漏电保护器可靠性验证试验方案

由生产者和使用者协商 , 规定 R 0 、 R1、 、 , 由 式( 2) 、 ( 3) 可确定总的试品数或总试验次数 n 及合 格判定数 A c , 就可以得到定数验证试验方案。试验 结束后, 当故障试品数或试品故障次数 r 不大于A c , 判为合格 , 否则判为不合格。表 1 列出了不同 及
462 525 587 648 926 1051 1175 1297
机床电器 2001 No. 5
标准 可靠性技术
标准 可靠性技术
漏电保护器可靠性验证试验方案
河北工业大学
摘要! 关键词
刘帼巾
陆俭国
李志刚
本文分析了漏电保护器的工作特点以及失效形式 , 提 出了以操作故障率和成 功率作为 漏电保护器 的 漏电保护器 可靠性 标准
可靠性指标 , 并提出了相应的可靠性验证方案。
机床电器 2001 No. 5
表 1 四参数成功率 验证试验方案
R0 0 9700 DR 1 5 1 75 2 00 3 00 4 00 5 00 0 9600 1 50 1 75 2 00 3 00 4 00 5 00
r n- r
= 0 05 = 0 05 = 0 01 = 0 10 n r RE n r RE 1720 835 519 158 85 59 1288 625 374 117 63 44 1014 486 298 93 50 34 64 34 23 9 6 5 64 34 22 9 6 5 63 33 22 9 6 5 1044 512 313 101 54 34 782 383 234 76 40 25 610 306 187 60 32 20 39 21 14 6 4 3 39 21 14 6 4 3 38 21 14 6 4 3
版社 , 1996 保护 类电 器的 可靠 性 指标 及其 验 证试 验理 论 分 ( 收稿日期 : 2001- 07- 02) 析 . 电工技术学报 , 1997 6
四、 结束语
本文分析了漏电保护器作为保护电器的工作特 点以及失效模式有误动和拒动以及操作故障 , 提出 了以操作故障率的大小和保护成功率的高低作为漏 电保护器的可靠性指标 , 提出了成功率等级和故障 率等级的划分 ; 并根据抽样理论提出了相应的可靠 性验证试验方案。
参考文献 1 陆俭国 2 李奎 电器可靠 性理论 及其 应用 北京 : 机械 工业 出
上闸, 电路不能接通; 漏电保护器在手动分闸操作时 不能分闸 , 电路不能断开。漏电故障是不频繁发生 的 , 且没有规律。有时漏电断路器在不长的工作时 间内就会动作 , 而有时在较长的时间如几年内都没 有发生漏电故障。
三、 漏电保护器可靠性指标及其可 靠性试验方案
考虑到漏电断路器作为保护电器的工作特点 及其拒动、 误动故障及操作故障这三类故障, 把漏电 保护可靠性成功率的大小和操作可靠性故障率的高 低作为漏电断路器的可靠性指标。对拒动、 误动故 障可采用保护成功率 R 的高低作为可靠性指标 ; 对 操作故障而言 , 可采用故障率 指标。 成功率是指产品在规定条件下完成规定功能的 概率 , 或在规定条件下试验成功的概率。对漏电断 路器而言 , 是指漏电断路器在工作期间不发生拒动 和误动的概率。在实际工作中, 我们对漏电断路器 提出可靠性要求, 即检验产品成功率是否满足要求。 由抽样理论可知: 当漏电断路器成功率高于可接受 成功率 R 0 时 , 要试验方案保证以较大的概率 ( 大于 1小, 的概率) 接收该批产品 , 保证生产者的风险较 称为生产者风险; 成功率小于不可接受成功率 的概 称为使用者风险。成功率抽检曲线如图 的大小作为可靠性
10 次 )
1 % 103 % 10 1 % 10-
- 4 4
对于寿命服从单参数指数分布 , 无替换的定数 截尾寿命试验为 : 当 n 个试品进行寿命试验, 到第 r 个试品故障 ( 失效 ) 时停止试验, 其寿命数 据为 t 1 , t 2 , & &, tr 。平均寿命的点估计值为:
r 1 ∀ ti + ( n - r ) tr ( 7) r i= 1 由于寿命服从单参数指数分布时, 故障率 与
表3
漏电保护器成功率等级名称和不可接收的成功率 R 1 成功率等级名称 一级 二级 三级 四级 五级 R1 0 99 0 98 0 97 0 96 0 95
值时 的成 功率 验 证试 验方 案。表中 D R = ( 1 R 1 ) / ( 1- R 0 ) , 一般称 D R 为鉴别比 ; r RE 为拒收故障 数, 它与 A c 关系为 rRE = A c + 1。 表 1 为四参数 R 0 、 R 1 、 、 条件下的成功率验 证试验方案, 既保证了使用方利益 , 也保证了生产方 利益。但由这些试验方案作出拒收/ 接收某批产品 所需的试品数都比较大, 试验费用因此也比较高, 在 实际应用中 , 生产厂家和用户都较难接受。在这种 情况下, 我们可根据两参数 R 1 、 来确定成功率验证 试验方案, 即根据式( 3) 及给定的 A c 值确定出 n 。表 2 为两参数 R 1、 条件下的成功率验证试验方案表。 本文推荐漏电保护器成功率等级可按不可接受 成功率 R 1 的数值分为五个等级 ( 一级、 二级、 三级、 四级、 五级 ) 。成功率等级和不可接受成功率 R 1 数 值见表 3 。
R1 0 95 0 96 0 97 0 98 0 99 nf
表2 Ac
两参数成功率验证试验方案 ( = 0 1) 1 77 96 129 194 388 2 105 132 176 265 531 3 132 166 221 333 667 4 158 198 265 398 798 5 184 230 308 6 209 262 349 7 234 292 390 8 258 323 431
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断路器的故障率大于不可接收故障率 概率接收 , 即 为是合格的, ∃
1
1
时, 应以小
时漏电断路器以
的概率被认
称为使用者风险率。
平均寿命 ! 互为倒数, 所以故障率的点估计值为 : 1 r ^= = r ( 8) ! ^ ∀ t i + ( n - r ) tr i=1 设 T 为总的试验时间 , 上式可表示为 : r ^= T 则 T = i= ∀1 ti + ( n - r ) tr
A r= 0
c
( 1- R 0) = 1R1) =
r
r
( 2) ( 3)
0 9500
1 50 1 75 2 00 3 00 4 00 5 00
∀
c
r n- r CnR 1 ( 1-
R 0 # # # 可接受成功率 R 1 # # # 不可接受成功率 # # # 生产者风险 # # # 使用者风险 Ac # # # 合格判定数 n r # # # 试品总数或总试验次数 # # # 故障试品数或试品故障次数
= 0 20 = 0 20 n r RE 450 237 150 47 24 19 337 161 98 35 18 14 269 129 78 28 14 11 17 10 7 3 2 2 17 9 6 3 2 2 17 9 6 3 2 2
图 1 成功率 抽检特性曲线
表示如下 :
A r= 0
∀ C nR 0
一、 前言
在日常生活中因电气设备使用不当或线路漏电 造成的电气事故时有发生, 低压配电系统线路的漏 电、 用电设备的漏电、 过载及短路或者接地电流流过 金属焊缝发热都可能导致火灾。据不完全统计 , 我 国每年有数千人死于触电事故 , 因漏电引起火灾造 成的经济损失达数亿元。防止因漏电而引起人身触 电以及因接地故障而使供电线路损坏甚至发生火灾 已成为当务之急。通过提高漏电保护器的可靠性 , 可以保证用电者的人身安全, 避免因漏电事故引起 的火灾造成的巨大经济损失。
故障率作为漏电断路器操作故障检测的可靠性 指标, 是指产品工作到 t 时刻后的单位时间内发生 操作故 障 的 概率。故 障 率抽 样 方案 的 接 收概 率 L ( ) 为:
A
c
L ( ) = r∀ Crn ( tg ) r ( 1- tg ) n =0
r
( 4)
操作可靠性检测的故障率抽样特性曲线可由图 2 表示。当故障率小于可接收的故障率 0, 漏电断 路器应该以较大概率接收, 即当 = 0 时被认为是 合格的概率是 1, 称为生产者风险率; 当漏电 # 11 #
R 1 时, 试验方案应保证以较小的概率 ( 低于 率 ) 接受 ,
1 所示。对于漏电断路器 , 一般采用定数验证试验 方案。定数验证试验方案的接收概率为:
A
c
n- r L ( R ) = r∀ Cr ( 1- R) r nR = 0
( 1)
接 收概率与 产品实际成功率 R 之 间的关系可
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表 4 漏电保护器故障 率等级名称和最大故障率 故障率等级名称 三级 亚四级 四级 最大故障率
m ax ( 1/ 3 max
0
1
2
3
4
5
6
7Hale Waihona Puke Baidu
8
2 3 3 89 5 32 6 68 7 99 9 27 10 53 11 77 13 0 7 68 13 0 17 7 22 3 26 6 30 9 35 1 39 2 43 3 23 0 38 9 53 2 66 8 79 9 92 7 105 3 117 7 130
表 5 故障率验证试验方案 ( = 0 1)
允许失效数 Ac 截尾时间 Tc 4 ( 10 次) 故障率等级 三 级 亚四级 四 级
∀ Cr n(
c
( 1-
n- r
=
0 1
# # # 可接收的故障率 # # # 不可接收的故障率
# # # 生产者风险率 # # # 使用者风险率 由生产者和使用者协商后 , 可确定 0 、 1 、 、 , 从而确定总的试品数或总试验次数 n 及合 格判定 数 A c, 试验结束后 , 当故障试品数或试品故障次数 r 不大于 Ac , 判为合格 , 否则判为不 合格。故障 率抽 样检查中常采用所谓 1 方案或 LTFR 方案 , 即只根 据给定的 1 、 值来确定故障率试验抽样方案。 我们可按最大故障率 max 的数值分为三个故障 率等级 ( 三级、 亚四级、 四级 ) , 故障率等级的名称和 最大故障率 max 的数值见表 4。
r
( 9) ( 10)
图 2 故障率 抽检特性曲线
上述 系式 :
0、 1、
、 四个参数间存在可得 下列关
A
1- r= ∀0 Cr n(
A r= 0
c
0 tg ) 1t g) r
r
( 1-
0 tg ) 1 tg )
n- r
=
( 5) ( 6)
因此, 当批产品的故障率 为所要鉴定的某故 障率等级的最大故障率 1 时, 可规定这种水平的产 品被判为接收的概率不要太大, 即 不应太大, 则 可得: A r c - T ( 1T ) 1 L ( 1) = r ∀ e = ( 11) = 0 r! 若作进一步变换可以得到: X2 1- ( 2A c + 2) T= ( 12) 2 1 若 1 用所定的故障率等级的最大故障率 max 替代 , 置信度 1- 用 0 9 代入 , 则可求得的 T 值即 为表 5 所示的故障率验 证试验方案中 的截尾时间 T c 。对于不同的 A c 值 , 可求得相应的 T c 值, 从而可 得出故障率验证试验方案, 如表 5 所示。
二、 漏电保护器的工作特性以及失 效模式
漏电保护器的完好状态是 : 当用电设备工作正 常, 没有发生漏电故障时 , 漏电保护部分不动作 ; 一 旦发生漏电故障时 , 漏电保护部分应迅速分开触头 切断电路, 以保护触电者的人身安全和避免因漏电 而造成的火灾。漏电保护器的技术性能主要有漏电 保护性能以及操作性能。 漏电保护器是不频繁动作的保护电器, 有三种 故障形式 : 一种是当发生漏电故障时, 漏电保护器不 能迅速、 可靠的动作, 即拒动; 这是危害性极大的故 障, 将使触电者的人身安全和用电设备得不到可靠 的保护。一种是没有发生漏电故障时, 漏电保护器 由于本身动作特性的改变或由于各种干扰信号而发 生误动作而将电路切断, 即误动; 误动故障导致用电 电路不应有的停电或用电设备不必要的切断, 这降 低了供电可靠性, 会造成一定的经济损失。还有一 种是操作故障, 漏电保护器在手动合闸操作时合不 # 10 #