繼電保護裝置壽命分析及壽命影響機理的探討

摘 要：隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要性逐漸提升，電網(wǎng)作為國家基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分，受到了現(xiàn)代社會和人民的高度關(guān)注。繼電保護裝置是電網(wǎng)能夠正常運行的基本保障，其合理使用能夠有效提升電力系統(tǒng)的運行效率，確保整個電網(wǎng)的運行安全。文章將針對繼電保護裝置的壽命和壽命影響機理進行深入分析。

關(guān)鍵詞：繼電保護裝置；壽命分析；壽命影響機理

前言

繼電保護是國家電網(wǎng)能夠安全運行的基本保障，其可靠性將會直接影響電力系統(tǒng)和相關(guān)精密設(shè)備的穩(wěn)定使用。繼電保護裝置是確保繼電保護使用效果的裝置，主要分為硬件部分和軟件部分兩個方面。其中繼電保護裝置中的硬件部分在使用的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)老化、故障等各種情況，在一定程度上降低了繼電保護裝置的使用效果，還會影響繼電保護裝置的使用壽命。

1 繼電保護裝置的壽命分析

一般情況下，繼電保護裝置的使用年限為12年，但是在實際使用過程中經(jīng)常會受到各種外界因素的影響，在一定程度上縮短了繼電保護裝置的使用壽命，影響了繼電保護裝置的實際應(yīng)用效果，還需要針對繼電保護裝置的使用壽命、所處環(huán)境等各方面因素進行分析。圖1為常見的繼電保護裝置。

圖1 常見的繼電保護裝置

1.1 浴盆曲線分析

繼電保護裝置產(chǎn)生故障的階段分為三個部分，將不同階段連接在一起會形成浴盆的形狀，所以，繼電保護裝置的故障分析也叫作“浴盆曲線分析”。繼電保護裝置故障的第一階段是早期故障階段，通常都是因為繼電保護裝置在試運行的過程中沒有準(zhǔn)確操作而形成的；第二階段是偶然故障階段，從整體角度來看，繼電保護裝置的運行相對比較穩(wěn)定，偶爾會存在一些小問題，并不會影響繼電保護裝置的正常使用；第三階段是損耗故障階段，這一階段繼電保護裝置的使用壽命開始出現(xiàn)縮短的情況，嚴(yán)重影響了繼電保護裝置的使用效果[1]。

1.2 加速壽命分析

壽命試驗是常用的繼電保護裝置壽命分析方式，其試驗過程中會消耗大量的時間，并且投入的經(jīng)濟成本也比較高。加快壽命試驗是一種能夠快速進行繼電保護裝置壽命檢測的方式，在原有壽命試驗的基礎(chǔ)上進行改良，在不引入失效機理的前提下，對繼電保護裝置的老化速度進行加速，進一步明確繼電保護裝置的使用壽命，能夠直接了解到繼電保護裝置在使用的過程中存在的問題，并且針對其問題進行設(shè)計方案的調(diào)整，為繼電保護裝置使用的穩(wěn)定性提供基本保障。

1.3 平均故障時間

對于一個可以修復(fù)的繼電保護裝置來說，假設(shè)兩個突發(fā)故障之間的平均工作時間為MTBF，繼電保護裝置發(fā)生故障的概率為MTBF的倒數(shù)。但是，該數(shù)值在實際應(yīng)用中只起到參考的作用，并不能夠代表繼電保護裝置的使用壽命[2]。MTBF的計算公式為：

MTBF=T=1/r=（■ r）-1

2 繼電保護裝置的壽命影響機理分析

2.1 溫度、濕度的影響

從溫度的角度來看，繼電保護裝置內(nèi)部元件多為集成電路，每一個集成電路上又包含了若干個元件，當(dāng)繼電保護裝置溫度升高的時候，集成電路表面的溫度也會隨之升高，加快了表面元件的老化速度，繼電保護裝置在實際應(yīng)用過程中很容易出現(xiàn)故障，縮短了繼電保護裝置的使用壽命。因此，電力企業(yè)在設(shè)計繼電保護裝置的時候，應(yīng)該從低功耗和散熱性的角度進行分析，避免繼電保護裝置在使用過程中出現(xiàn)內(nèi)部溫度過高的情況。另外，還應(yīng)該在繼電保護裝置中安裝溫度報警元器件，一旦繼電保護裝置在實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)溫度超過元器件額定值的時候，需要采取有關(guān)措施對繼電保護裝置進行降溫處理[3]。從濕度的角度來看，濕度是影響繼電保護裝置使用壽命的另一個自然環(huán)境因素，當(dāng)繼電保護裝置中的元件處于潮濕環(huán)境的時候，就會產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)等方面的變化，進一步加重了繼電保護裝置內(nèi)部元件老化的情況。電力企業(yè)可以采用硅橡膠涂抹覆蓋的方式來提升元件對潮濕環(huán)境的抵抗能力，從而確保繼電保護裝置的使用壽命。

2.2 開關(guān)電源故障的影響

繼電保護裝置的故障中有46%都是由于開關(guān)電源故障引起的，是繼電保護裝置出現(xiàn)故障的關(guān)鍵因素，在一定程度上降低了繼電保護裝置的使用壽命。造成開關(guān)電源故障的主要原因是電解電容容量不高和二極管故障，一旦開關(guān)電源出現(xiàn)故障，整個電力系統(tǒng)都要全部斷電，才能夠進行開關(guān)電源的更換。目前，電力企業(yè)所使用的開關(guān)電源實際壽命與廠家提供的使用壽命相差比較大，開關(guān)電源故障的現(xiàn)象頻繁發(fā)生。電力企業(yè)應(yīng)該選擇散熱性能好、通風(fēng)機箱良好的開關(guān)電源，進一步提升繼電保護裝置的使用壽命。

2.3 電磁干擾的影響

電磁波會對機械設(shè)備的使用造成一定程度的影響，不用類型的裝置所產(chǎn)生的干擾也不盡相同，是一種不可控的自然因素。變電站周圍存在著大量的電磁場，而這些電磁場的存在會給繼電保護裝置的使用造成一定的電磁干擾，如果不能及時對變電站周圍的電磁干擾進行優(yōu)化處理，就會大大降低繼電保護裝置的使用壽命，無法保證繼電保護裝置的使用效果。因此，電力企業(yè)應(yīng)該制定具體的措施進行變電站周圍電磁干擾的解決，從根源上降低電磁干擾的強度。同時，還可以結(jié)合變電站電磁干擾的實際情況調(diào)整繼電保護裝置的角度，進一步提升繼電保護裝置二次設(shè)備的抗干擾能力。

3 結(jié)束語

綜上分析可知，電網(wǎng)作為國家基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分，其安全使用不僅能夠推動我國經(jīng)濟建設(shè)的穩(wěn)定發(fā)展，還能夠確保電力企業(yè)供電的持續(xù)性，繼電保護裝置是確保電網(wǎng)能夠正常運行的基本保障，能夠在一定程度上提高電力系統(tǒng)的運行效率，確保電網(wǎng)運行的安全性。繼電保護裝置使用壽命的研究是確保其能夠正常使用的有效手段，通過對各種影響機理的分析來明確延長繼電保護裝置使用壽命的方式，最大限度地發(fā)揮出繼電保護裝置在國家電網(wǎng)發(fā)展中的重要作用。

參考文獻

[1]權(quán)曉艷.繼電保護裝置壽命分析及壽命影響機理研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，17：51-52.

[2]黃崢.繼電保護裝置壽命分析及壽命影響機理的探討[J].電子測試，2016，21：172-173.

[3]王建國.繼電保護裝置壽命分析及壽命影響機理[J].低碳世界，

2014，21：65-66.

作者簡介：夏幫強（1975，11-），男，湖北襄陽人，工程師，大專，近年從事繼電保護維護與調(diào)試。