可靠性試驗(yàn)及可靠性評(píng)估技術(shù)

1、一文看懂可靠性試驗(yàn)(HALT)及可靠性評(píng)估技術(shù)什么是可靠性試驗(yàn)？可靠性試驗(yàn)是指通過試驗(yàn)測定和驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性。研究在有限的樣本、 時(shí)間和使用費(fèi)用下，找出產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)?？煽啃栽囼?yàn)是為了解、評(píng)價(jià)、分 析和提高產(chǎn)品的可靠性而進(jìn)行的各種試驗(yàn)的總稱。大部分人有一個(gè)認(rèn)識(shí)：提高產(chǎn)品的可靠性，會(huì)增加成本。為什么開展可靠性試驗(yàn)1、現(xiàn)階段，我國裝備與國際先進(jìn)設(shè)備相比，面臨一個(gè)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(cái)產(chǎn)損失。3、電力產(chǎn)品的新特點(diǎn)，給可靠性提出新的挑戰(zhàn)。4、“一帶一路”對(duì)中國產(chǎn)品走向世界提出了更嚴(yán)酷的可靠性需求。5、國家和大客戶對(duì)可靠性的需求和要求不斷增強(qiáng)。國家層面: 中國制

2、造2025明確提出：使重點(diǎn)產(chǎn)品的環(huán)境可靠性，使用壽命達(dá)到國際 同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。國家十三五科技規(guī)劃中，設(shè)立了繼電保護(hù)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(hù)入網(wǎng)檢測中，首次引入可靠性試驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)品可 靠性設(shè)計(jì)水平和壽命指標(biāo)。在關(guān)于新型一、二次設(shè)備（例如：電子式互感 器）的科研項(xiàng)目中，增加了可靠性驗(yàn)證和壽命評(píng)估等相關(guān)研究課題。南方電網(wǎng)：在自動(dòng)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(yàn)，明確選型原則。在配電自動(dòng)化終端方面深化研究，提出高可靠 免維護(hù)的目標(biāo)，并引入環(huán)境和可靠性理念和手段進(jìn)行驗(yàn)證。有哪些可靠性試驗(yàn)方法可靠性試驗(yàn)分類方法很多，可以從標(biāo)準(zhǔn)角度歸納并分

3、析。1、定時(shí)截尾試驗(yàn)定時(shí)截尾試驗(yàn)是指事先規(guī)定一個(gè)試驗(yàn)時(shí)間，當(dāng)試驗(yàn)達(dá)到所規(guī)定的時(shí)間就停 止。樣本中出現(xiàn)故障的樣品數(shù)是隨機(jī)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(yàn)截止時(shí)間為T0。按上述方法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，設(shè)出現(xiàn)故障的序號(hào)為r， 記錄第r個(gè)故障發(fā)生的時(shí)刻Tr。如果到規(guī)定的截尾時(shí)刻T0還沒有出現(xiàn)r 個(gè)故障，即TrT0則判定可靠性試驗(yàn)合格或接受；如果在規(guī)定的試驗(yàn)截 止時(shí)間T0以前，已出現(xiàn)r個(gè)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(píng)估案例三：HALT評(píng)估美國 OPS AlacarteReliability Consultants的 “HALT -to-AFR 計(jì)算器”，對(duì)被試對(duì)象在現(xiàn)場的實(shí)際失效率和MTBF進(jìn)行評(píng)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(yàn)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(huì)的密切配 合下，配電一二次專項(xiàng)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(gè)省/市和地區(qū)較 大規(guī)模試點(diǎn)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(yùn)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(jì)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(jī) 理；（3）為企業(yè)改進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)名稱GBA 293092012電工電子產(chǎn)品加速應(yīng)力試驗(yàn)規(guī) 程高加勃前逢導(dǎo)則HALT通用試驗(yàn)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(yàn)產(chǎn)品標(biāo) 淮國際和國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，振動(dòng) 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(tuán)銅禰5/酊網(wǎng)傳感器高加速壽命 (HALT) 1舫案#方案4、試驗(yàn)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(diǎn)喜幸點(diǎn)411低血夕擊應(yīng)V 力通過逐級(jí)贈(zèng)加試瞼應(yīng)力，晡定產(chǎn)品0筆1OI7G窗速 60C/min2高溫步進(jìn)應(yīng) 驗(yàn)通過逐瓣加試驗(yàn)應(yīng)力角定產(chǎn)品 極限。0C+200C,溫變 速率睡OV/Ein3振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)通過逐級(jí)增

7、加誦鯉力，晡定產(chǎn)品強(qiáng)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(yàn)的期望值，反映 出廠家在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，充分考慮了低溫和高溫適應(yīng)性，預(yù)留的設(shè)計(jì)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(yàn)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(yàn)的期望值，產(chǎn)品在高溫下的可靠性設(shè)計(jì)裕度有進(jìn)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(jì)裕度不 足。

8、原因可能包括兩個(gè)：（1）產(chǎn)品對(duì)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(duì)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(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：5個(gè)廠家的產(chǎn)品在振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力上均表現(xiàn)良好，操作極限 滿足HALT試驗(yàn)的期望值。經(jīng)過6軸隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境的規(guī)定時(shí)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(diǎn)也少，且處于固封 狀態(tài)，所以對(duì)振動(dòng)的適應(yīng)性較強(qiáng)。結(jié)果分析：配網(wǎng)傳感器壽命評(píng)估試驗(yàn)需求：產(chǎn)品的貯存和使用時(shí)間不小于20年；產(chǎn)品的年平均失效率為 0.2%。標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：（1）GB/T 2689.1-1981恒定

9、應(yīng)力壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)方法總則；（2）GB/T 2689.2-1981壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)的圖估計(jì)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(jì)累積失效率F（t）；（2）在威布爾概率紙上描點(diǎn)作圖；（3）利用威布爾概率紙進(jìn)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(yàn)方法：利用溫度試驗(yàn)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(yàn)組數(shù)和樣品數(shù)：恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)的組數(shù)選為1 組，20個(gè)樣品；試驗(yàn)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(yùn)行和各項(xiàng)性 能指標(biāo)是否正常，記錄相關(guān)參數(shù)跟檢測時(shí)間；試驗(yàn)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(shí)檢測試品運(yùn)行情況和各項(xiàng)性能指標(biāo)是否正常，記錄相關(guān)參數(shù) 跟 檢測時(shí)間；試品出現(xiàn)失效后，記錄相關(guān)參數(shù)跟檢測時(shí)間，繼續(xù)試驗(yàn)，直到失效 樣品數(shù)占投入樣品的比例不小于50%，停止試驗(yàn)。配網(wǎng)傳感器測試意義：首次引入HALT試驗(yàn)理念，快速驗(yàn)證10kV配網(wǎng)傳感器的可靠性設(shè)計(jì) 水平。首次借助加速試驗(yàn)理論和壽命評(píng)估模型，驗(yàn)證10kV配網(wǎng)傳感器的壽 命指標(biāo)。（3）為建立配網(wǎng)傳感器可靠性試驗(yàn)、評(píng)估和標(biāo)準(zhǔn)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?yàn)榕渚W(wǎng)一二次融合產(chǎn)品提供經(jīng)驗(yàn)支撐，助 推國家在配網(wǎng)方面的戰(zhàn)略部署。可靠性試驗(yàn)的驅(qū)動(dòng)力（1）第一驅(qū)動(dòng)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