电气设备全寿命周期管理探讨

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1、电气设备全寿命周期管理探讨摘要：随着电网结构的扩延和城乡电网改造力度的加大,供电企业中电力一次设备的安装、检修、运行维护及其技术管理的工作量十分巨大,存在着一次设备检修安装人员数量不足和工作量太大的问题。现行的电力一次设备定期检修、到期必修方式,与大部分设备状态良好之间的矛盾,越来越突出,也难以实现供电企业节能增效的目标。本文从分析设备管理现状入手,提出了以电力一次设备状态为基础的全寿命周期组合化管理体系。关键字：电气设备寿命设备失效机理1．电器设备损坏原因分析电子电气系统及其所属设备，在规定的贮存条件下长期贮存、定期检测，需要时短期一次使用。那么，长期贮存过程，设备在温度、湿度、时

2、间三因素的作用下，贮存寿命究竞有多长?设备的贮存失效模式是什么?与之相应的失效机理和应力作用关系如何?在基本弄清这些问题之后，本文论证的焦点是：对造成设备失效(故障)的应力能否提高，以便模拟并加速贮存试验，为寻求设备的贮存寿命而缩短贮存试验时间。电子电气设备由大量的元器件、零件、材料所组成对温度加速试验的研究，必须以失效机理为核心，将元器件、零件、材料的失效微观本质与宏观的失效模式相结合。外部应力和时间是诱发失效的外部因素。应力、失效机理、失效模式之间存在着密切的关系。但由于事物的复杂性，不同应力可以诱发不同的失效机理，而同一失效机理也可由不同的应力所诱发。由于构成电子电气设备的元器

3、件、零件、材料的多样性，本文只能归纳描述。2．贮存过程设备失效机理的研究2．1单独温度对电子电气设备失效机制的分析构成设备的电子电气元器件、零件、材料在贮存过程发生失效，是由于氧化、析出、电气性能变化、热老化、扩散、蒸发、疲劳等原因。一般说来，当元器件、零件、材料的这些有害反应发展到一定限度的时候，失效随之发生。而由它们构成的设备表现为性能参数变化、绝缘性能降低、结构连接件损坏等。温度对退化所起的作用，通常以阿伦尼斯模型来描述。此模型的基础是化学反应原理和实践经验的总结。现在我们要讨论的问题是：在库房贮存温度下，电子电气设备是否按阿伦尼斯模型而老化?a．构成电子电气设备的元器件、零件

4、、材料的活化能E对贮存寿命的影响，在常温下E大的元器件、零件、材料构成的设备，寿命也就愈长。b．化学稳定的物质在常温下不易退化。因此，对活化能较高的物质，在贮存温度下就很难活化由它们构成的元器件，零件和设备就不易退化。从以上讨论得出，贮存过程单独温度因素对设备寿命影响的结论如下：a．不是所有的电子电气设备在贮存状态下，都按照阿伦尼斯方程在贮存温度作用下而老化具体设备要具体分析b．部分构成设备的元器件、零件、材料有老化现象。在单一贮存温度作用下的贮存寿命是很长的。纯粹的热退化过程一般是很慢的。c．由构成设备的元器件、零件、材料的自身物理化学性能所决定的短寿命设备，不属随温度老化的失效机

5、理。这里不予讨论。2．2温度对贮存寿命试验能否加速对于符合随温度老化的元器件、零件、材料来说，由经验可知，温度每提高10℃，寿命就相继缩短了1／2~1t3。这一关系称为“1O℃法则”。然而对具体的电子电气设备能否进行温度加速贮存试验，要对构成设备的元器件、零件、材料的化学物理性能和失效机理作具体分析，从中找出贮存温度是否是引起性能退化的主要因素。原因是：a．在贮存温度下，元器件、零件、材料的纯粹热退化过程一般是很慢的有些材料的热退化只有在特别高的温度下才会发生。b．电子电气设备整体进行温度加速贮存试验温度的提高受制备工艺的限制，如有些粘接件的温度不得高于90℃。较低的加速温度不能激发

6、元器件、零件、材料的热退化效应这样的加速贮存试验效果是不明显的。c．要分析设备中能发生热退化的关键元器件、零件、材料对设备性能和对贮存寿命的影响。只要该部位符合阿伦尼斯模型，该设备就可进行温度加速贮存试验。例如，航空陀螺电机DT一2A的寿命与轴承润滑脂的化学反应有关。而该反应率与温度的关系既符合阿伦尼斯模型，又是影响陀螺电机性能的关键。该陀螺电机整体进行温度加速贮存试验就是很切合实际的。2．3湿度对电子电气设备贮存寿命的影响贮存中的设备，湿气通过吸附、凝露、吸入、渗透四种方式进入元器件、零件、材料之中，它对产品的危害有直接作用和间接作用贮存期间构成设备的电子元器件、零件、材料可能出现

7、的失效模式和原因，根据美国“环境科学协会和我国部分统计资料，归纳如下：a．塑料封装韵电子元器件(晶体管，双极型和CMOS集成电路等微电子器件)，长期贮存时，压倒一切的重要因素是制备期间带进的化学污染和吸入的湿气。水气是影响长期贮存可靠性的最重要因素。因为潜在关键部位的制造疵点，包括制备过程残留的化工物质、各种化学污染、颗粒物质、易碎材料的裂纹。这些本来存在疵点的部位随着贮存过程而吸入水气，增加了离子杂质的运动能力，使微电路腐蚀。水气和某些残留化学物质的作用