电力系统中关于电气自动化设备可靠性的探讨

一、影响电气自动化设备可靠性的因素

（一）设备因素

电气自动化设备的结构设计和整体工艺水平对设备的可靠性起着决定性作用。在设计阶段，若未充分考虑实际应用环境和系统负载需求，容易导致设备在运行中产生局部过载、热积聚等问题[1]。制造过程中，如工艺控制不严、零部件装配精度不足或检验标准不严格，可能会埋下潜在的故障隐患。选材不当同样会影响设备的使用寿命，比如关键导电部件采用耐腐蚀性差的材料，会因氧化或腐蚀而引发电气故障。一些老旧设备因早期技术局限，在可靠性设计和冗余机制方面存在不足，难以适应现代电力系统复杂的运行环境。当设备使用年限超过设计寿命后，组件老化、绝缘性能下降、机械疲劳等问题将频繁出现，进而严重影响电力系统的整体稳定性。

（二）元件因素

电气自动化系统中大量应用电子元件，这些元件的性能和稳定性直接影响系统运行的可靠程度。质量不过关的继电器或接触器容易在频繁动作过程中发生触点烧蚀或吸合失败，造成控制回路异常。传感器精度不足、响应延迟或信号漂移，会引起系统判断失误，导致控制指令失效。可编程控制器（PLC）作为核心控制单元，其抗干扰能力、处理速度和程序稳定性对系统运行至关重要。若选型不当，如使用负载能力不足或存储空间有限的 PLC，可能在负荷变化时出现程序崩溃或运行中断。此外，元器件在长期运行中产生的热量也会影响其内部电子结构，尤其在未配备良好散热措施的情况下，更容易出现性能衰退甚至损坏，从而引起系统级故障。

（三）环境因素

电气自动化设备通常安装在变电站、配电室或工业现场，这些环境条件的变化对设备可靠性产生显著影响。在高温环境下，设备内部元件容易受热膨胀或老化，绝缘性能下降，从而增加故障率。湿度过高会导致电路板吸潮，金属部件锈蚀，进而引发短路、接触不良等问题。灰尘积聚在散热孔或通风口，会影响设备散热效率，使内部温度异常升高，影响元件正常运行。含有腐蚀性气体的工业环境则会加快导体氧化，降低导电性能，增加电阻损耗。设备长期处于震动或频繁启停的工作状态下，其连接件易松动、线路易断裂，继而导致通讯或信号故障。运维人员若未根据具体安装环境采取相应的防护措施，将严重制约设备的正常运行周期。

（四）磁场因素

在电力系统运行现场，强电设备、高压输电线路和大功率变压器产生的强电磁场会对周边电气自动化设备造成干扰。当设备布线未做屏蔽或接地措施不规范时，外部磁场可能通过感应耦合干扰信号线，导致控制系统接收到错误信息，进而引发误动作或系统中断。通信模块如位于强磁环境下，其数据传输功能可能受到影响，出现信号丢包、波形畸变等现象。对于部分以模拟量采集为主的设备，电磁干扰会造成采样值失真，影响监测与控制精度。设备间接接触磁场干扰也可能引起内部元件磁饱和或微电流偏移，从而影响整体工作稳定性。缺乏有效抗干扰设计的设备在这种环境中运行时间越长，发生控制异常的概率越高，严重时甚至引起保护装置拒动或误动。

（五）人为因素

人员在设计、安装、运行与维护各环节中的行为和管理方式，对设备可靠性产生深远影响。设计阶段若忽视系统整体性和冗余配置，可能导致关键设备一旦出现故障便无法切换备份，造成大面积停运。安装施工中，如接线图纸不清、端子排列混乱或接地方式不规范，极易埋下短路、反接等安全隐患。运行期间，操作人员若未严格遵守操作规程，进行带电作业或盲目切换控制模式，均可能引发突发事故。设备日常维护不及时，或者在例行检查中存在走过场的现象，也会导致小问题逐渐演变成系统级故障。管理层若未建立完整的责任制度和考核机制，员工安全意识薄弱，缺乏应急处理能力，将

进一步增加系统运行的不确定性。

二、电气自动化设备可靠性指标

（一）平均无故障时间

平均无故障时间（MTBF）是衡量电气自动化设备在正常运行条件下，连续无故障工作的平均时间[2]。该指标越高，表明设备的稳定性越强、故障发生的可能性越小。在长期运行的系统中，MTBF数据可用于预测设备的使用寿命和维护周期。设备制造商通常会依据历史试验数据或现场运行情况计算 MTBF，为运维人员提供检修参考。

（二）故障率

故障率是指单位时间内电气自动化设备发生故障的次数，反映设备在运行过程中发生故障的频繁程度。该指标常用于评估设备的运行可靠性和风险水平。故障率的高低直接影响系统的运维负担与故障响应能力，尤其在自动化程度高的电力系统中，频繁出现故障将严重干扰系统调度与控制。技术人员可通过收集运行数据，统计不同时间段内的故障数量，计算故障率，并据此调整运维计划或优化设备选型，以降低系统整体风险。

（三）维修时间

维修时间（MTTR）是指电气自动化设备发生故障后，从开始维修到设备恢复正常运行所需的平均时间。该指标体现设备的可维护性和维修效率，是评估运维体系反应能力的重要参考。MTTR 越短，说明故障处理速度越快，设备恢复运行所需时间越少，系统中断时间就越短。缩短 MTTR 不仅依赖技术人员的水平，还与备件供应、检修工具完备性和维修流程管理密切相关。

三、强化电气自动化设备可靠性的建议

（一）外部环境的保护

运维人员应根据设备类型和安装区域特点，合理选择设备的安装位置，避免阳光直射、雨水侵蚀和灰尘堆积[3]。工程技术人员需要设置有效的防尘、防潮和防腐蚀装置，保障设备长期处于清洁稳定的环境中。强电场区域应采用金属屏蔽、线路隔离等技术手段降低电磁干扰。

（二）人员的教育培训

企业管理层需制定明确的人才培训计划，定期组织运维人员参加电气安全、故障诊断、设备结构与应急操作等专项课程。培训应结合实际案例，提高员工的应急判断力和独立处理能力。在新技术设备投运前，应进行专项技术交底和演练，确保操作人员熟练掌握使用方法。

（三）元件的可靠性监测

技术部门应建设完善的在线监测系统，持续采集开关装置、断路器、通信模块等关键元件的运行状态和历史数据。运维人员根据数据变化趋势判断设备是否存在隐患，实现早预警、早处理。针对易损元件，需建立定期巡检与动态分析机制，科学评估其寿命状态。

四、结论

电力系统的稳定运行依赖于电气自动化设备的高可靠性支撑。随着电网结构日益复杂和智能化水平不断提高，设备可靠性管理面临更高要求。加强对影响因素的分析，健全可靠性评价体系，采取有针对性的技术与管理手段，有助于提升系统整体运行效率与安全水平。

参考文献

[1] 杨光, 高康康, 吴家蔚. 电力系统中关于电气自动化设备可靠性的探讨[J]. 电工材料,2025,(03):99-102.

[2] 宋章兴.关于电气自动化设备可靠性测试方法的探讨[J].冶金管理,2022,(05):88-90.

[3] 李博.电气自动化控制设备进行可靠性测试的分析[J].建筑与预算,2019,(08):79-81.