GBZ 22200.8-2026《低压电器可靠性 第8部分：自动转换开关电器可靠性试验方法》

1GB/Z22200.8—2026《低压电器可靠性第8部分：自动转换开关电器可靠性试验方法》1范围本文件规定了自动转换开关电器(以下简称“ATSE”)与可靠性相关的指标，描述了可靠性试验方法、可靠性验证试验方案及试验程序、带电操作下可靠性试验方法。本文件适用于符合GB/T14048.11的额定电压交流不超过1000V(50Hz/60Hz),直流不超过1500V的ATSE产品的可靠性验证试验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T2900.99—2016电工术语可信性GB/T14048.1—2023低压开关设备和控制设备第1部分：总则GB/T14048.11—2024低压开关设备和控制设备第6-1部分：多功能电器转换开关电器GB/T19334—2021低压开关设备和控制设备的尺寸在开关设备和控制设备及其附件中作机械支承的标准安装轨GB/T22200.1—2025低压电器可靠性第1部分：通则3术语、定义和符号3.1术语和定义GB/T14048.11—2024和GB/T22200.1—2025界定的以及下可靠寿命reliablelife产品的可靠度减小到给定值所需的工作时间。平均寿命averagelife一批产品寿命的平均值。或不可修复的产品发生失效前的平均工作时间。失效时间timetofailure从第一次使用开始，直到失效的工作时间。2下列符号适用于本文件。B₁0:有10%的试品发生失效的寿命(可靠寿命)。F;:累积失效概率。n:试品数。n:成功率验证试验的截尾次数(截尾时间)。n2:单台样品成功率验证试验的截止次数(截止时间)。n:成功率验证试验的累积相关试验次数(累积相关试验时间)。R₁:不可接收的成功率。r:相关失效数。r1:拒动次数。r2:误动次数。T:失效率验证试验的累积相关试验时间(累积相关试验次数)。T.:失效率验证试验的截尾时间(截尾次数)。t₂:单台样品失效率验证试验的截止时间(截止次数)。m:威布尔分布中的形状参数的估计值。1:威布尔分布中的真尺度参数的估计值。4可靠性指标4.1一般要求ATSE将操作失效率等级、失/欠电压转换成功率等级作为其可靠性指标。当ATSE同时具有失电压转换及欠电压转换性能时，仅做欠电压转换试验。当ATSE同时具有自投自复、自投不自复功能注1:操作仅指机械操作(可以带或不带控制器进行操作)。注2:自投自复定义见GB/T14048.11—2024中C.2.1。注3:自投不自复定义见GB/T14048.11—2024中C.2.2。4.2操作失效率等级级的名称和最大失效率按表1。3表1ATSE操作失效率等级名称和最大失效率λmax单位为1/(10次)四级4.3失/欠电压转换成功率等级按不可接收的成功率R,的数值将失/欠电压转换成功率划分为五个等级(五级、四级、三级、二级、一级),失/欠电压转换成功率等级的名称和R₁的数值按表2。表2ATSE失/欠电压转换成功率等级名称和不可接收的成功率R₁失/欠电压转换成功率等级名称五级四级二级一级5可靠性试验方法5.1试验条件5.1.1试验环境条件操作可靠性试验、失/欠电压转换可靠性试验应在如下环境条件下进行：—--周围空气温度：15℃~25℃;——海拔：不超过2000m;—相对湿度：25%～75%;——污染等级：污染等级3。或按被试产品国家标准规定的使用环境条件或按制造商声明的使用环境条件进行。5.1.2试品安装条件试品安装应符合以下要求：a)试品按产品标准规定的正常工作方式安装；b)试品安装处的冲击和振动条件应符合产品标准的规定；c)试品安装面与垂直面的倾斜度应符合产品标准的规定；45.1.3试验电源试验电源应符合以下要求：a)频率为50Hz(60Hz)的正弦波电源，其频率允许偏差为±5%;b)直流电源可采用发电机、蓄电池电源或稳压电源，其纹波系数不应大于5%;若试验中不影响产品性能，可采用的三相全波整流电源，其纹波系数不应大于7%。5.1.4试验激励条件5.1.4.1一般条件进行可靠性试验时，按GB/T14048.11—2024中表11和表12规定的每小时操作循环次数进行。在每个操作循环期间，ATSE触头保持闭合的时间不应小于0.05s;由断路器派生的ATSE,不应大于5.1.4.2操作可靠性试验操作循环在额定控制电路电源电压及额定频率条件下进行，在操作循环总数的10%应进行操作范围极限的验证操作，即ATSE在规定的额定控制电路电源电压的110%和85%下各完成操作循环总数5%的次数。5.1.4.3失/欠电压转换可靠性试验失/欠电压转换可靠性试验按以下步骤进行。a)失电压转换可靠性试验1)自投自复ATSE应在电源I被监测的至少一相电压中断后按产品规定时间，从电源I转换至电源Ⅱ;并在电源I恢复正常时，ATSE应按产品规定时间返回至电源I;2)自投不自复ATSE应在电源I被监测的至少一相电压中断后按产品规定时间，从电源I转换至电源Ⅱ;当电源I恢复正常且电源Ⅱ中断时，ATSE应按产品规定时间返回至电源I。b)欠电压转换可靠性试验1)自投自复当电源I电压降低到制造商规定的电压范围后，ATSE应按产品规定时间，从电源I转换至电源Ⅱ;当电源I电压恢复正常时，ATSE应按产品规定时间返回至电源I;当电源I电压降低到制造商规定的电压范围后，ATSE应按产品规定时间，从电源I转换至电源Ⅱ;当电源I恢复正常且电源Ⅱ中断时，ATSE应按产品规定时间返回至电源I。5.2试品的准备试验中所用试品，应从在稳定的工艺条件下批量生产并经过出厂检验合格的产品中随机抽取，供抽样的产品数量不应小于试品数n的10倍。55.3试品的检测5.3.1操作可靠性试验的检测5.3.1.1试验前检测试验前先对试品进行开箱检测，检查试品的零部件有无损坏、断裂，剔除零部件损坏、断裂的试品，并按规定补足试品数，剔除掉的试品不计入相关失效数r内。5.3.1.2试验过程中检测试验过程中要对ATSE的操作可靠性进行检测。除非产品标准另有规定，应在试品每次操作循环的“闭合”状态维持时间的40%内与“断开”状态维持时间的40%内，检测接通时触头两引出端的电压降及断开时触头间的电压。5.3.1.3触头回路为检测主触头、辅助触头是否正常地工作，应分别将主触头、辅助触头接触头回路及辅助触头回路。触头回路宜采用：—-阻性负载，交流时cosφ=0.9～1.0,直流时t≤1ms。经制造厂同意，可采用不同于推荐值的其他负载，并加以说明。5.3.1.4试验后检测除非产品标准另有规定，试验后试品不应有下列现象：——-电动及手动操作机构不能正常工作；—--电气或机械连接的松动；——机械联锁功能的失效。GB/T14048.11—2024中9.2.4.1对转换开关电器(TSE)进行接通和分断能力试验，但只需要3次5.3.2失/欠电压转换可靠性试验的检测5.3.2.1失电压转换可靠性试验的检测5.3.2.1.1试验前检测按本文件5.3.1.1的规定。5.3.2.1.2试验过程中检测失电压转换可靠性试验按5.1.4.3的规定和要求进行验证。ATSE的试验电路按GB/T14048.11—2024中图2所示，与具有额定电压与额定频率的电源I和电源Ⅱ两条电路(空载)连接，ATSE应处于电源I位置。6a)自投自复当电源I被监测的其中一相或所有各相断电时，ATSE应从电源I转换至电源Ⅱ;当电源I恢复正常时，ATSE应返回至电源I位置。b)自投不自复当电源I被监测的其中一相或所有各相断电时，ATSE应从电源I转换至电源Ⅱ;当电源I恢复正常且电源Ⅱ中断时，ATSE应返回至电源I位置。此项试验应在依次断电的每个被监测的电源I导体上重复进行。每台试品失电压转换可靠性试验共进行n₂次循环，其中A、B、C相分别及同时断电各进行1次为1次循环。失电压转换可靠性试验应在操作可靠性试验前后各进行50%n;次。5.3.2.2欠电压转换可靠性试验的检测5.3.2.2.1试验前检测按本文件5.3.1.1的规定。5.3.2.2.2试验过程中检测欠电压转换可靠性试验按5.1.4.3的规定和要求进行验证。ATSE按5.3.2.1.2规定接线，依次将每相被监测的电源I导体上的电压降低至制造商的规定a)自投自复当电源I电压降低至制造商的规定值时，ATSE应从电源I转换至电源Ⅱ位置；当电源I电压恢复正常时，ATSE应返回至电源I位置。b)自投不自复当电源I电压降低至制造商的规定值时，ATSE应从电源I转换至电源Ⅱ位置；当电源I恢复正常且电源Ⅱ中断时，ATSE应返回至电源I位置。该操作每台试品进行nz次循环，其中A、B、C相分别及同时电压降低各进行1次为1次循环。欠电压转换可靠性试验应在操作可靠性试验前后各进行50%n次。5.4失效判据5.4.1操作可靠性试验的失效判据在操作可靠性试验过程中，当某试品出现下列任意一种情况时，即认为该试品发生失效：a)触头接通时其两引出端间的电压降超过触头回路开路电压的10%;b)触头断开时触头间的电压低于触头回路开路电压的90%;c)触头发生熔接或其他形式的粘接；d)无法进行额定控制电路电源电压下的转换操作；e)试品零部件有破坏性损坏、连接导线及零部件松动；f)在操作可靠性试验后，未失效的试品按5.3.1.4检验，其中任一项目的检测结果不符合产品标准的规定，即认为该试品失效，每台试品的相关失效数最多为1。5.4.2失/欠电压转换可靠性试验的失效判据5.4.2.1失电压转换可靠性试验的失效判据在失电压转换可靠性试验中，当某试品出现以下任意一种情况时，即认为该试品发生失效：7a)断开任意一相电源I电压时，ATSE在小于规定时间内转换至电源Ⅱ,此时认为该试品发生误动故障；超过规定时间后未转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障；b)同时断开各相电源I电压时，ATSE在小于规定时间内转换至电源Ⅱ,此时认为该试品发生误动故障；超过规定时间后未转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障；c)自投自复：当电源I恢复到正常电压范围时，ATSE在小于规定时间内返回至电源I,此时认为该试品发生误动故障；超过规定时间后未返回至电源I,则认为该试品发生拒动故障；d)自投不自复：当电源I恢复到正常电压范围且电源Ⅱ中断时，ATSE在小于规定时间内返回至电源I,此时认为该试品发生误动故障；超过规定时间后未返回至电源I,则认为该试品发生拒动故障。5.4.2.2欠电压转换可靠性试验的失效判据在欠电压转换可靠性试验中，当某试品出现以下任意一种情况时，即认为该试品发生失效：a)当电源I任意一相的电压降低至规定值，ATSE在小于规定时间内转换至电源Ⅱ,此时认为该试品发生误动故障；超过规定时间后未转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障；当电源I任意一相电压调整至高于设定值时，若ATSE转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生误动故障；当电源I任意一相电压调整至等于或低于设定值时，若ATSE拒绝转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障；b)当电源I各相电压同时降低至规定值，ATSE在小于规定时间内转换至电源Ⅱ,此时认为该试品发生误动故障；超过规定时间后未转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障；当电源I各相电压同时调整至高于设定值时，若ATSE转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生误动故障；当电源I各相电压同时调整至等于或低于设定值时，若ATSE拒绝转换至电源Ⅱ,则认为该试品发生拒动故障；c)自投自复：当电源I恢复到正常电压范围时，ATSE在小于规定时间内返回至电源I,此时认为该试品发生误动故障；超过规定时间后未返回至电源I,则认为该试品发生拒动故障；d)自投不自复：当电源I恢复到正常电压范围且电源Ⅱ中断时，ATSE在小于规定时间内返回至电源I,此时认为该试品发生误动故障；超过规定时间后未返回至电源I,则认为该试品发生拒动故障。5.5可靠性试验的试验装置ATSE可靠性试验装置应满足以下要求：a)具备逐次检测功能；b)当试品失效时，试验装置应自动停机、记录失效试品的编号及失效发生时的试验次数；c)进行程序控制，并能正确按照操作循环的顺序进行。宜采用微机进行控制、检测的可靠性试验装置(其原理框图见附录A图A.1、图A.2),也可采用其他合适的试验检测装置。6可靠性验证试验方案及试验程序6.1试验组成ATSE可靠性试验由操作失效率验证试验、失/欠电压转换成功率验证试验两部分组成。6.2可靠性验证试验方案ATSE的可靠性验证试验采用定时或定数截尾试验。8ATSE的操作失效率验证试验、失/欠电压转换成功率验证试验，其使用方风险率均为0.1。操作失效率验证试验抽样方案见表3,失/欠电压转换成功率验证试验抽样方案见表4。表3操作失效率验证试验抽样方案(β=0.1)效率等级1/10次四级表4失/欠电压转换成功率验证试验抽样方案(β=0.1)失/欠电压转换成功率等级n五级四级三级二级一级6.3可靠性验证试验程序6.3.1操作失效率验证试验程序操作失效率验证试验按下列程序进行：a)选定产品的操作失效率等级；b)选定允许失效数A。和截尾失效数r。(r.=A.+1),宜在2～5的范围内选择A。,不宜选c)根据选定的操作失效率等级和A。,由表3查出试验截尾次数T.;d)选定试品的试验截止时间t₂,t₂不应超过产品标准中规定的机械寿命次数；e)根据T.、Ae、t₂,由公式(1)确定试品数n:f)从批量生产的合格产品中随机抽取n个试品；g)按5.3.1的规定进行试验与检测，当某台试品的失效次数达到1次时，该试品应退出试验；h)统计相关失效数r及各失效试品的相关试验时间(失效发生时间),对试验后检测出的相关失效试品，其相关试验时间按试验结束时的时间计算；i)统计累积相关试验时间T;j)试验结果判定：9当相关失效数r未达到截尾失效数r。(即r≤A。),而累积相关试验时间T达到或超过了截尾时间T。,则判为试验合格(接收);当累积相关试验时间T未达到截尾时间T.,而相关失效数r达到或超过了截尾失效数r.(即r>A。),则判为试验不合格(拒收)。6.3.2失/欠电压转换成功率验证试验程序失/欠电压转换成功率验证试验按下列程序进行：a)选定产品的失/欠电压转换成功率等级；b)选定允许失效数A。和截尾失效数r。(r。=A.+1),宜在2～5的范围内选择A。,不宜选择c)根据选定的失/欠电压转换成功率等级和A。,由表4查出截尾次数n;d)选定试品的试验截止次数nz,一般选nz=30次；e)根据n(、nz及A。由公式(2)确定试品数n:f)由公式(2)计算的n若小于操作可靠性试验中的n,则本试验样品在操作可靠性试验中的样品中进行抽取；若由公式(2)计算的n大于操作可靠性试验中的n,超出部分从批量生产并经过出厂检验合格的产品中随机抽取(供抽样的产品数量不应小于超出部分的10倍);g)按5.3.2的规定进行试验与检测，当某台试品的失效次数达到1次时，该试品应退出试验；h)统计相关失效数r(r=r₁+r₂,式中r₁为拒动次数，r2为误动次数);i)统计累积相关试验次数n;j)试验结果判定：当累积试验次数n达到或超过了截尾次数n,相关失效数r未达到截尾失效数r。(即r≤A。),则判为试验合格(接收);相关失效数r达到或超过截尾失效数r.[即r(Ae)],而累积试验次数n未达到截尾次数n,则判为试验不合格(拒收)。7试验记录应对每一台试品建立一份试验记录，并按先后顺序在试品失效后进行试验数据记录，记录内容为：c)试验日期和试品数；d)试验环境条件；e)失效试品编号及相关试验次数；f)失效现象；g)失效分析与判断；h)试验人员。试验报告格式见附录B。8带电操作下可靠性试验方法与步骤关于确定带电操作下自动转换开关电器可靠性数据的步骤按附录C的规定。(资料性)ATSE可靠性试验装置原理框图推荐的ATSE可靠性试验装置的原理框图见图A.1、图A.2。电动操作机构试验控制柜配套阻性图A.1ATSE操作可靠性试验装置原理框图失电压调节单元采样单元电动操作机构图A.2ATSE失/欠电压转换可靠性试验装置原理框图(资料性)试验报告推荐的试验报告格式见表B.1、表B.2。表B.1操作可靠性试验(操作失效率验证试验)报告文档编号：生产日期试验地点试验日期试验目的等级次试验截止时间t₂次失效产品序号次失效现象失效原因累积相关试验次数T试验人员注：试验条件包括温度、湿度、气压、触头回路电源电压、负载性质、负载电流及ATSE类型表B.2失/欠电压转换可靠性试验(失/欠电压转换成功率验证试验)报告文档编号：生产日期试验地点试验目的次次失效产品序号次失效原因拒动次数r₁误动次数r₂试验人员试验负责人试验单位_(盖章)年月日(规范性)确定带电操作下自动转换开关电器可靠性数据的步骤本附录以自动转换开关电器电寿命试验监测数据为基础，规定了带电操作下自动转换开关电器可靠性数据的确定方法。明确了产品失效模式、试验负载条件、试验参数偏差要求及试验操作要求。规定了基于威布尔分布的中位秩线性回归分析方法，并给出完整试验分析示例。C.2以电寿命试验结果为基础确定可靠性数据的方法C.2.1一般方法在电寿命试验中，以对自动转换开关电器连续监测所得的结果为基础。发生一个或多个表C.1所列的故障情况，该台试品结束试验。表C.1自动转换开关电器的失效模式自动转换开关电器的失效特征断开失效断电后仍有电流存在闭合失效C.2.2负载条件试验应在所有主触头上进行，按GB/T14048.11—2024表4中给出的产品使用类别相对应的试验电流、电压倍数、功率因数(时间常数)、通电时间进行接通和分断。自动转换开关电器的接线应和正常使用时相同，并符合GB/T14048.11—2024中9.2.4.1.3和9.2.4.1.4给出的试验电路和操作要求。在试验过程中，应对试品的电压和电流进行实时监测。交流试验电源波形畸变因数不应大于5%,频率为50Hz或60Hz,频率允许偏差为±5%,试验电压允差为±5%,试验电流允差为±5%,功率因数允差为±0.05。直流试验电源的纹波系数不应大于5%,试验电压允差为±5%,试验电流允差为±5%,时间常数允差为±15%。试验时，按GB/T14048.11—2024中表11和表12规定的每小时操作循环次数进行。经制造厂同意，在不影响试品正常动作及不改变试品失效机理的条件下，允许采用不同于推荐值的操作频率，但应加以说明。若试品具有多种额定电压和额定电流，制造厂可自行选择试验的额定电压和额定电流。C.3威布尔分析