HALT应用实例——配网传感器HALT试验与寿命评估试验

来源：EPTC

作者：陈光华

配网传感器HALT试验　　

测试背景

　　近年来，在国家电网公司的关心支持和电力行业智能配电专委会的密切配合下，配电一二次专项工作组积极开展了有关工作，组织有关科研单位和生产企业研制开发了12kV智能配电柱上开关，并且在多个省/市和地区较大规模试点应用，在支撑精益化线损管理、就地故障处理和专业化运维等方面取得了较为明显的成效。

测试目的

　　（1）摸底配电网10kV交流传感器的可靠性设计水平；

　　（2）分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律、失效模式和失效机理;

　　（3）为企业改进和完善产品提供依据，提升产品性能和可靠性。

样品信息

试验方案

温度应力测试结果

　　●厂家E：低温操作极限和高温操作极限均满足HALT试验的期望值，反映出厂家在设计产品时，充分考虑了低温和高温适应性，预留的设计裕度较大，在快速温变和低温环境下表现出很好的可靠性。

　　●厂家D：在低温操作极限满足HALT试验的要求，在快速温变和低温环境下表现出较好的可靠性；高温操作极限虽符合T/CES 018-2018 的要求，但低于HALT试验的期望值，产品在高温下的可靠性设计裕度有进一步提升的空间。

　　●其余厂家：在-40℃和+80℃温度下失效，反应出产品可靠性设计裕度不足。

原因可能包括两个：

　　（1）产品对低温和高温的适应性不够，精度受温度影响较大；

　　（2）产品对 60℃以上的温度变化率适应性差，精度受影响大，且产品出现功能紊乱，在温度稳定后无法恢复正常。

振动实验结果

　　5个厂家的产品在振动步进应力上均表现良好，操作极限满足HALT试验的期望值。经过6轴随机振动环境的规定时间测试，这些传感器产品的精度未受到明显影响。

可能的原因：

　　传感器本身电子元器件少，内部的焊接点也少，且处于固封状态，所以对振动的适应性较强。

结果分析

配网传感器寿命评估试验

需求

　　产品的贮存和使用时间不小于20年；产品的年平均失效率为0.2%。

标准依据

　　（1）GB/T 2689.1-1981 恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则；

　　（2）GB/T 2689.2-1981 寿命试验和加速寿命试验的图估计法（用于威布尔分布）；

　　（3）T/ZDG 018-2018 配电网10kV及20kV交流传感器技术条件。

数据分析与结果判定

　　（1）统计累积失效率F(t)；

　　（2）在威布尔概率纸上描点作图；

　　（3）利用威布尔概率纸进行分析，可以得到：a. 确定产品的失效分布规律；b. 确定产品的寿命特征值（中位寿命、特征寿命、可靠寿命等）。

试验方法—利用温度试验箱为被测样品施加恒定温度应力环境

　　（1）加速应力试验组数和样品数：恒定应力加速寿命试验的组数选为 1组，20个样品；试验样品采用同一批次生产的；

　　（2）应力水平：恒定温度应力选为90℃；加速系数取AF=25=32；

　　（3）将试品放入指定温度箱并安装固定好，上电检查试品运行和各项性能指标是否正常，记录相关参数跟检测时间；

　　（4）试验从常温开始，缓慢增加（避免温度冲击）到指定温度应力值 （90℃），保持相应恒定温度应力值，误差不超过±5K;

　　（5）定时检测试品运行情况和各项性能指标是否正常，记录相关参数 跟检测时间；

　　（6）试品出现失效后，记录相关参数跟检测时间，继续试验，直到失效样品数占投入样品的比例不小于50%，停止试验。

配网传感器测试意义

　　（1）首次引入HALT试验理念，快速验证10kV配网传感器的可靠性设计水平。

　　（2）首次借助加速试验理论和寿命评估模型，验证10kV配网传感器的寿命指标。

　　（3）为建立配网传感器可靠性试验、评估和标准体系积累数据，筛选优质产品及供应商。

　　（4）积极探索，从可靠性领域为配网一二次融合产品提供经验支撑，助推国家在配网方面的战略部署。

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