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摘要：为了避免液压弹簧操动机构的漏油及频繁打压故障状态不断发展，恶性循环导致开关设备的分合能力被影响。针对一起组合开关弹簧液压操作机构频繁打压故障,分析了频繁打压的危害及故障原因,给出了频繁打压故障的现场处理方法与流程。
关键词:频繁打压;分析;处理
统计数据表明，65%的高压断路器故障是由操作机构异常引起的，其中，液压操作机构频繁打压是常见故障之一。
一、基本结构和工作原理
1.操作机构组成及功能。HMB-4型操作机构采用模块式结构，所有液压控制和操作功能都集成在金属模块中，用法兰径向安装在工作缸周围，模块与工作缸间用密封联结件作为液压油通道，具有结构紧凑、可靠性高、传动效率高等优点，其主要部件按功能分为五大模块，操作机构结构如图1所示。
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五大模块的功能如下：（1）充压模块主要包括电动机、液压柱塞泵和齿轮传动装置等，电动机将电能转变成机械能，再转换成液压能。（2）储能模块主要包括储压器及储压活塞等，储能活塞作用于碟簧上，通过压缩碟簧储能。（3）工作模块主要包括工作缸、活塞杆和阻尼系统，采用常充压差动式结构，高压油恒作用于有杆侧。（4）控制模块主要包括电磁阀及换向阀等，可控制断路器的分合动作，调节断路器的分合速度。（5）监测模块主要包括行程开关、碟簧压缩量信号指示器和压力释放阀等，监测并控制碟簧的储能情况，行程开关控制油泵启停。
2.机构工作原理。机构储能。电动机启动后带动液压泵运转，液压泵输出的高压油同时进入3个储能活塞的上端，推动储能活塞向下运动压缩碟簧进行储能。储能到位后，行程开关切断液压泵电动机，液压泵停转，储能过程结束。当操作后或泄压到一定值时，行程开关接通液压泵电动机再次补压到液压泵停转位置。
二、案例分析
在近期运行维护过程中，接连发现多起液压弹簧机构的漏油、频繁打压故障，示例如下：甲站巡视发现5011断路器C相油位观察窗口内已无液压油，检查发现该机构放油阀漏油；又发现5073断路器A相机构箱底部有大量液压油油迹，油位观察窗口内液压油油位为3/4，对放油阀处理后渗漏现象消失。分析控制模块换向阀装配过程中，聚四氟乙烯挡圈安装不到位，受力变形，产生位移；在后续的断路器运行中，多次分合所产生的震动致使密封圈断裂，导致了渗漏。丙站监盘发现594断路器C相液压弹簧机构频繁打压，其频率明显超过站内其它断路器的机构打压频率。先后对594断路器C相机构的储能模块、控制模块、分闸换向阀进行更换后，合闸位置频繁打压故障仍未消除；为保证设备安全稳定，对C相整个机构进行了更换，更换后打压频繁故障消除。
1.频繁打压判据。一般而言，HMB-4/8液压弹簧操作机构，在24 h内打压1至3次可视为正常。也有对油泵的启动间隔时间进行规定要求为“小于4 h，大于2 h”，粗略折算为在24 h内打压次数应在6次以内。综合公司对HMB-4/8型液压弹簧操作机构的运行维护要求以及开关类产品的整体要求：在断路器无操作或操作较少的情况下，HMB-4/8型液压弹簧机构频繁打压判据为24ｈ内电机启动20次以上，并综合考虑每月的平均打压次数，若每天打压平均次数超过10次，也视为频繁打压故障，需要对机构进行检查处理。
2.风险隐患。机构漏油的影响。若渗漏油的速度较快，机构压力迅速降低到分合闸闭锁值以下，会造成开关设备拒动；若渗漏油的速度较慢，液压操作机构还是能够在短期内维持正常的压力范围，但会在油泵建压后逐渐泄漏，使得储能的回路被再次触发，造成频繁打压的故障发生。频繁打压的影响。在机构出现短期频繁打压后，暂时不会对断路器的分合操作构成直接影响；但在多次反复的建压、泄压过程中，电机被迫起动频繁而易烧伤其整流子，并使得二次回路的接触器接点烧蚀趋于严重，同时储压筒的动密封部件因频繁的往复运动加剧了磨损速度，将进一步导致频繁打压；使相对运动部件之间的磨损加剧，增大表面划伤的可能性，造成内部泄漏；若长期不处理，故障状态会不断发展，恶性循环，使得打压次数越来越频繁，最终导致断路器的拒动或分合速度降低，影响到开关设备的可靠性。
3.故障原因分析。（1）机构漏油原因。在运行维护过程中，直接在机构外部观察到液压油渗漏属于外部渗漏，其原因主要为密封部件有破损或管道、零部件、紧固件出现松动。通过观察、听声、触摸等方法能够比较容易的发现故障点，渗漏源主要为管道接头、接头卡套、密封圈垫片等。若出现内部渗漏，其原因主要为机构元件内部密封件破损或阀门密封不良，各级排油阀门被异物垫起不能紧闭。该类故障较难直接定位故障点，如果有渗漏的异响发出，可以通过声音寻找故障点；如果没有明显的声音，则需要根据液压机构能量逐级放大的系统结构进行逐级测试来锁定故障位置。根据运行经验进行梳理统计，HMB-4/8型液压弹簧机构的密封薄弱环节多出现在手动卸压阀下的过流阀、动力模块的油泵出口逆止阀、控制模块的控制阀(换向阀)、储能模块的高压密封圈、工作缸的活塞内密封圈等部位。（2）频繁打压原因。机构漏油可分为液压油外漏或高压油向低压油区泄漏，均会导致储能活塞产生向上运动的位移，从而导致弹簧组贮能位移减少，油压行程开关油泵电机启动接点接通，油泵启动而频繁打压；但频繁打压的原因不局限于漏油，如卸压阀手柄位置不正确或二次回路故障也有一定的概率成为故障起因。
4.现场处理。基于上述原因分析和判据，根据由易到难的处理方式，对于发现机构漏油或频繁打压的故障处理流程，步骤为：（1）若发现液压弹簧机构出现了频繁打压故障，检查现场有无渗漏油，观察机构油位是否正常以及各元件外部的渗漏油情况，如油泵电机、贮能活塞、工作缸活塞杆是否带油等，需要借助于纸、布、粉笔等物，找出漏油部位，并将该元件拆卸下来，检查元件的密封面和密封圈表面质量，对受损的密封元件进行更换。由于机构高度模块化，密封圈及阀门都集成在模块中，现场开展传统人工检修会增加工作量，可能延误送电时间，应将更换模块作为最快捷的方法，必要时可对贮能模块、控制模块、动力模块
等全套更换。（2）若未见外部漏油状况，可在额定油压下反复进行几次分合操作(应注意电机的连续运行上限时间为180 s)，同时开合几次泄压阀，观察液压油的压力变化情况。一方面检查二次回路有无异常，一方面可对是否为油污垫积阀口而引起的内部泄漏情况进行排查。若发现二次回路异常，应主要检查行程开关上
控制油泵启停的节点是否损坏，同时检查二次端子排是否有灼烧的痕迹，需要对故障元器件进行处理。若未见二次回路异常，但频繁打压故障暂时消除，有很大的可能为油中杂质垫积阀口而引起的内部泄漏，进行了几次分合操作后，液压油正好将杂质冲离阀口。应对该机构保持重点关注，确认频繁打压故障是否会复发。若有条件可对液压油进行更换或者过滤。（3）消除液压弹簧机构故障后，应开展液压弹簧机构的额定压力保持试验，使之分别在合闸、分闸位置保持8 h。并测量断路器行程、速度特性、时间参量、同期、分合闸最低动作电压等，保持在厂家要求的范围内。
HMB-4/8型液压操作机构在国内运行维护经验较少。但因其结构紧凑、无外接管路等特点,已经得到了越来越广泛的应用。而频繁打压作为其典型故障,如果从结构特点分析,采用较为标准化的分析处理流程,可以缩短停电时间。
参考文献：
[1]李瑞.500 kV HGIS液压操作机构打压频繁的分析及对策[J].高压电器，2017，47（2）:119-122.
[2]郑佳佳.液压机构油泵频繁启动原因分析及对策[J].高压电器，2017，46（7）:85-89.
论文作者:林钧 张贵中 胡华杰
论文发表刊物:《中国电业》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/5
标签：机构论文; 频繁论文; 故障论文; 液压论文; 液压油论文; 模块论文; 断路器论文; 《中国电业》2019年第09期论文;