漏电断路器性能退化试验研究

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漏电断路器作为低压配电系统中保证用电人员生命财产安全的保护电器,具备高可靠性、寿命长的特点。传统的寿命试验周期长,试验费用高,短期内不能够获得足够的失效数据对漏电断路器进行可靠性分析,如果能够对漏电断路器施加高应力,加快其性能退化过程,将可以大大缩短试验周期,仅利用加速退化数据建立退化模型即可完成漏电断路器的可靠性预测。因此,漏电断路器的性能退化试验研究以及分析不同应力之间的性能退化规律,对漏电断路器进行可靠性预测具有重大意义。本文以电子式漏电断路器为研究对象。(1)设计了以温度为加速应力的恒定加速退化试验,确定了特征退化量、失效阈值、试验周期等试验参数,采用Arrhenius模型作为加速模型,对漏电断路器进行加速退化试验,获取剩余动作电流的加速退化数据;(2)以加速性能退化数据为基础,建立了漏电断路器的性能退化轨迹,得出各加速应力漏电断路器的剩余动作电流整体呈下降趋势,各周期内剩余动作电流的退化增量具有随机性;(3)将各周期内剩余动作电流的退化量进行累积,对分段退化量进行正态分布检验,验证了其符合Wiener过程,建立了基于Wiener过程的性能退化模型,以漏电断路器剩余动作电流退化量首次达到失效阈值作为失效判据,根据一元线性Wiener过程首次达到失效阈值的时间分布为逆高斯分布,推导得到剩余寿命的概率密度函数和可靠度函数,再利用极大似然估计方法进行参数估计,建立了漏电断路器的剩余寿命预测模型,预测出各加速应力下漏电断路器的剩余寿命;(4)利用灰色模型作为Wiener过程预测的补充与佐证,通过残差检验、关联度检验、后验差检验验证了灰色模型的精度,预测出漏电断路器的伪失效寿命,将灰色模型与Wiener过程相互结合进行综合预测,得到各加速应力下的伪失效寿命,通过Arrhenius加速模型,利用最小二乘法估计,预测出漏电断路器正常情况下的使用年限。
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