В среднем для выключателей всех классов напряжения первоначальными причинами отказов являются механические дефекты (70,3 %) электрические в главных цепях (10,6%) и электрические во вспомогательных и цепях управления (19,1 %). Первоначальные причины неисправностей, вызванных теми же дефектами, распределяются следующим образом: 85,6; 2,7 и 11,7% соответственно. Таким образом, механические дефекты обусловливают подавляющее большинство отказов и неисправностей. В табл. 7 приведены основные причины, определяющие возникновение дефектов в среднем для выключателей всех классов напряжения. Более подробно эти вопросы рассмотрены в [1, 9, 10, 11].
Поскольку основная первопричина отказов и неисправностей выключателей — механические дефекты, то один из главных путей повышения надежности — улучшение механических характеристик наиболее слабых узлов и ужесточение контроля технологии изготовления.
До последнего времени стандарты МЭК и национальные стандарты предусматривали нормированные испытания на механическую стойкость выключателей высокого напряжения не менее 1000 циклами ВО (включить-отключить без тока в главной цепи). С целью повышения механической надежности в 70-е годы были внесены предложения увеличить число испытаний на механическую стойкость до 10 000 циклов. Италия, Франция и Япония приняли это предложение в качестве метода, иллюстрирующего высокую механическую надежность. Однако, по мнению большинства специалистов, для выключателей на напряжения 63 кВ и выше достаточен объем испытания 2000 циклов ВО. При этом учитываются следующие соображения: из-за относительно малой тиражности выключателей этих классов напряжения типовым (квалификационным) испытаниям обычно подвергается один образец, в редких случаях — несколько.
Как показали японские специалисты, испытание одного образца 10 000 операций ВО адекватно испытаниям пяти образцов 2000 операций и подтверждает этот механический ресурс с вероятностью 604-5%.
В обычных сетевых условиях выключатели этих классов напряжения выполняют в среднем не более 32 операций ВО в год (табл. 6), а для 95 % всех установленных выключателей — не выходит за предел 80 операций ВО в год.
Таблица 7
Причины отказов и неисправностей | Доля | Доля неисправностей % |
конструктивные | 22,65 | 22,65 |
Производственные | 22,65 | 22,65 |
Неправильный монтаж | 9,3 | 10,7 |
Недостаточность инструкций | 0,7 | 0,3 |
Невыполнение инструкций | 1,2 | 0,2 |
Неправильное техническое обслуживание | 8,1 | 4,5 |
Эксплуатация при условиях, выходящих за рамки предписанных | 4,8 | 0,7 |
Неизвестные | 30,6 | 30,8 |
Таким образом, для 95 % выключателей механический ресурс 2000 операций ВО обеспечивает межремонтный период не менее 25 лет. Значительное увеличение количества операций ВО одного или нескольких образцов при квалификационных или типовых испытаниях не может подтвердить с высокой степенью надежности гарантируемую наработку на отказ, в эксплуатации выключателей серийного выпуска, так как при этих испытаниях не учитывается возможное влияние технологических и производственных отклонений (они составляют около 23 % всех причин отказов, табл. 7), влияние атмосферных условий, условий эксплуатации, монтажа, технического обслуживания и т. д. Поэтому в настоящее время в стандарте МЭК и многих национальных стандартах нормированное число циклов ВО при испытаниях и соответственно механический ресурс до первого ремонта выключателей на напряжение 63 кВ и выше установлен 2000 операций ВО. При этом имеется в виду, что при исследовательских испытаниях и испытаниях опытных образцов выключателей и их сборочных единиц число операций ВО достигает 10 000 и более. Для увеличения механической надежности ужесточаются требования к типовым квалификационным испытаниям. Увеличено требуемое количество циклов ВО при минимально допустимых температурах окружающей среды и максимально допустимых температурах нагрева контактной системы. Разрабатываются новые методики проведения испытаний на надежность по механическому ресурсу.
