电器可靠性评价与可靠性增长

前言

绪论 1

0.1 电器可靠性工作概况 1

0.1.1 工业发达国家电器可靠性工作概况 1

0.1.2 我国电器可靠性工作概况 4

0.2 可靠性定义 7

0.3 产品可靠性与质量的关系 8

0.4 固有可靠性与使用可靠性 8

0.5 失效规律 8

0.6 提高电器产品可靠性的重要意义 9

0.7 可靠性工作的基本内容 10

第1章 可靠性基础知识 11

1.1 可靠性数学基础 11

1.1.1 布尔代数的基本知识 11

1.1.2 失效密度函数及累积失效分布函数 12

1.2 电器产品的可靠性特征量 14

1.2.1 不可修复产品的可靠性特征量.15

1.2.2 可修复产晶的可靠性特征量.18

1.3 失效密度函数、累积失效分布函数与可靠性特征量的关系 19

第2章 电器产晶的可靠性统计 22

2.1 失效分布类型 22

2.1.1 常见的失效分布类型.22

2.1.2 失效分布类型的确定方法 39

2.2 电器产品可靠性特征量的估计 54

2.2.1 大样本时电器产品可靠性特征量的估计 54

2.2.2 小样本时电器产品可靠性特征量的估计 67

2.2.3 元失效数据时电器产品可靠性特征量的估计 70

第3章 电器产晶的可靠性抽样检查 77

3.1 概述 77

3.2 抽样检查方案的分类 77

3.2.1 按性质分类 77

3.2.2 按用途分类 78

3.2.3 按抽样次数分类 78

3.2.4 接进行方式分类 79

3.3 抽样检查的基本理论 80

3.3.1 抽样检查方案的接收概率 80

3.3.2 抽样检查方案的抽检特性曲线及参数 82

3.3.3 抽样检查方案的确定方法 83

3.4 指数分布时电器产品的可靠性抽样 86

3.4.1 失效率抽样 86

3.4.2 平均寿命抽样 88

3.4.3 可靠寿命抽样 89

3.4.4 平均寿命序贯抽样 89

3.5 威布尔分布时电器产品的可靠性抽样 91

3.5.1 平均寿命抽样 91

3.5.2 可靠寿命抽样 94

第4章 电器可靠性试验 97

4.1 概述 97

4.2 可靠性试验的种类 98

4.3 可靠性筛选试验 99

4.3.1 特点 99

4.3.2 筛选试验项目、筛选应力以及筛选试验时间(或操作次数)的确定 99

4.4 可靠性环境试验 100

4.5 可靠性测定试验与可靠性验证试验 100

4.5.1 可靠性测定试验 101

4.5.2 可靠性验证试验 101

4.5.3 可靠性寿命试验(正常寿命试验) 103

4.6 加速寿命试验 104

第5章 电器产品的可靠性评价 110

5.1 控制继电器的可靠性 110

5.1.1 控制继电器的可靠性指标 110

5.1.2 控制继电器的可靠性试验要求 111

5.1.3 控制继电器的可靠性试验方法 112

5.1.4 触点负载类型为ccl 的继电器可靠性试验 115

5.1.5 触点负载类型为cc2的继电器可靠性试验 118

5.1.6 控制继电器的可靠性试验装置 119

5.2 小容量交流接触器的可靠性 123

5.2.1 小容量交流接触器的可靠性指标 123

5.2.2 小容量交流接触器的可靠性试验要求 124

5.2.3 小容量交流接触器的可靠性试验方法 125

5.2.4 小容量交流接触梯可靠性等级的确定 126

5.2.5 小容量交流接触器在实际使用负载条件下可靠性的确定方法 129

5.2.6 小容量交流接触器的可靠性试验装置 129

5.3 小型断路器的可靠性 133

5.3.1 小型断路器的可靠性指标 133

5.3.2 小型断路器的可靠性试验要求 135

5.3.3 小型断路器的可靠性试验方法 137

5.3.4 小型断路器的可靠性验证试验的抽样方案及试验程序 139

5.3.5 小型断路桥的可靠性试验装置 143

5.4 漏电保护器的可靠性 146

5.4.1 漏电保护器的可靠性指标 146

5.4.2 漏电保护糠的可靠性试验要求 149

5.4.3 漏电保护器的可靠性试验方法 151

5.4.4 漏电保护器的可靠性验证试验的抽样方案及试验程序 155

5.4.5 漏电保护器的可靠性试验装置 160

5.5 塑壳断路器的可靠性 164

5.5.1 塑壳断路器的可靠性指标 164

5.5.2 塑壳断路器的可靠性试验要求 165

5.5.3 塑壳断路器的可靠性试验方法 167

5.5.4 塑壳断路器的可靠性验证试验的抽样方案及试验程序 170

5.5.5 塑壳断路器的可靠性试验装置 172

5.6 过载继电器可靠性 178

5.6.1 过载继电器的可靠性指标 178

5.6.2 过载继电器的可靠性试验要求 178

5.6.3 过载继电器的可靠性试验方法 179

5.6.4 过载继电器的可靠性验证试验方案及试验程序 180

5.6.5 过载继电器的可靠性试验装置 181

第6章 电器产晶的可靠性设计 185

6.1 概述 185

6.2 电器产品的可靠性技术设计 186

6.2.1 阵额使用 186

6.2.2 贮备设计(冗余设计) 187

6.2.3 耐环境设计 188

6.2.4 耐热设计 190

6.2.5 耐振动设计 191

6.3 电器中机械构件的可靠性设计 192

6.3.1 基于应力←强度干涉模型的可靠性设计的基本原理 192

6.3.2 电器中杆件的可靠性设计 198

6.4 可靠性预计 200

6.4.1 系统的可靠性框图 201

6.4.2 串联系统的可靠性预计 202

6.4.3 并联系统的可靠性预计 203

6.4.4 n 个取h 系统的可靠性预计 204

6.4.5 串并联系统的可靠性预计 205

6.4.6 复杂系统的可靠性预计 207

6.5 可靠性分配 211

6.5.1 简单的可靠性分配方法(等分配法) 212

6.5.2 根据相对失效率进行可靠性分配 212

6.5.3 根据各组成单元的重要度及复杂度进行可靠性分配(AGREE分配法) 213

6.5.4 花费最小可靠性分配法 214

6.6 可靠性分析 214

6.6.1 失效模式和效应分析 214

6.6.2 故障树分析法 214

第7章 电器产品的可靠性增长技术 223

7.1 概述 223

7.2 电器产品可靠性增长理论 224

7.2.1 电器产品可靠性增长试验 224

7.2.2 电器产品可靠性数据的收集 225

7.2.3 电器产品可靠性增长管理 225

7.2.4 电器产品及设备的可靠性增长模型及参数估计方法 228

7.3 电器试验中的可靠性提升技术 241

7.3.1 概述 241

7.3.2 电器产品可靠性提升工作计划 241

7.3.3 电器试验中的可靠性提升工作 241

参考文献 248

附录1 函数表 250

附录2 x2分布下侧分位数x3p(f)表 251

附录3 标准正态分布函数数值表 255

索引 257 2100433B

河北工业大学电器研究所于20世纪70年代开始从事电器产品可靠性理论研究与工程应用的工作，本书的内容为该研究所四十多年来取得的研究成果的总结。国务院发布的质量发展纲要中提出了实施质量提升工程与可靠性提升工程，本书针对广泛应用于电力配电系统中的典型低压电器产品的可靠性问题进行了阐述。筒要介绍了电器产品的发展历史，阐述了电器可靠性的基础知识、电器产品的可靠性统计理论、电器产品的可靠性抽样理论及电器产品的可靠性试验技术，结合电器产品可靠性试验方法的国家标准介绍了典型电器产品的可靠性评价技术以及电器产品的可靠性分析、可靠性设计、可靠性制造、可靠性增长理论和技术以及可靠性提升技术。

1、环境对继电器可靠性的影响：继电器工作在GB和SF下的平均故障间隔时间最高，达到820000h，而在NU环境下，仅60000h。

2、质量等级对继电器可靠性的影响：当选用A1质量等级的继电器时，平均故障间隔时间可达3660000h，而选用C等级的继电器平均故障间隔时间为110000，其间相差33倍，可见继电器的质量等级对其可靠性能的影响非常大。

3、触点形式对继电器可靠性的影响：继电器的触点形式也会对其可靠性产生影响，单掷型继电器的可靠性都高于相同刀数的双掷型继电器，同时随刀数的增加可靠性逐渐降低，单刀单掷继电器的平均故障间隔时间是四刀双掷继电器的5.5倍。

4、结构类型对继电器可靠性的影响：继电器结构类型共有24种，不同类型均对其可靠性产生影响。

5、温度对继电器可靠性的影响：继电器工作温度范围在-25～70℃之间。随着温度的升高，继电器的平均故障间隔时间逐渐下降。

6、动作速率对继电器可靠性的影响：随着继电器动作速率的提高，平均故障间隔时间基本呈指数型下降趋势。因此，若设计的电路要求继电器的动作速率非常高，那么在电路维修时就需要仔细检测继电器以便及时对它更换。

7、电流比对继电器可靠性的影响：所谓电流比是继电器的工作负载电流与额定负载电流之比。电流比对继电器的可靠性影响很大，尤其当电流比大于0.1时，平均故障间隔时间迅速下降，而电流比小于0.1时，平均故障间隔时间基本不变，因此在电路设计时应选用额定电流较大的负载以降低电流比，这样可保证继电器乃至整个电路不因工作电流的波动而使可靠性降低。

管道系统可靠性评价是指将管道系统的失效事件以概率表达，用概率分析方法与可靠性理论评估其可靠程度的评价方法。由于设计是保证系统固有可靠性的关键，因此工程上把可靠性分析的重点放在设计阶段。大型输气管道均要进行设计可靠性评价。将输气管道分为线路、输气站、自动化及通信三个子系统,分别对其进行可靠性评价。

除了一般系统常用的故障率、有效度等可靠性指标外，输气管道还有一项特有内容：自救能力。它指事故后输气管道维持供气的能力及时间，它对保障供气安全有重要意义。2100433B

电力系统可靠性涉及可靠性管理和可靠性评估两个领域。电力可靠性管理主要是对已运行的电力系统及主要设备进行统计与管理，包括拟定电力行业可靠性管理的标准、准则；电力行业各项可靠性信息的采集、统计、分析；电力系统运行可靠性的监督等。

可靠性评估主要是研究电力系统可靠性评价的方法、模型，对电力系统扩展的设计方案进行可靠性与经济性比较分析等。 2100433B