摘要：随着我国电网行业建设规模的不断扩大以及社会生产生活对于电网稳定性需求的不断增强，当前高压SF6断路器作为国家电网建设中重要的元器件，其质量与可靠性也逐渐得到了业内人士的广泛重视。本文以我国高压SF6断路器的应用现状为线索，就其可靠性研究中存在的特点与难点进行简要分析，并根据其特点提出相应的优化措施，以期能够改善断路器的可靠性，促进行业的进步与发展。
关键词：高压SF6断路器；特点；可靠性分析
高压SF6断路器是实现电网核心控制的重要保护单元，其基本任务就是通过投切电力以及线路来实现对电网进行全面的管理与控制工作。在这个过程中，一旦电力设备与线路出现故障，高压SF6断路器就可以在最短的时间内实现故障的切除与隔离，不但能够有效降低故障带来的安全隐患，还可以在很大程度上保持电网其他部分不受到故障的波及，依然可以继续使用。
一、高压SF6断路器可靠性研究的重要性分析
可靠性是指某种设备或产品在规定的环境因素影响下能够完成的规定功能的和，从定量分析的角度进行分析和理解的，它更像是一个随着时间不断变化的概率值，这种值一方面是在研发以及设计生产中需要进行可靠性分析的因素，另一方面则是在产品生产完成后进行后期的实验数据收集以及运行数据反馈等方面的内容，而对于高压SF6断路器而言，由于该种设备在电网建设中具有十分重要的影响作用，同时发展的时间较长、技术较为稳定，应用也十分广泛，所以其可靠性判断倾向于第二种情况，所以对于高压SF6断路器进行可靠性研究具有较强的可行性。
二、高压SF6断路器可靠性特点分析
1.高度复杂的集成机械产品
在高压SF6断路器的设计与制造环节中我们发现，由于产品内部构造相对比较复杂，再加上涉及到多个专业门类，所以在制造过程中需要复杂的机械传动系统与绝缘和金属结构相结合才能够实现良好的开闭效果，过程中还需要合理的载流控制以及充分考虑电热灭弧室组成规则等等。而在这个过程中，多个学科与领域的交叉势必会增加断路器可靠性研究的难度，从而影响到后期可靠性设计的优化与判断。
2.失效分布类型广泛
从失效的分布类型上来看，由于高压SF6断路器由多种机械零件与电气元件组成，再加上内部运行过程中需要承受电应力、机械应力以及热应力等多种外界因素影响，而其失效的模式也多种多样，包括常规的疲劳、磨损以及化学腐蚀外，还有电烧蚀以及高温融化等形式，而在进行研究与监测时往往是多种因素交替影响，所以难以准确判断失效类型也是高压SF断路器可靠性判断中的特点之一。
3.故障模式多种多样
由于高压SF6断路器的内部构造十分复杂，再加上各个功能模块内部具有各自不同的故障模式，而经常会出现同一零部件同时在多个功能模块中担任不同任务的情况，其结果就是一旦零部件出现损坏，多个功能模块都会出现故障，而无法对不同的故障进行排除与机理判断也就成为了在所难免的问题，这也是当前高压SF断路器可靠性研究中最大的问题之一。
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三、高压SF6断路器可靠性难点分析
1.短路故障开合
在高压SF6断路器正常使用时，其开合短路故障具有相对较高的稳定性与安全性，但是在实际使用中我们发现，由于断路器的开断过程环节存在诸多影响因素，再加上机理十分复杂、繁琐，所以在工作中经常会出现不同的变化，而这些变化在某种程度上会严重影响到断路器开断的实际可靠性。而相应的可靠度随着时间与开端次数的不断增加也会出现一定的下降。
当前根据我国高压SF6断路器的开合能力研究现状来看，最为完善的评估机制就是通过依靠性试验来进行评估，一方面要求SF6断路器要符合国家相关技术标准，在一定的技术框架下开展实验，另一方面还要求关合开馆以及开断电力系统中不可避免的会出现一些故障，而对于这些故障如果能够进行及时排除则不会造成较大的问题，而一旦长期存在得不到清除就很有可能会造成可靠性下降甚至设备寿命下降。
2.绝缘性能
尽管当前我国高压SF6断路器设计水平已经接近国际主流水平，同时在绝缘结构设计上更是处于领先水平，但是由于在设计过程中受到有限元计算软件的影响，绝缘结构需要进行多次校核与优化，所以在实际应用过程中所出现的与绝缘结构设计相关的故障类型不在少数，这样一来就要求设计人员在进行断路器设计时要认真考虑绝缘结构与电厂数值之间的仿真计算关系，从而在根本上保障产品绝缘结构设计的整体安全性与可靠性。
另外，绝缘性能的设计与优化不单单依靠计算就可以解决，这一方面是由于在断路器开断过程中往往会受到静态电场分布具体情况的影响，再加上灭弧间隙的环境往往也比较复杂，经常会受到电弧以及离子的影响和作用，从而导致触头金属材料的融化与蒸发等等，在这一条件下实现绝缘具有较大的难度，需要进行全面的优化与设计才可以逐步实现。
3.机构与传动问题
机构与传动部分是高压SF6断路器完成其基本任务的基础环节，同时也是考核设计传动的动态稳定性的重要标志之一。在进行高压SF6断路器的可靠性评估时，首先要做到的就是对传动的设计环节进行可靠性评测，一般来说需要对高压SF6断路器的机械性能进行性能参量测试，包括断路器的机械寿命考核以及试验阶段的开和速度、时间、全行程以及开拒和同期等参数进行全面的记录与监测对比，最终选择更加科学合理的分合闸速度，这样一来不但可以优化机构与传统的设计水平，同时对于后期断路器的可靠性与稳定性也具有十分重要的影响作用。
总结
综上所述，作为实现电网稳定与质量控制全面提升的关键因素，高压SF6断路器可靠性的研究对于提升我国电网整体建设水平具有十分重要的影响作用。然而在实际研究过程中我们也发现了许多高压SF6断路器可靠性研究中的特点与难点，经过上文的介绍也希望能够为设计与技术开发人员提供新的思路与方法，尽快提升高压SF6断路器设计的整体可靠性，为我国电网整体稳定性建设作出积极的贡献。
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论文作者:杜志刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/3
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