备中零部件的实际工作状况，以监测设备零部件工作状态的方式，在设备发生功能故障前采取维修措施的一种预防性维修方式。视情维修方式适用的情况如下：

1）是耗损型故障的设备零部件，而且具有缓慢发展的特点，且能够估计出其工作状态由量变到质变所需要的时间，同时能确定出该类设备零部件工作状态参量界限值。

2）设备发生的故障对系统安全有直接危害，并且其状态参量可以检测。

3）是隐蔽功能且又能作原位检测的设备零部件。

3.4 监控维修方式（或叫在线监测）

监控维修是依靠收集和分析设备零部件的总体使用维修数据和对设备零部件在使用中的状态进行连续在线监控而决定维修措施的方式。由于分析和监控的内容都是设备已经发生故障的事后数据，因此，在设备中采用了这种监控装置后，设备零部件就可以使用到不能继续使用时为止，因而也属于一种视情维修方式。另一方面也可以将监控维修方式看成是把设备零部件工作状态的视情检测提高到连续监控阶段，可以说是视情维修方式发展的更高的一个阶段。监控维修方式，能使设备零部件的寿命得到充分利用，维修工作量很少，使维修工作由被动变为主动，可以说是一种理想的维修方式。

监控系统一般由设备内置或外置监控装置自动检测并记录设备的工作状态参量，形成以电子计算机、检测传感器、检测电路为主要硬件装置的检测、储存、数据传输和故障诊断的信息监控系统。监控维修方式的适用情况如下：

1）设备无隐蔽功能故障，而且系统故障对安全无直接危害。

2）对设备安全性无直接危害的耗损型故障的设备零部件，虽可采用定期预防性维修方式或视情维修方式维修，但是系统产生的故障后果损失小于预防维修费用的情形。

3）对无法预知设备零部件故障情况，且设备故障对系统自身的安全无直接危害的情形。

4）设备的故障对系统安全具有直接危害，但能够连续监控其工作状态的设备。