引   言

        開關柜的核心元件為真空斷路器，失效影響較大，需要滿足國家標準GB/T1984要求并通過型式試驗。據統計，2017年，35kV移開式開關柜故障率Z高達0.0627次/百臺·年。2015年，40.5kV故障率0.024次/百臺·年，12kV設備故障率0.006次/百臺·年。通常市場上只要求斷路器機械穩定性要強，但操作機構機械故障仍居高不下。通過對真空斷路器的機構、線圈、電機、軸銷、輔助開關等進行可靠性試驗，從而有效減少因為機械部件造成的斷路器故障。

一、什么是可靠性指標

1.故障率(l)和可靠性

        產品的故障是指產品不能承擔預期的功能，故障率是指故障數與累積操作時間的比率；產品的可靠性是指在指定的條件下和時間段內產品履行其預期功能的概率。

2.平均故障間隔時間MTBF

        產品的平均故障間隔時間是指對于可修復產品、部件，該產品、部件的累計運行時間與故障次數之比。MTBF與產品的故障率互為倒數關系。

3.可利用率

        產品的可利用率指在規定的操作條件下，任何時候都能實現其預期功能的可能性。

二、怎么選擇可靠性指標

可靠性指標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到99.9999%。

2.對于高海拔、高溫、高濕或沙塵等惡劣環境使用，需要考慮環境影響造成的可靠性降低。

3.對相似產品的數據的分析，通過軟件計算出可靠性值，來作為新產品可靠性的指標。

4.斷路器作為開關柜的子部件，需要根據整個系統對所有子部件進行可靠性的分配，所有子部件可靠性指標相乘得到整個開關柜的指標95%，如下表所示：

5.失效模式分析是根據失效發生的頻率、產生后果的嚴重性及該失效可檢出性對所有可能發生的失效進行評分，以得出失效的重要程度排序，優先順序進行改進、預防措施。

6.設計概念（復雜性，冗余，成本，可維護性等）之間的權衡。

三、VGV真空斷路器的可靠性指標及試驗

1.VGV真空斷路器概述        

        VGV戶內中壓固封式真空斷路器是法騰電力公司結合國內外先進產品技術及用戶的需求，  自行研發的新一代中壓開關產品，  其特點為采用環氧樹脂固封絕緣 ,體積小、結構緊湊新穎、外形尺寸與 VD4/VB2 Plus/VEP/HVX 等知名斷路器一致。為了滿足電網和工礦企業用戶對斷路器自動化操作和狀態檢修的需求，法騰電力基于 VGV 中壓真空斷路器，分別開發了 VGV 電動型斷路器和 VGV 智能型斷路器，目前均已投入國內外市場，既提高了斷路器自動化水平，又實現了狀態檢修，從而為用戶大大減少了斷路器維護工作量，節約了維修經費。

2.VGV真空斷路器特點

        VGV型斷路器是在VS1型斷路器基礎上通過采用固封極柱升級的產品，采用相同的操作機構、搖進底盤車等，機械壽命3萬次，設計使用年限40年，底盤車搖進、出3000次循環等。

3.可靠性指標的確定

a.開關設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基礎上升級產品，因此分析VS1歷史失效數據可以作為VGV斷路器可靠性指標的參考。下表列出了VS1斷路器2010~2017年的出廠數量和各年度的失效數量，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鍵作用，且基于VS1的可靠性指標，VGV采用固封極柱，可靠性更高，因此指標可以定義為：

●一年質保期內可靠性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。

4.可靠性試驗

       將斷路器的可靠性分配到子單元中，并通過Weibull++ 計算出可靠性試驗的需要的驗證次數。如下表所示，分別對子部件進行所要求的可靠性試驗循環，按照相關標準驗證功能性。

試驗按照下表進行；在未到達所要求的次數出現失效，則需要進行FRACAS失效原因分析，完成改進、糾正措施；然后重新清零進行試驗，直到所有產品沒有一次失效發生，順利通過要求的試驗循環次數。