可靠性試驗及可靠性評估技術(shù)

1、一文看懂可靠性試驗(HALT)及可靠性評估技術(shù)什么是可靠性試驗？可靠性試驗是指通過試驗測定和驗證產(chǎn)品的可靠性。研究在有限的樣本、 時間和使用費用下，找出產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)?？煽啃栽囼炇菫榱私?、評價、分 析和提高產(chǎn)品的可靠性而進行的各種試驗的總稱。大部分人有一個認識：提高產(chǎn)品的可靠性，會增加成本。為什么開展可靠性試驗1、現(xiàn)階段，我國裝備與國際先進設(shè)備相比，面臨一個重要問題：長期質(zhì) 量的差距。2、產(chǎn)品可靠性不足引發(fā)事故，造成生命財產(chǎn)損失。3、電力產(chǎn)品的新特點，給可靠性提出新的挑戰(zhàn)。4、“一帶一路”對中國產(chǎn)品走向世界提出了更嚴酷的可靠性需求。5、國家和大客戶對可靠性的需求和要求不斷增強。國家層面: 中國制

2、造2025明確提出：使重點產(chǎn)品的環(huán)境可靠性，使用壽命達到國際 同類產(chǎn)品先進水平。國家十三五科技規(guī)劃中，設(shè)立了繼電保護可靠性技術(shù) 和應(yīng)用的研究課題。大客戶層面：國家電網(wǎng)：在就地化保護入網(wǎng)檢測中，首次引入可靠性試驗，驗證產(chǎn)品可 靠性設(shè)計水平和壽命指標。在關(guān)于新型一、二次設(shè)備（例如：電子式互感 器）的科研項目中，增加了可靠性驗證和壽命評估等相關(guān)研究課題。南方電網(wǎng)：在自動化產(chǎn)品入網(wǎng)檢測中，要求廠家開展和提供關(guān)鍵元器件可 靠性試驗，明確選型原則。在配電自動化終端方面深化研究，提出高可靠 免維護的目標，并引入環(huán)境和可靠性理念和手段進行驗證。有哪些可靠性試驗方法可靠性試驗分類方法很多，可以從標準角度歸納并分

3、析。1、定時截尾試驗定時截尾試驗是指事先規(guī)定一個試驗時間，當試驗達到所規(guī)定的時間就停 止。樣本中出現(xiàn)故障的樣品數(shù)是隨機的，事先無法知道。案例：假設(shè)在一批數(shù)量為N的產(chǎn)品中，任意抽取數(shù)量為n的樣本，規(guī)定試驗截止時間為T0。按上述方法進行可靠性試驗，設(shè)出現(xiàn)故障的序號為r， 記錄第r個故障發(fā)生的時刻Tr。如果到規(guī)定的截尾時刻T0還沒有出現(xiàn)r 個故障，即TrT0則判定可靠性試驗合格或接受；如果在規(guī)定的試驗截 止時間T0以前，已出現(xiàn)r個故障，即Tr111.liiltk-I-11K34-IK5NI AN *17TH*M3771 EKSMbIT-Kr21 Hi斜配2miK-i?11LK廿卜JIM|gEl加JI

4、CI7Jig1：曲事II? Ilmt竣1做小;gc66*因而陽1商1國1:4 日.mieHMIlj IWia- i 1MkIhJ .*6*ij m0.55改心(3 725II站知91.伽誓垸他蹄:i. ft*撤半麻fLi膈.背朗踮此用鏘宅廊掀中1瞬陷3? 11 21 fa 用 JT 20 13、評估案例三：HALT評估美國 OPS AlacarteReliability Consultants的 “HALT -to-AFR 計算器”，對被試對象在現(xiàn)場的實際失效率和MTBF進行評估，方便用戶甄別不同廠家產(chǎn) 品的優(yōu)劣屬性和程度，篩選優(yōu)秀供應(yīng)商。配網(wǎng)傳感器HALT試驗1、測試背景近年來，在國家電網(wǎng)公

5、司的關(guān)心支持和電力行業(yè)智能配電專委會的密切配 合下，配電一二次專項工作組積極開展了有關(guān)工作，組織有關(guān)科研單位和 生產(chǎn)企業(yè)研制開發(fā)了 12kV智能配電柱上開關(guān)，并且在多個省/市和地區(qū)較 大規(guī)模試點應(yīng)用，在支撐精益化線損管理、就地故障處理和專業(yè)化運維等 方面取得了較為明顯的成效。2、測試目的（1）摸底配電網(wǎng)10kV交流傳感器的可靠性設(shè)計水平；（2）分析產(chǎn)品在不同環(huán)境和應(yīng)力條件下的失效規(guī)律、失效模式和失效機 理；（3）為企業(yè)改進和完善產(chǎn)品提供依據(jù)，提升產(chǎn)品性能和可靠性。3、樣品信息標準名稱GBA 293092012電工電子產(chǎn)品加速應(yīng)力試驗規(guī) 程高加勃前逢導(dǎo)則HALT通用試驗方法和要 求1GB/T 3

6、49862017產(chǎn)斜速法加速S踽翊JIH 1/HALTi熠產(chǎn)颯籍綴HALT曜高稿聘偷 腰求3/福特、通用、西門子、索尼、 華為等企業(yè)HALT試驗產(chǎn)品標 淮國際和國內(nèi)經(jīng)驗，振動 甄散郭瞅穗求4T/ZDG 0182018配電網(wǎng)1GW及20kV交流傳感 器技術(shù)條件團銅禰5/酊網(wǎng)傳感器高加速壽命 (HALT) 1舫案#方案4、試驗方案序市場廠就廠宗已廠幕Q薄膜電容林柱)陶衲容閔料】【咀N色型)：薄明點喜幸點411低血夕擊應(yīng)V 力通過逐級贈加試瞼應(yīng)力，晡定產(chǎn)品0筆1OI7G窗速 60C/min2高溫步進應(yīng) 驗通過逐瓣加試驗應(yīng)力角定產(chǎn)品 極限。0C+200C,溫變 速率睡OV/Ein3振動步進應(yīng)通過逐級增

7、加誦鯉力，晡定產(chǎn)品強度5 G m -7 5 G m s C ;頻率 1Hz-WOOOHz;六她溫度應(yīng)力測試結(jié)果:裁目的廠家E：低溫操作極限和高溫操作極限均滿足HALT試驗的期望值，反映 出廠家在設(shè)計產(chǎn)品時，充分考慮了低溫和高溫適應(yīng)性，預(yù)留的設(shè)計裕度較 大，在快速溫變和低溫環(huán)境下表現(xiàn)出很好的可靠性。廠家D：在低溫操作極限滿足HALT試驗的要求，在快速溫變和低溫環(huán)境 下表現(xiàn)出較好的可靠性；高溫操作極限雖符合T/CES 018-2018的要求， 但低于HALT試驗的期望值，產(chǎn)品在高溫下的可靠性設(shè)計裕度有進一步提 升的空間。其余廠家：在-40 C和+80 C溫度下失效，反應(yīng)出產(chǎn)品可靠性設(shè)計裕度不 足。

8、原因可能包括兩個：（1）產(chǎn)品對低溫和高溫的適應(yīng)性不夠，精度受溫度 影響較大；（2）產(chǎn)品對60C以上的溫度變化率適應(yīng)性差，精度受影響 大，且產(chǎn)品出現(xiàn)功能紊亂，在溫度穩(wěn)定后無法恢復(fù)正常。振動實驗結(jié)果：5個廠家的產(chǎn)品在振動步進應(yīng)力上均表現(xiàn)良好，操作極限 滿足HALT試驗的期望值。經(jīng)過6軸隨機振動環(huán)境的規(guī)定時間測試，這些 傳感器產(chǎn)品的精度未受到明顯影響?？赡艿脑颍簜鞲衅鞅旧黼娮釉骷伲瑑?nèi)部的焊接點也少，且處于固封 狀態(tài)，所以對振動的適應(yīng)性較強。結(jié)果分析：配網(wǎng)傳感器壽命評估試驗需求：產(chǎn)品的貯存和使用時間不小于20年；產(chǎn)品的年平均失效率為 0.2%。標準依據(jù)：（1）GB/T 2689.1-1981恒定

9、應(yīng)力壽命試驗和加速壽命試驗方法總則；（2）GB/T 2689.2-1981壽命試驗和加速壽命試驗的圖估計法（用于威布 爾分布）；（3）T/ZDG 018-2018配電網(wǎng)10kV及20kV交流傳感器技術(shù)條件。數(shù)據(jù)分析與結(jié)果判定：（1）統(tǒng)計累積失效率F（t）；（2）在威布爾概率紙上描點作圖；（3）利用威布爾概率紙進行分析，可以得到：a.確定產(chǎn)品的失效分布規(guī) 律；b.確定產(chǎn)品的壽命特征值（中位壽命、特征壽命、可靠壽命等）。試驗方法：利用溫度試驗箱為被測樣品施加恒定溫度應(yīng)力環(huán)境加速應(yīng)力試驗組數(shù)和樣品數(shù)：恒定應(yīng)力加速壽命試驗的組數(shù)選為1 組，20個樣品；試驗樣品采用同一批次生產(chǎn)的；應(yīng)力水平：恒定溫度應(yīng)力

10、選為90C；加速系數(shù)取AF=25=32 ；將試品放入指定溫度箱并安裝固定好，上電檢查試品運行和各項性 能指標是否正常，記錄相關(guān)參數(shù)跟檢測時間；試驗從常溫開始，緩慢增加(避免溫度沖擊)到指定溫度應(yīng)力值(90C)，保持相應(yīng)恒定溫度應(yīng)力值，誤差不超過5K;定時檢測試品運行情況和各項性能指標是否正常，記錄相關(guān)參數(shù) 跟 檢測時間；試品出現(xiàn)失效后，記錄相關(guān)參數(shù)跟檢測時間，繼續(xù)試驗，直到失效 樣品數(shù)占投入樣品的比例不小于50%，停止試驗。配網(wǎng)傳感器測試意義：首次引入HALT試驗理念，快速驗證10kV配網(wǎng)傳感器的可靠性設(shè)計 水平。首次借助加速試驗理論和壽命評估模型，驗證10kV配網(wǎng)傳感器的壽 命指標。（3）為建立配網(wǎng)傳感器可靠性試驗、評估和標準體系積累數(shù)據(jù)，篩選優(yōu) 質(zhì)產(chǎn)品及供應(yīng)商。（4）積極探索，從可靠性領(lǐng)域為配網(wǎng)一二次融合產(chǎn)品提供經(jīng)驗支撐，助 推國家在配網(wǎng)方面的戰(zhàn)略部署?？煽啃栽囼灥尿?qū)動力（1）第一驅(qū)動力是企業(yè)；（2）需要用戶的要求和引導(dǎo)；（3）需要行業(yè)的刺激和