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引 言

低壓電器的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的光陰內(nèi)完陳規(guī)定功效的才能，產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品格量的一個(gè)首要組成部分。產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)峻說(shuō)起來(lái)應(yīng)包含其性能及可靠性?xún)蓚�(gè)方面，一個(gè)產(chǎn)品盡管其性能指標(biāo)很高，但若其可靠性不高的話(huà)，就不能算是一個(gè)質(zhì)量好的產(chǎn)品。一個(gè)主動(dòng)操縱體系的可靠性基礎(chǔ)上取決于該體系所用元件的可靠性，同時(shí)體系的可靠性一般隨體系中所用元件的數(shù)量增添而降落。隨著體系向大型化方向的發(fā)展，一個(gè)主動(dòng)操縱體系所用元件的數(shù)量越來(lái)越多，只要其中一個(gè)元件產(chǎn)生故障，一般就可導(dǎo)致全體主動(dòng)操縱體系產(chǎn)生故障，并可能造成重大經(jīng)濟(jì)喪失，所以主動(dòng)操縱體系中所用的電氣元件的可靠性就顯得越來(lái)越首要。

電力體系與低壓配電體系中使用了各種低壓電器，如果這些低壓電器產(chǎn)生故障就導(dǎo)致電力體系與低壓配電體系產(chǎn)生故障而造成停電事故，甚至?xí)�危及供電線路和用電裝備的安全，它所造成的經(jīng)濟(jì)喪失將更為宏大。因此，開(kāi)展各種低壓電器的可靠性鉆研與利用工作具有十分首要的意義。

可靠性技能是在第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技能。可靠性鉆研始于美國(guó)，在20世紀(jì)40年代美國(guó)發(fā)明軍用雷達(dá)處于故障狀況的光陰高達(dá)84%，這就促使美國(guó)深刻開(kāi)展電子元件和電子裝備的可靠性鉆研，并制定了有關(guān)可靠性管理、可靠性設(shè)計(jì)及可靠性實(shí)驗(yàn)等方面的尺度。到20世紀(jì)60年代，美國(guó)在電子產(chǎn)品的可靠性鉆研方面已逐漸成熟，這對(duì)進(jìn)步美國(guó)電子產(chǎn)品的可靠性起到了很大作用。從20世紀(jì)70年代起可靠性工作逐漸擴(kuò)大到美國(guó)的機(jī)械、電力、電工及化工等工業(yè)部門(mén)。

美國(guó)事世界上從事可靠性鉆研最早、范疇最廣、最有成效的國(guó)度。原蘇聯(lián)、日本、德、英、法等國(guó)在美國(guó)之后也積極開(kāi)展了可靠性工作，并取得了不少進(jìn)展。

國(guó)外電器產(chǎn)品可靠性工作概況

1 可靠性尺度的制定

國(guó)外的電氣公司與各種國(guó)際機(jī)構(gòu)(如lEE、IEEE等)中，可靠性工作都很受器重，一些聞名的電氣公司都設(shè)有可靠性管理部門(mén)或設(shè)有專(zhuān)職的可靠性工程師。有些產(chǎn)品已規(guī)定了可靠性指標(biāo)，有些產(chǎn)品雖還未規(guī)定可靠性指標(biāo)，但在公司內(nèi)部已開(kāi)展可靠性鉆研工作，產(chǎn)品可靠性的上下已成為國(guó)外各公司間競(jìng)爭(zhēng)的首要手法。

IEC在1965年成立了技能委員會(huì)TC56(可靠性與維修性技能委員會(huì))，至今已宣布了不少關(guān)于可靠性與維修性方面根基性或共性的尺度：如IEC300《可靠性與維修性管理》，它為產(chǎn)品在制定可靠性與維修性時(shí)供應(yīng)管理導(dǎo)則，還作為IS09000系列尺度的彌補(bǔ)文件供應(yīng)有關(guān)可靠性方面的內(nèi)容；還有IEC605《裝備可靠性實(shí)驗(yàn)》與IEC706《維修性導(dǎo)則》

IEC605是關(guān)于裝備(既可指電子裝備，也可指電工裝備或機(jī)械裝備；既可指元件，也可指裝置)可靠性實(shí)驗(yàn)方面一套較為完全的根基性尺度，它規(guī)定了裝備可靠性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和可靠性測(cè)定實(shí)驗(yàn)的總原則、具體程序及實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。

在電器產(chǎn)品可靠性尺度的制定方面，IEC255電氣繼電器尺度中的IEC255——0——20《電氣繼電器的觸點(diǎn)性能》、IEC255——0——10《電子元件質(zhì)量評(píng)價(jià)體系在有或無(wú)繼電器上的利用》及IEC255——19《機(jī)電式有或無(wú)繼電器的質(zhì)量評(píng)價(jià)》等尺度都有可靠性的內(nèi)容IECSC41A在1988年6月發(fā)出46號(hào)文件，提出在現(xiàn)有IEC尺度的根基上應(yīng)彌補(bǔ)“利用于小電流的有或無(wú)繼電器的可靠性實(shí)驗(yàn)”、2002年IEC宣布的尺度IEC60050——444《電工術(shù)語(yǔ)基礎(chǔ)繼電器》的444——07節(jié)中也列入了12條關(guān)于可靠性方面的術(shù)語(yǔ)。

美國(guó)于1964年宣布了軍用尺度MIL——R——39016《有可靠性指標(biāo)的電磁繼電器總規(guī)范》；日本于1980年宣布了日本工業(yè)尺度JISC5440《有可靠性請(qǐng)求的操縱用小型繼電器通則》；前蘇聯(lián)于1983年宣布的rOCTl2434-83《低壓開(kāi)關(guān)電器通用技能條件》中規(guī)定了產(chǎn)品的可靠性請(qǐng)求和可靠性實(shí)驗(yàn)方式；德國(guó)的VDE0660《低壓開(kāi)關(guān)電器規(guī)范》中規(guī)定：“產(chǎn)品機(jī)械壽命和電壽命的額定值是取占90%的接觸器所能到達(dá)的極限通斷次數(shù)”，這意味著用可靠壽命(可靠度等于0.9)的概念來(lái)考查接觸器的機(jī)械壽命和電壽命。

法國(guó)在工業(yè)用操縱裝備——接觸器尺度NFC63——100中規(guī)定：“對(duì)成批生產(chǎn)的電器，特殊足商定發(fā)熱電流小于或等于40A的電器，機(jī)械壽命足在有代表性的樣機(jī)上以反復(fù)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，制作廠在統(tǒng)計(jì)了實(shí)驗(yàn)成果后給出產(chǎn)品的機(jī)械壽命值”，這實(shí)際上也是規(guī)定了用可靠性的概念來(lái)判斷接觸器的機(jī)械壽命。

2 可靠性實(shí)驗(yàn)鉆研

美國(guó)、日本在繼電器的可靠性壽命實(shí)驗(yàn)中已廣泛采納電子盤(pán)算機(jī)進(jìn)行操縱，如日本安川公司在繼電器的接觸可靠性中采納了Inter8008型電子盤(pán)算機(jī)進(jìn)行操縱的主動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置；日本松下電器公司在繼電器可靠性實(shí)驗(yàn)中采納了微型盤(pán)算機(jī)操縱的全主動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置；日本富土通公司在舌簧繼電器的可靠性實(shí)驗(yàn)中采納了盤(pán)算機(jī)操縱的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置可同時(shí)進(jìn)行200個(gè)舌簧管的壽命實(shí)驗(yàn)。

美國(guó)、日本等國(guó)度都在對(duì)電器產(chǎn)品加速壽命實(shí)驗(yàn)的模式、方式及數(shù)據(jù)剖析方式進(jìn)行鉆研。例如，日本以負(fù)載電壓及負(fù)載電流為加速變量進(jìn)行了開(kāi)關(guān)的加速壽命實(shí)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)成果算出了不同負(fù)載電壓和負(fù)載電流值時(shí)的加速系數(shù)。

3 可靠性物理的鉆研

國(guó)外是從20世紀(jì)60年代才開(kāi)端鉆研可靠性物理的，美國(guó)空軍ROME航空發(fā)展中心在20世紀(jì)60年代初首先開(kāi)端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)失效的元器件進(jìn)行失效剖析。J．Vaccro首先提出用“失效物理學(xué)”這一概念來(lái)鉆研元器件的可靠性，1962年起美國(guó)每年召開(kāi)一次“失效物理”會(huì)議，1967年起改稱(chēng)“可靠性物理”會(huì)議。

所謂“可靠性物理學(xué)”就是專(zhuān)門(mén)鉆研產(chǎn)品失效機(jī)理的科學(xué)，它對(duì)產(chǎn)品怎樣失效及為什么失效的具體物理、化學(xué)歷程進(jìn)行鉆研。可以看出，可靠性物理學(xué)的鉆研是進(jìn)步產(chǎn)品可靠性的根基性辦法。美國(guó)、日本等國(guó)度對(duì)可靠性物理的鉆研都很器重。

4 可靠性學(xué)術(shù)會(huì)議

國(guó)外在可靠性學(xué)術(shù)交換方面也很活潑，涉及到可靠性的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議有：

IEEE霍姆電接觸會(huì)議(每年召開(kāi)一次)；國(guó)際電接觸會(huì)議(每年召開(kāi)一次)國(guó)際可靠性物理會(huì)議(每年召開(kāi)一次)國(guó)際可靠性與維修性會(huì)議(每年召開(kāi)一次)。

5 可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與調(diào)查

可靠性數(shù)據(jù)是進(jìn)行產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)(特殊足可靠性預(yù)計(jì))、可靠性剖析及可靠性增加的基礎(chǔ)根據(jù)，所以國(guó)外十分器重可靠性數(shù)據(jù)的建立。如美國(guó)政府的一個(gè)工業(yè)數(shù)據(jù)交流中心(GIDEP)，它包含美國(guó)及加拿大的六百多個(gè)成員單位，共建立了失效數(shù)據(jù)庫(kù)、可靠性及維修性數(shù)據(jù)庫(kù)等；前蘇聯(lián)電工鉆研所建立了包含發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、繼電維護(hù)裝置等電力裝備的可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)。

20世紀(jì)70年代起，斷路器的可靠性鉆研工作開(kāi)端受到了國(guó)際學(xué)術(shù)界的關(guān)注與器重。IEEE開(kāi)關(guān)裝備技能委員會(huì)斷路器可靠性工作小組從1971年到1985年15年間在全球范疇內(nèi)開(kāi)展了高壓斷路器的可靠性鉆研，其中一個(gè)首要部分就是對(duì)使用中的高壓斷路器的故障進(jìn)行了第一次國(guó)際性可靠性調(diào)查。此次調(diào)查中的77892個(gè)斷路器來(lái)自22個(gè)國(guó)度的102個(gè)公司，涉及額定電壓在63kV及以上的各種類(lèi)別斷路器。調(diào)查中發(fā)明斷路器運(yùn)行中的絕大多數(shù)故障(70%)足機(jī)械方面的原因，19%是幫助電路和操縱電路上的電故障；而絕緣問(wèn)題引起的故障占所有故障的8.3%。通過(guò)剖析，該工作小組覺(jué)得特殊須要進(jìn)步斷路器的機(jī)械可靠性。

1986年，IEEE開(kāi)關(guān)裝備技能委員會(huì)又成立了一個(gè)新的斷路器可靠性工作組，其重要目標(biāo)足進(jìn)行第二次高壓斷路器可靠性國(guó)際調(diào)查。此次調(diào)查于1988年1月1日起到1991年12月31日止。調(diào)查中來(lái)自22個(gè)國(guó)度132個(gè)公司的70708個(gè)斷路器，是1978年1月1日后使的、額定電壓為72.5kV及以上的SF6斷路器。由3833張故障卡剖析看出：第二次調(diào)查中止路器的故障率比第一次調(diào)查時(shí)明顯下降。但操作機(jī)構(gòu)故障(機(jī)械故障)仍是造成斷路器故障的重要原因，其次是電氣操縱和幫助電路故障。

近年來(lái)，IEEE電力體系可靠性委員會(huì)低壓斷路器可靠性工作組對(duì)低壓斷路器可靠性進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查中脫扣器和脫扣校準(zhǔn)故障率最高，為其他故障模式(機(jī)械故障、電觸頭故障)的兩倍或更高，而IEEE工業(yè)利用學(xué)會(huì)可靠性委員會(huì)1985年對(duì)工業(yè)用斷路器的可靠性進(jìn)行的調(diào)查表明，對(duì)于使用光陰少于15年的斷路器(不包含塑殼式斷路器)來(lái)說(shuō)①室外安裝斷路器的故障率比室內(nèi)的高1.54倍。②具有電子脫扣器的斷路器故障分為“拒閉合”44%和“誤打開(kāi)”56%。③具有機(jī)電脫扣器的斷路器故障很大比例為“拒閉合”93%。由此可見(jiàn)，國(guó)外已對(duì)上下壓斷路器做了較過(guò)細(xì)的可靠性調(diào)查，并歸納出了重要故障模式。但僅限于總結(jié)調(diào)查的成果，未做任何結(jié)論性評(píng)論。關(guān)于斷路器可靠性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方式、斷路器可靠性指標(biāo)的制定及評(píng)估方式等理論鉆研方面的內(nèi)容未見(jiàn)有相干公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)。

國(guó)內(nèi)電器產(chǎn)品可靠性

工作概況

原機(jī)械工業(yè)部對(duì)電器產(chǎn)品的可靠性工作十分器重，早在1980年原機(jī)械工業(yè)部電工局委托河北工業(yè)大學(xué)舉行了兩期電器新技能學(xué)習(xí)班，可靠性技能是其中重要內(nèi)容之一，1983年10月成立了中國(guó)電工技能學(xué)會(huì)電工產(chǎn)品可靠性鉆研會(huì)，在該學(xué)會(huì)組織下開(kāi)展了電工產(chǎn)品可靠{生鉆研工程與學(xué)術(shù)交換運(yùn)動(dòng)，并多次舉行了電工產(chǎn)品可靠{生學(xué)習(xí)班及電工行業(yè)指導(dǎo)干部可靠性研究班，對(duì)我國(guó)電工行業(yè)的可靠性工作起了必定的增進(jìn)作用。原機(jī)械工業(yè)部曾多次發(fā)文召開(kāi)可靠性工作會(huì)議，安排在機(jī)電行業(yè)中開(kāi)展“限期考查機(jī)電產(chǎn)品可靠指標(biāo)”的工作，從1986-1991年共宣布了七批(共1189種規(guī)格)限期考查可靠性指標(biāo)的機(jī)電產(chǎn)品清單，其中包含繼電器、接觸器、變壓器、量度繼電器、電動(dòng)機(jī)、電力電子器件等產(chǎn)品，這對(duì)推進(jìn)我國(guó)電工產(chǎn)品的可靠性工作有很大的作用。1994年原機(jī)械工業(yè)部又召開(kāi)機(jī)械工業(yè)可靠性工作會(huì)議，會(huì)上提出可靠性必需從產(chǎn)品設(shè)計(jì)抓起，并規(guī)定凡是列入部或省市機(jī)械廳局開(kāi)發(fā)盤(pán)算和重大技能裝備攻關(guān)的項(xiàng)目，應(yīng)增強(qiáng)可靠性設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)鉆研工作：請(qǐng)求在立項(xiàng)時(shí)提出可靠性設(shè)計(jì)目的和攻關(guān)內(nèi)容，產(chǎn)品鑒定或項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)應(yīng)對(duì)可靠性目的進(jìn)行審核評(píng)定。會(huì)上抉擇在機(jī)電產(chǎn)品中進(jìn)一步開(kāi)展可靠性認(rèn)定工作。

從20世紀(jì)80年代中期至今，我國(guó)電工產(chǎn)品可靠性鉆研在電力電子、電機(jī)、變壓器、電器與繼電維護(hù)裝置等范疇均做了不少工作，其中在電器可靠性鉆研與利用方面大致做了以下工作。

1 電器可靠性鉆研方面

在上海電器科學(xué)鉆研所、成都機(jī)床電器鉆研所、許昌繼電器鉆研所及廣州電器科學(xué)鉆研所等單位的組織下，從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)端，開(kāi)展了電器可靠性鉆研工作。電磁式中間繼電器、小容量交換接觸器、低壓斷路器、洗衣機(jī)、電冰箱的可靠性鉆研被列為原機(jī)械工業(yè)部重點(diǎn)項(xiàng)目，以產(chǎn)學(xué)研相聯(lián)合的方法開(kāi)展了上述產(chǎn)品的可靠性鉆研，通過(guò)理論剖析及大批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)剖析了產(chǎn)品的失效機(jī)理，研制了一些可靠性實(shí)驗(yàn)裝置，提出了這些產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)及考查方式。通過(guò)對(duì)這些產(chǎn)品的可靠性考查與早期失效機(jī)理的剖析，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作藝提出了改良辦法，使這些產(chǎn)品的可靠性得到較大幅度的進(jìn)步，取得了必定成效。

2 電器可靠性準(zhǔn)的制定

制定了國(guó)度尺度GB／T15510《操縱用電磁繼電器可靠性實(shí)驗(yàn)通則》(北京電工綜合技能經(jīng)濟(jì)鉆研所和河北工業(yè)大學(xué)負(fù)責(zé)起草)。

制定，了國(guó)度軍用尺度GBl0962《機(jī)床電器可靠性通則》(成都機(jī)床電器鉆研所起草)。

制定了國(guó)度軍用尺度GJB65B一99《有可靠性指標(biāo)的電磁繼電器總規(guī)范》(國(guó)營(yíng)792廠和中國(guó)電子技能尺度化鉆研所負(fù)責(zé)起草)。

家用和相似用處的小容量交換接觸器的可靠性實(shí)驗(yàn)方式、家用和相似用處的過(guò)電流維護(hù)斷路器的可靠性實(shí)驗(yàn)方式、剩余電流動(dòng)作斷路器的可靠性實(shí)驗(yàn)方式等三個(gè)尺度已列入中國(guó)機(jī)械工業(yè)行業(yè)尺度2003年制定盤(pán)算，正在制定中。

3 可靠性實(shí)驗(yàn)裝置的研制

河北工業(yè)大學(xué)建立了電器鉆研所檢測(cè)中心，該檢測(cè)中心于2001年5月通過(guò)了中國(guó)試驗(yàn)室國(guó)度認(rèn)可委員會(huì)的隊(duì)可，具有進(jìn)行有關(guān)電器可靠性認(rèn)證實(shí)驗(yàn)的資歷，并研制了微機(jī)操縱的小型斷路器可靠性實(shí)驗(yàn)裝置，與繼電器、接觸器可靠性實(shí)驗(yàn)裝置及剩余電流動(dòng)作維護(hù)器可靠性實(shí)驗(yàn)裝置，河北工業(yè)大學(xué)還與許昌繼電器鉆研所合作研制了量度繼電器可靠性實(shí)驗(yàn)裝置。

4 可靠性指標(biāo)的考查

有幾十種規(guī)格的操縱繼電器、中間繼電器、交換接觸器、熔斷器等電器產(chǎn)品進(jìn)行了可靠性指標(biāo)的考查工作。

5對(duì)電器可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步摸索

河北工業(yè)大學(xué)等單位在電器電磁體系與觸頭的可靠性設(shè)計(jì)方面已開(kāi)展了一些鉆研，在1988年美國(guó)繼電器年會(huì)與1994年第17屆國(guó)際電接觸會(huì)議上發(fā)展了其初步鉆研后果。河北工業(yè)大學(xué)與清華大學(xué)合作完成的科研項(xiàng)目“電工裝備現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與實(shí)驗(yàn)鉆研”中對(duì)電器電磁體系的可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方式進(jìn)一步作了鉆研。以河北工業(yè)大學(xué)為重要完成單位的科研后果“低壓電器可靠性設(shè)計(jì)與檢測(cè)技能的鉆研”獲得了2000年度國(guó)度科技提高二等獎(jiǎng)。

電器產(chǎn)品可靠性工作的發(fā)展遠(yuǎn)景與展望

我國(guó)電器產(chǎn)品可靠性鉆研雖然在上述幾方面做了一些工作，取得了一些進(jìn)展，但由于我國(guó)電器產(chǎn)品可靠性鉆研工作起步較晚，不少電器產(chǎn)品還未開(kāi)展可靠性鉆研與考查工作，在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)尚未認(rèn)真開(kāi)展可靠性設(shè)計(jì)與可靠性制作，特殊是我國(guó)電器行業(yè)的大多數(shù)企業(yè)對(duì)可靠性工作還器重不夠，可靠性工作尚未認(rèn)真開(kāi)展，我國(guó)電器產(chǎn)品的可靠性程度還廣泛低于發(fā)達(dá)國(guó)度產(chǎn)品的可靠性程度。

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中，以?xún)?yōu)取勝，以質(zhì)量與可靠性取勝，必將成為共鳴。為了進(jìn)一步開(kāi)展電器產(chǎn)品的可靠性工作，以進(jìn)步我國(guó)電器產(chǎn)品的可靠性程度，應(yīng)進(jìn)一步做好下列工作：

(1)除了上述已制定或正在制定的幾種電器產(chǎn)品可靠性實(shí)驗(yàn)方式的尺度外，應(yīng)盡快制訂其他重要電器產(chǎn)品(如低壓斷路器、熱繼電器等)可靠性實(shí)驗(yàn)方式的行業(yè)尺度。

(2)由于可靠性實(shí)驗(yàn)裝置是進(jìn)行可靠性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的必備手法，所以應(yīng)研制各種重要電器產(chǎn)品的可靠性實(shí)驗(yàn)裝置。

(3)開(kāi)展電器產(chǎn)品失效剖析工作。失效剖析是指對(duì)失效產(chǎn)品進(jìn)行剖析，找出其失效模式和失效機(jī)理。針對(duì)失效剖析中找出的問(wèn)題，提出改良辦法，以進(jìn)步電器產(chǎn)品可靠性。

(4)電器生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)增強(qiáng)可靠性管理工作。為了開(kāi)展可靠性設(shè)計(jì)、可靠性生產(chǎn)、可靠性試驗(yàn)和失效剖析工作，必需要有健全的可靠性管理組織；為了收集現(xiàn)場(chǎng)使用中的失效產(chǎn)品或現(xiàn)場(chǎng)失效信息，也須要健全的可靠性管理組織；為了把失效剖析得到的信息反饋給設(shè)計(jì)部門(mén)、生產(chǎn)部門(mén)和實(shí)驗(yàn)部門(mén)，更須要健全的可靠性管理組織。因此，增強(qiáng)可靠性管理工作是十分必須和首要的。

(5)應(yīng)增強(qiáng)電器產(chǎn)品可靠性根基知識(shí)的普及工作與可靠性方面的人才培植，有條件的電器產(chǎn)品鉆研機(jī)構(gòu)及大型企業(yè)可恰當(dāng)培植一些電器可靠性方面的碩士和博士。