引 言
開關(guān)柜的核心元件為真空斷路器，失效影響較大，需要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1984要求并通過型式試驗(yàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年，35kV移開式開關(guān)柜故障率Z高達(dá)0.0627次/百臺(tái)·年。2015年，40.5kV故障率0.024次/百臺(tái)·年，12kV設(shè)備故障率0.006次/百臺(tái)·年。通常市場(chǎng)上只要求斷路器機(jī)械穩(wěn)定性要強(qiáng)，但操作機(jī)構(gòu)機(jī)械故障仍居高不下。通過對(duì)真空斷路器的機(jī)構(gòu)、線圈、電機(jī)、軸銷、輔助開關(guān)等進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，從而有效減少因?yàn)闄C(jī)械部件造成的斷路器故障。
一、什么是可靠性指標(biāo)
1.故障率(l)和可靠性
產(chǎn)品的故障是指產(chǎn)品不能承擔(dān)預(yù)期的功能，故障率是指故障數(shù)與累積操作時(shí)間的比率；產(chǎn)品的可靠性是指在指定的條件下和時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)品履行其預(yù)期功能的概率。
2.平均故障間隔時(shí)間MTBF
產(chǎn)品的平均故障間隔時(shí)間是指對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品、部件，該產(chǎn)品、部件的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間與故障次數(shù)之比。MTBF與產(chǎn)品的故障率互為倒數(shù)關(guān)系。
3.可利用率
產(chǎn)品的可利用率指在規(guī)定的操作條件下，任何時(shí)候都能實(shí)現(xiàn)其預(yù)期功能的可能性。
二、怎么選擇可靠性指標(biāo)
可靠性指標(biāo)的確定需要考慮以下方面：
1.客戶要求斷路器的可利用率達(dá)到99.9999%。
2.對(duì)于高海拔、高溫、高濕或沙塵等惡劣環(huán)境使用，需要考慮環(huán)境影響造成的可靠性降低。
3.對(duì)相似產(chǎn)品的數(shù)據(jù)的分析，通過軟件計(jì)算出可靠性值，來(lái)作為新產(chǎn)品可靠性的指標(biāo)。
4.斷路器作為開關(guān)柜的子部件，需要根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)對(duì)所有子部件進(jìn)行可靠性的分配，所有子部件可靠性指標(biāo)相乘得到整個(gè)開關(guān)柜的指標(biāo)95%，如下表所示：
5.失效模式分析是根據(jù)失效發(fā)生的頻率、產(chǎn)生后果的嚴(yán)重性及該失效可檢出性對(duì)所有可能發(fā)生的失效進(jìn)行評(píng)分，以得出失效的重要程度排序，優(yōu)先順序進(jìn)行改進(jìn)、預(yù)防措施。
6.設(shè)計(jì)概念（復(fù)雜性，冗余，成本，可維護(hù)性等）之間的權(quán)衡。
三、VGV真空斷路器的可靠性指標(biāo)及試驗(yàn)
1.VGV真空斷路器概述
VGV戶內(nèi)中壓固封式真空斷路器是法騰電力公司結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)及用戶的需求， 自行研發(fā)的新一代中壓開關(guān)產(chǎn)品， 其特點(diǎn)為采用環(huán)氧樹脂固封絕緣 ,體積小、結(jié)構(gòu)緊湊新穎、外形尺寸與 VD4/VB2 Plus/VEP/HVX 等知名斷路器一致。為了滿足電網(wǎng)和工礦企業(yè)用戶對(duì)斷路器自動(dòng)化操作和狀態(tài)檢修的需求，法騰電力基于 VGV 中壓真空斷路器，分別開發(fā)了 VGV 電動(dòng)型斷路器和 VGV 智能型斷路器，目前均已投入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，既提高了斷路器自動(dòng)化水平，又實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)檢修，從而為用戶大大減少了斷路器維護(hù)工作量，節(jié)約了維修經(jīng)費(fèi)。
2.VGV真空斷路器特點(diǎn)
VGV型斷路器是在VS1型斷路器基礎(chǔ)上通過采用固封極柱升級(jí)的產(chǎn)品，采用相同的操作機(jī)構(gòu)、搖進(jìn)底盤車等，機(jī)械壽命3萬(wàn)次，設(shè)計(jì)使用年限40年，底盤車搖進(jìn)、出3000次循環(huán)等。
3.可靠性指標(biāo)的確定
a.開關(guān)設(shè)備的可靠性要求大于99.99%，沒有定義全壽命周期的可靠性。
b.由于VGV斷路器是在VS1基礎(chǔ)上升級(jí)產(chǎn)品，因此分析VS1歷史失效數(shù)據(jù)可以作為VGV斷路器可靠性指標(biāo)的參考。下表列出了VS1斷路器2010~2017年的出廠數(shù)量和各年度的失效數(shù)量，以及失效部位及所占比例。
c.斷路器作為核心元件，在配電回路中起到關(guān)鍵作用，且基于VS1的可靠性指標(biāo)，VGV采用固封極柱，可靠性更高，因此指標(biāo)可以定義為：
●一年質(zhì)保期內(nèi)可靠性99.99%@50%置信度；
●40年壽命期的可靠性是80%@50%置信度；
●MTBF=1.5E+06 小時(shí)。
4.可靠性試驗(yàn)
將斷路器的可靠性分配到子單元中，并通過Weibull++ 計(jì)算出可靠性試驗(yàn)的需要的驗(yàn)證次數(shù)。如下表所示，分別對(duì)子部件進(jìn)行所要求的可靠性試驗(yàn)循環(huán)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證功能性。
試驗(yàn)按照下表進(jìn)行；在未到達(dá)所要求的次數(shù)出現(xiàn)失效，則需要進(jìn)行FRACAS失效原因分析，完成改進(jìn)、糾正措施；然后重新清零進(jìn)行試驗(yàn)，直到所有產(chǎn)品沒有一次失效發(fā)生，順利通過要求的試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)。
