摘要：在中国电力系统的应用中，液压弹簧机构伴随着SF6断路器的发展而取得了很大的发展，但运行中液压弹簧机构的故障现象还是时有发生。断路器在正常运行和分、合闸操作时，液压机构（在正常运行时允许少量泄漏）都需要电机启动补压。所以储能回路的动作次数最多，故障发生几率也较大，是断路器液压弹簧机构常见的故障之一，可能威胁断路器的工作性能和可靠性。因此，有必要对液压弹簧机构储能回路的故障进行分析。
关键词：液压弹簧机构；断路器；储能回路；故障；可靠性
1液压弹簧机构
液压弹簧操作机构集碟形弹簧的机械式储能与液压式的驱动和控制于一体。由弹簧作为储能部件，液压油做为传动载体的机构。
1.1储能过程
接通液压泵电动机回路，电动机带动液压泵运转，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，弹簧行程开关切断储能回路，液压泵停转，储能过程结束。正常运行时，直流接触器KMB励磁，其对应的常开接点闭合，储能电机运转。接触器励磁回路：＋→高分断小型断路器→碟形弹簧限位开关接点，储能未到位则一直接通→中间继电器常闭接点→接触器→热继电器常闭接点→高分断小型断路器→—。储能完毕后，断路器弹簧储能行程开关WKB常闭接点断开，即断开整个回路。
1.2动作过程
（1）分闸过程。断路器在合闸位置接到分闸命令，分闸电磁铁通电而动作，二级阀切换至分闸位置，合闸节流螺钉闭合，分闸节流螺钉打开。工作缸活塞下部原有的高压油注入低压油箱，变成低压油，上部为高压油，在工作缸活塞上下产生的差动力作用下，工作缸活塞向下移动带动断路器转向分闸位置，并带动辅助开关切换，切断分闸回路，连通合闸回路，为下次合闸作好准备。（2）合闸过程。断路器在分闸位置接到合闸命令，合闸电磁铁通电而动作，二级阀转换到合闸位置，合闸节流螺钉打开，分闸节流螺钉闭合，将高压油注入工作缸活塞下方。由于工作缸活塞下方面积大于上方面积，工作缸的向上作用力使断路器合闸。液压支撑力确保工作缸活塞保持在合闸位置，并带动辅助开关切换，切断合闸回路，连通分闸回路，为下次分闸做好准备。
1.3弹簧的作用及优点
（1）弹簧的作用。在分合闸过程中，弹簧的弹力可以为液压油保持在一定的压力。同时，碟形弹簧装置的压缩变形量一直在变化。这些变化将通过齿轮传动系统带动限位开关（微动开关）。限位开关监视碟形弹簧的变形压缩量，可控制液压泵电动机：当油压降低时，可使液压泵自动打压，使高压油腔中油压升高，当达到额定油压后，液压泵自动停泵；当油压过低时，可闭锁操作并发出报警信号。（2）弹簧的优点。此机构采用由八片碟形弹簧组成的弹簧装置，即使其中一个失效，也能保证断路器可靠动作；储能活塞直接作用在碟形弹簧装置上，比较直观的确定油压，比较稳定，可靠；不受温度影响。氮气的体积容易受温度影响，而弹簧不会。
2液压弹簧机构中蓄能器的结构
弹簧蓄能器产生的压力取决于弹簧的刚度和压缩量，液压弹簧机构中常用碟形弹簧结构作为储能用蓄能器。储能电机得电转动，通过一对锥齿轮减速并变换方向，带动偏心轴转动，装于其上的柱塞油泵通过容积变化，把低压油箱中的低压油经低压吸油阀吸到柱塞腔，经高压排油阀压向高压油腔，向下推动贮能活塞、支撑碟簧、压缩碟簧组储能，到达额定油压位置时，行程开关切断电机控制回路，贮能电机停转，储能过程结束。
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3液压弹簧机构储能回路的故障分析、诊断与排除
液压弹簧机构储能回路的故障分析、诊断与排除，在很大程度上取决于运行、检修人员在这方面的经验和对所用机构的理解，有可能同一问题出来不同的判断结果，处理也较复杂。树状图分析法是一种将故障原因作为树根，按结构原理推断出的分支原因作为树干，将故障的常见原因作为树枝，构成一棵向下倒长的树状因果关系图。根据工作实践经验结合逻辑分析作出了液压弹簧机构储能回路最易出现故障的树状故障分析图，经过分析，指出了这些故障表现出来的特征和特点，提出了应对方法和解决措施。
（1）首先看碳刷是否脱离原位与电机换向器没接触或接触不好，如果是这样将碳刷重新复位使其与电机换向器可靠接触；如果断路器运行时间长或电机动作次数太多，应检查碳刷长度，一般应不少于11mm长（详看说明书个别品牌为5mm），否则应更换碳刷。
（2）如果断路器运行时间长油液较脏造成滤芯堵塞的情况，应在更换滤芯的同时过滤油液或用新油更换原来油液；油箱油位太低（巡视可看到）可造成打压到一定程度时油泵柱塞副吸入空气，在电机运转超时的同时，使高压油中混入气泡，在系统中造成气蚀，危害较大。可采取的措施为：额定油压位置时油标油位及抽真空注油连接，开启真空泵，关闭排油阀等待约2min；产生一个1.0～1.5kPa的真空，保持该真空约5min左右，交替按动分、合闸电磁阀，打开排油阀开始注油），在合闸状态额定油压位置时补油至油标可见。
（3）如果电机打压运行时已到额定位置，但电机不停始终打压，且故障大多发生在冬季或午夜温度较低的时候。导致这种故障的原因可能为：震动引起的螺纹松动移位或温度低引起的材料收缩导致安全阀提前打开。可采取的措施为：重新调整安全阀的打开距离，调整时注意和额定（停压）位置的差值。
（4）如果电机打压运行时油压也能建立，但不能储能到额定位置。导致这种故障的原因可能为：注油时抽真空过度，油泵吸油时回油箱负压太强。处理方法：在液压机构合闸状态下合分闭锁油压位置附近使电机停转，打开油箱上抽真空螺堵吸气至油箱内气体和大气压平衡。
（5）柱塞副磨损或吸油阀关闭不良也会导致电机运转超时，严重时甚至打不上压。导致这种故障的原因可能为：油泵动作次数太多或油液太脏。判断是否正常可在拆下后将柱塞泵的柱塞复位弹簧去掉，手堵排油阀，将柱塞压下，气体将柱塞自动弹起为好，反之可能为坏。处理方法：清洗或更换油泵，同时应过滤或更换油液。
（6）液压弹簧机构储能回路的电机大多采用S2—3min的复励电机，仅用于直流电源，不能交直流两用。交流使用时可加整流桥变成直流，具备条件时最好为整流加滤波。电源电压的等级对电机过流也有影响，应检查确定。需要说明的是：液压弹簧机构中除了储能回路常见的故障之外，也曾出现过时间继电器整定时间过短（或振动引起变化），导致不能打压到额定位置。液压机构高压部分的泄漏（不管是内泄还是外泄）都会引起储能回路的频繁打压，严重时甚至打不上压，这种情况下，一定要把泄漏故障先排除，然后再按储能回路常见故障检查、判断。
4结束语
通过对液压弹簧机构及储能回路故障的分析介绍，说明了这些故障表现出来的特征和特点，提出了基于故障树生成的液压弹簧机构储能回路常见故障的应对方法和解决措施。在未来的工作中，还要继续深入研究并解决好液压机构故障问题，保证断路器正常可靠操作，从而有效保证电网稳定运行。
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论文作者:陈舒婷
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：弹簧论文; 回路论文; 储能论文; 液压论文; 断路器论文; 机构论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第23期论文;