摘要:首先介紹了低壓電器可靠性的定義、低壓電器可靠性的重要性和研究意義以及可靠性的發(fā)展歷史，然后介紹了國內(nèi)外低壓電器可靠性工作概況以及取得的成果，最后對低壓電器可靠性工作進行了展望．

關(guān)鍵詞:低壓電器；可靠性；概況

0 前言

低壓電器的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要組成部分．產(chǎn)品的質(zhì)量嚴格說起來應(yīng)包括其性能及可靠性兩個方面，一個產(chǎn)品盡管其性能指標很高，但若其可靠性不高的話，就不能算是一個質(zhì)量好的產(chǎn)品．一個自動控制系統(tǒng)的可靠性基本上取決于該系統(tǒng)所用元件的可靠性，同時，系統(tǒng)的可靠性一般隨系統(tǒng)中所用元件的數(shù)量增加而下降．隨著系統(tǒng)向大型化方向的發(fā)展，一個自動控制系統(tǒng)所用元件的數(shù)量越來越多，只要其中一個元件發(fā)生故障，一般就可導(dǎo)致整個自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障，而可能造成重大經(jīng)濟損失，所以自動控制系統(tǒng)中所用的電氣元件的可靠性就顯得越來越重要^[1,2]． 電力系統(tǒng)與低壓配電系統(tǒng)中使用了各種低壓電器，如果這些低壓電器發(fā)生故障就導(dǎo)致電力系統(tǒng)與低壓配電系統(tǒng)發(fā)生故障而造成停電事故，甚至會危及供電線路和用電設(shè)備的安全，它所造成的經(jīng)濟損失將更為巨大．因此，開展各種低壓電器的可靠性研究與應(yīng)用工作具有十分重要的意義．

可靠性技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來的一門新技術(shù)．可靠性研究始于美國，在20世紀40年代美國深入開展電子元件和電子設(shè)備的可靠性研究，并制訂了有關(guān)可靠性管理、可靠性設(shè)計及可靠性試驗等方面的標準．到20世紀60年代，美國在電子產(chǎn)品的可靠性研究方面已逐漸成熟，這對提高美國電子產(chǎn)品的可靠性起了很大作用．美國從20世紀70年代起可靠性工作逐漸擴展到機械、電力、電工及化工等工業(yè)部門．美國是世界上從事可靠性研究最早、范圍最廣、最有成效的國家．原蘇聯(lián)、日本、德、英、法等國在美國之后也積極開展了可靠性工作，并取得了不少進展．

1 國外低壓電器可靠性工作概況^[3]

1.1 可靠性標準的制訂

國外的電氣公司與各種國際機構(gòu)（如IEC、IEEE等）中，可靠性工作都很受重視，一些著名的電氣公司都設(shè)有可靠性管理部門或設(shè)有專職的可靠性工程師．有些產(chǎn)品已規(guī)定了可靠性指標，有些產(chǎn)品雖還未規(guī)定可靠性指標，但在公司內(nèi)部已開展可靠性研究工作，產(chǎn)品可靠性的高低已成為國外各公司間競爭的重要手段．IEC在1965年成立了技術(shù)委員會TC56（可靠性與維修性技術(shù)委員會），至今已發(fā)布了不少關(guān)于可靠性與維修性方面基礎(chǔ)性或共性的標準：如IEC300《可靠性與維修性管理》、IEC605《設(shè)備可靠性試驗》與IEC706《維修性導(dǎo)則》． 在電器產(chǎn)品可靠性標準的制訂方面，還開展得不夠系統(tǒng)、明確、完整，如IEC255電氣繼電器標準中的IEC255-0-20《電氣繼電器的觸點性能》、IEC25-0-10《電子元件質(zhì)量評價系統(tǒng)在有或無繼電器上的應(yīng)用》及IEC255-19《機電式有或無繼電器的質(zhì)量評價》等標準未包含可靠性的內(nèi)容；IEC SC41A在l988年6月發(fā)出46號文件，僅提出現(xiàn)在有IEC標準的基礎(chǔ)上應(yīng)補充“應(yīng)用于小電流的有或無繼電器的可靠性試驗”,2002年發(fā)布的標準IEC60050-444“電工術(shù)語基本繼電器”的444-07節(jié)中僅列入了12條關(guān)于可靠性方面的術(shù)語．

1.2 可靠性試驗研究^[4]

美國、日本在繼電器的可靠性壽命試驗中已普遍采用電子計算機進行控制．美國、日本等國家都在對電器產(chǎn)品加速壽命試驗的模式、方法及數(shù)據(jù)分析方法進行研究．例如，日本以負載電壓及負載電流為加速變量進行了開關(guān)的加速壽命試驗，根據(jù)試驗結(jié)果算出了不同負載電壓和負載電流值時的加速系數(shù)．

1.3 可靠性物理的研究

國外是從20世紀60年代才開始研究可靠性物理的，美國空軍ROME航空發(fā)展中心在20世紀60年代初首先開始對現(xiàn)場失效的元器件進行失效分析．J．Vaccro首先提出用“失效物理學(xué)”這一概念來研究元器件的可靠性，1962年起美國每年召開一次“失效物理”會議，從1967年起改稱“可靠性物理”會議．可靠性物理學(xué)的研究是提高產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)性措施．美國、日本等國家對可靠性物理的研究都很重視．

1.4 可靠性學(xué)術(shù)會議

國外在可靠性學(xué)術(shù)交流方面也很活躍，涉及到可靠性的國際學(xué)術(shù)會議有：IEEE霍姆電接觸會議（每年召開一次）；國際電接觸會議（每兩年召開一次）；國際可靠性物理會議（每年召開一次）；國際可靠性與維修性會議（每年召開一次）．

2 國內(nèi)低壓電器可靠性工作概況

原機械工業(yè)部對電器產(chǎn)品的可靠性工作十分重視，早在1980年原機械工業(yè)部電工局委托河北工業(yè)大學(xué)舉辦了兩期電器新技術(shù)學(xué)習班，可靠性技術(shù)是其中主要內(nèi)容之一．1983年l0月成立了中國電工技術(shù)學(xué)會電工產(chǎn)品可靠性研究會，在該學(xué)會組織下開展了電工產(chǎn)品可靠性研究工作與學(xué)術(shù)交流活動，并多次舉辦電工產(chǎn)品可靠性學(xué)習班及電工行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)干部可靠性研討班，對我國電工行業(yè)的可靠性工作起了一定的促進作用．原機械工業(yè)部曾多次召開可靠性工作會議，部署在機電行業(yè)中開展“限期考核機電產(chǎn)品可靠性指標”工作，從1986～1991年發(fā)布了7批（共1189種規(guī)格）限期考核可靠性指標的機電產(chǎn)品清單，其中包括繼電器、接觸器、變壓器、量度繼電器、電動機、電力電子器件等產(chǎn)品，這對推動我國電工產(chǎn)品的可靠性工作有很大作用．1994年原機械工業(yè)部又召開機械工業(yè)可靠性工作會議，會上提出可靠性必須從產(chǎn)品設(shè)計抓起，并規(guī)定凡是列入部或省市機械廳局開發(fā)計劃和重大技術(shù)裝備攻關(guān)的項目，應(yīng)加強可靠性設(shè)計和試驗研究工作，要求在立項時提出可靠性設(shè)計目標和攻關(guān)內(nèi)容，產(chǎn)品鑒定或項目驗收時應(yīng)對可靠性目標進行審核評定．會上還決定在機電產(chǎn)品中進一步開展可靠性認定工作． 從20世紀80年代中期至今，我國電器可靠性研究與應(yīng)用方面大致做了以下工作．

2.1 電器可靠性研究方面

河北工業(yè)大學(xué)、上海電器科學(xué)研究所、成都機床電器研究所、許昌繼電器研究所及廣州電器科學(xué)研究院等單位與企業(yè)相結(jié)合，從20世紀80年代中期開始，以產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式開展了電器可靠性研究工作．通過理論分析及大量試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析了產(chǎn)品的失效機理，對產(chǎn)品設(shè)計及制造工藝提出了改進措施，使這些產(chǎn)品的可靠性得到較大提高，取得了一定成效．

2.2可靠性學(xué)術(shù)組織的建立與國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流方面

1984年建立了中國電工技術(shù)學(xué)會電工產(chǎn)品可靠性研究會，從1994年起河北工業(yè)大學(xué)擔任該研究會的理事長單位，秘書處也設(shè)在河北工業(yè)大學(xué)．該研究會從l998年至今已經(jīng)過兩次換屆，我校連續(xù)3屆擔任理事長單位．在這l0年中，除成功舉辦5屆全國電工產(chǎn)品可靠性學(xué)術(shù)年會外，2004年及2007年陸儉國教授作為會議主席成功組織舉辦了第1屆、第2屆“電工產(chǎn)品可靠性與電接觸國際會議”，會議論文全部被ISTP收錄，第2屆會議的29篇論文同時被SCI、EI收錄．IEEE TC-1的副主席、國際電接觸顧問委員會主席等國外著名專家參加了該會議，IEEE TC-1發(fā)表了該會議的信息及詳細報道，兩屆國際會議均受到國內(nèi)外同行著名專家的高度評價，進一步提高了我校在國內(nèi)高校及學(xué)術(shù)界的影響．2009年l0月中旬將主辦第3屆“電工產(chǎn)品可靠性與電接觸國際會議”．

2.3 電器可靠性標準的制訂

河北工業(yè)大學(xué)作為負責單位，于2007年制訂了6個主要電器產(chǎn)品可靠性試驗的行業(yè)標準，在此基礎(chǔ)上于2O08年制訂的8個電器產(chǎn)品可靠性試驗的國家標準（見表1）已由國家批準發(fā)布^[5-11]，研制的執(zhí)行這些標準的可靠性試驗設(shè)備達到國際先進水平，已廣泛應(yīng)用于我國電器行業(yè)．外，為國家電器此質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心等十多個單位建立了電器可靠性試驗室，促進了全國電器行業(yè)的科技、經(jīng)濟發(fā)展，為我國電器行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了理論和技術(shù)支持，為我國經(jīng)濟發(fā)展做出了貢獻．

2.4 可靠性試驗裝置的研制^[12-17]

河北工業(yè)大學(xué)建立了電器研究所檢測中心，該檢測中心于2001年5月通過了中國實驗室國家認可委員會的認可，它是國內(nèi)電器行業(yè)唯一通過國家認可的電器可靠性檢測機構(gòu)，具有進行有關(guān)電器可靠性認證試驗的資格，并研制了微機控制的繼電器、接觸器可靠性試驗裝置（見圖）、小型斷路器可靠性試驗裝置（見圖2）、剩余電流動作保護器可靠性試驗裝置（見圖3）、塑殼斷路器可靠性試驗裝置（見圖4）、過載繼電器可靠性試驗裝置（見圖5），作為第一完成單位完成的成果“低壓電器試驗技術(shù)與檢測技術(shù)的研究”獲2OO2年度國家科技進步二等獎．

2.5 電器可靠性設(shè)計研究

河北工業(yè)大學(xué)等單位在電器電磁系統(tǒng)與觸頭的可靠性設(shè)計方面已開展了研究，在1988年美國繼電器年會與1994年第l7屆國際電接觸會議上發(fā)表了其初步研究成果．河北工業(yè)大學(xué)與清華大學(xué)合作完成的科研項目“電工設(shè)備現(xiàn)代設(shè)計理論與試驗研究”中對電器電磁系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計方法進一步作了研究．以河北工業(yè)大學(xué)為第一完成單位的科研成果“低壓電器可靠性設(shè)計與檢測技術(shù)的研究”獲 得了2000年度國家科技進步二等獎．

2.6 保護電器可靠性設(shè)計研究^[17]

針對保護電器可靠性研究難度大，國際權(quán)威機構(gòu)IEEE雖作了斷路器可靠性的調(diào)查報告，但未能提出可靠性指標及評估方法的狀況．河北工業(yè)大學(xué)創(chuàng)造性地提出成功率作為保護電器主要可靠性指標與成功率驗證試驗方案，首次出版了專著《低壓保護電器可靠性理論及其應(yīng)用》，解決了上述難題．根據(jù)此理論成果，在國內(nèi)外首次負責制訂了主要低壓保護電器的可靠性行業(yè)標準，由國家發(fā)改委批準發(fā)布，以河北工業(yè)大學(xué)為第一完成單位的成果“低壓保護電器關(guān)鍵技術(shù)的研究及其應(yīng)用”獲2008年度國家科技進步二等獎．

3 低壓電器可靠性工作的發(fā)展前景與展望

我國電器產(chǎn)品可靠性研究雖然在上述幾方面做了一些工作，取得了一些進展，但由于我國電器產(chǎn)品可靠性研究工作起步較晚，不少電器產(chǎn)品，在新產(chǎn)品開發(fā)時尚未認真開展可靠性設(shè)計與可靠性制造，特別是我國電器行業(yè)的大多數(shù)企業(yè)對可靠性工作還重視不夠，可靠性工作尚未認真開展，我國電器產(chǎn)品的可靠性水平還普遍低于發(fā)達國家產(chǎn)品的可靠性水平． 在市場經(jīng)濟競爭中，以優(yōu)取勝，以質(zhì)量與可靠性取勝，必將成為共識．我們不僅要開發(fā)高性能的電器產(chǎn)品，而且要開發(fā)出高可靠性的電器產(chǎn)品，這將是我國電器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，特別是我國已加入WTO在國際上面臨更大的競爭，可靠性工作更顯得重要．相信在電器產(chǎn)品可靠性學(xué)術(shù)機構(gòu)、電器科研機構(gòu)及電器行業(yè)的共同努力下，我國電器產(chǎn)品可靠性研究與應(yīng)用工作一定會更好地開展．可以預(yù)見，在二十一世紀中，我國低壓電器產(chǎn)品的可靠性水平一定會得到大幅度的提高，以振奮我國低壓電器民族工業(yè)．

參考文獻：

[1]何國偉．電子產(chǎn)品的質(zhì)量管理和可靠性［M]．北京：科學(xué)出版社，1983．

[2]鹽見弘．可靠性工程基礎(chǔ)［M]．北京：科學(xué)出版社，l983．

[3]陸儉國，蘇秀蘋．電器電磁系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計理論與應(yīng)用［M]．北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[4]松本順一，張明曦．開關(guān)壽命試驗加速評價的研究［J]．低壓電器，1985（1）49-51．

[5]GB/Tl5510一2008，控制用電磁繼電器可靠性試驗通則［S]．

[6]GB/Z222000—2008，小容量交流接觸器的可靠性試驗方法[S]．

[7]GB/Z222001—20080，接觸器式繼電器可靠性試驗方法[S].

[8]GB/Z222002—2008，家用和類似用途的剩余電流動作斷路器的可靠性試驗方法[S]．

[9]GB/Z222003—2008，家用和類似用途的過電流保護斷路器的可稚性試驗方法[S].

[10]GB/Z222004—2008，過載繼電器可靠性試驗方法[S].

[11]GB/Z222004—2008，塑料外殼式斷路器可靠性試驗方法[S]．

[l2]LuJianguo.Riliability Design of Electromagnetic System on Relay [A].Proceedings of 36th Relay Conf[C].Oklahoma,1988.

[13]駱燕燕，陸儉國，李志剛．小型斷路器可靠性試驗分析[J]．機床電器，2O01（3）：6-8

[14]劉幗巾，陸儉國，王曉宏，等．剩余電流動作保護器可釋性試驗方法與試驗裝置的研究[J]．低壓電器，2002（5）:74-77．

[15]LuJianguo,Du Tai-hang,Luo Yan-Yan.Study on the instantaneous protection reliability of low voltage circuit breakers[J].Journal of Zhejiang university:Science A,2007,8（3）:370-377.

[16]趙靖英，劉幗巾，王海濤，等．過載保護繼電器中的可靠性驗證試驗[J]．繼電器，2O06，34（19）：85-88

[17]陸儉國，王景芹．低壓保護電器可靠性理論及其應(yīng)用[f]．北京：機械工業(yè)出版社，2004．

國內(nèi)外低壓電器可靠性概況及其發(fā)展前景