HMB-4型液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓故障的現(xiàn)場檢修

韓筱慧，聞飛翔，費 宇，卞寅飛，王 彪，姚繼星

（國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033）

HMB-4型液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓故障的現(xiàn)場檢修

韓筱慧，聞飛翔，費 宇，卞寅飛，王 彪，姚繼星

（國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033）

HMB-4型液壓彈簧操作機構(gòu)因其結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、傳動效率高等優(yōu)點，逐漸得到廣泛應(yīng)用，但與其他型號的液壓操作機構(gòu)相比，現(xiàn)場檢修經(jīng)驗缺乏。以國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司一起HMB-4型液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓故障的現(xiàn)場消缺為例，通過對頻繁打壓故障原因的分析，以現(xiàn)場實際檢修經(jīng)驗為依據(jù)，總結(jié)該型號操作機構(gòu)頻繁打壓故障的現(xiàn)場檢修策略，為今后現(xiàn)場檢修提供依據(jù)。

HMB-4；操作機構(gòu)；頻繁打壓；現(xiàn)場檢修

0 引言

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，65%的高壓斷路器故障是由操作機構(gòu)異常引起的[1]，其中，液壓操作機構(gòu)頻繁打壓是常見故障之一。HMB-4型液壓彈簧操作機構(gòu)是ABB公司在其AHMA型液壓彈簧機構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的產(chǎn)品，自1997年推向市場以來逐漸得到廣泛應(yīng)用，但因其結(jié)構(gòu)較為特殊，相比其他型號的液壓操作機構(gòu)[2-5]，該型產(chǎn)品故障原因分析及檢修策略方面的研究較少。

2013年7月23日，國網(wǎng)嘉興供電公司某220 kV變電站2號主變壓器220 kV斷路器C相液壓彈簧機構(gòu)出現(xiàn)油泵頻繁打壓故障，經(jīng)現(xiàn)場檢修處理，最終消除故障。該起故障的檢修策略和經(jīng)驗有一定參考價值。

1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 操作機構(gòu)組成及功能

HMB-4型操作機構(gòu)采用模塊式結(jié)構(gòu)，所有液壓控制和操作功能都集成在金屬模塊中，用法蘭徑向安裝在工作缸周圍，模塊與工作缸間用密封聯(lián)結(jié)件作為液壓油通道，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、傳動效率高等優(yōu)點，其主要部件按功能分為五大模塊，操作機構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

五大模塊的功能如下：

（1）充壓模塊主要包括電動機、液壓柱塞泵和齒輪傳動裝置等，電動機將電能轉(zhuǎn)變成機械能，再轉(zhuǎn)換成液壓能。

圖1 HMB-4型液壓彈簧操作機構(gòu)結(jié)構(gòu)

（2）儲能模塊主要包括儲壓器及儲壓活塞等，儲能活塞作用于碟簧上，通過壓縮碟簧儲能。

（3）工作模塊主要包括工作缸、活塞桿和阻尼系統(tǒng)，采用常充壓差動式結(jié)構(gòu)，高壓油恒作用于有桿側(cè)。

（4）控制模塊主要包括電磁閥及換向閥等，可控制斷路器的分合動作，調(diào)節(jié)斷路器的分合速度。

（5）監(jiān)測模塊主要包括行程開關(guān)、碟簧壓縮量信號指示器和壓力釋放閥等，監(jiān)測并控制碟簧的儲能情況，行程開關(guān)控制油泵啟停。

1.2 機構(gòu)工作原理

1.2.1 機構(gòu)儲能

電動機啟動后帶動液壓泵運轉(zhuǎn)，液壓泵輸出的高壓油同時進入3個儲能活塞的上端，推動儲能活塞向下運動壓縮碟簧進行儲能。儲能到位后，行程開關(guān)切斷液壓泵電動機，液壓泵停轉(zhuǎn)，儲能過程結(jié)束。當(dāng)操作后或泄壓到一定值時，行程開關(guān)接通液壓泵電動機再次補壓到液壓泵停轉(zhuǎn)位置。

1.2.2 合閘操作

合閘操作利用壓差原理，當(dāng)?shù)商幱趦δ軤顟B(tài)時，工作缸活塞上部始終為高壓油，合閘電磁鐵通電動作，主換向閥轉(zhuǎn)換到合閘位置，將高壓油注入工作缸活塞下方，此時工作缸活塞上下均為高壓油，由于活塞下方面積大于上方面積，使工作缸向上作用，斷路器合閘。

1.2.3 分閘操作

分閘操作原理與合閘基本相同，分閘電磁鐵通電動作，主換向閥轉(zhuǎn)換到分閘位置，工作缸活塞下方的高壓油與低壓油箱聯(lián)通而轉(zhuǎn)換成低壓油，工作缸活塞向下運動帶動斷路器分閘。

2 頻繁打壓的判據(jù)和原因

2.1 頻繁打壓判據(jù)

不同的操作機構(gòu)，油泵每天啟動次數(shù)各不相同，次數(shù)在允許范圍內(nèi)時不影響操作機構(gòu)的使用壽命和質(zhì)量。根據(jù)HMB-4型液壓彈簧操作機構(gòu)的運行和維護導(dǎo)則，在斷路器無操作情況下，油泵每天啟動10次（月平均值）是允許的。如果啟動次數(shù)超過10次（月平均值），需對機構(gòu)加強觀察，啟動次數(shù)超過20次（月平均值），則需通知廠家。統(tǒng)計油泵啟動次數(shù)時，應(yīng)扣除由于斷路器操作引起的啟動次數(shù)。

2.2 頻繁打壓原因[6，7]

（1）外部因素：機構(gòu)油位偏低、彈簧損傷或斷裂都會造成建壓異常；各模塊連接面存在滲漏點或模塊損壞會造成液壓油外漏、油壓下降。

（2）二次回路故障：監(jiān)測模塊中控制油泵啟動和停止的節(jié)點出現(xiàn)故障。

（3）油中存在雜質(zhì)：油中雜質(zhì)會引起閥門或活塞卡塞，密封圈位置錯位，造成高/低壓油內(nèi)漏，油壓無法保持正常。

（4）內(nèi)部密封不嚴：手動卸壓閥下的過流閥、油泵出口逆止閥、控制模塊內(nèi)控制閥（主換向閥）、儲能模塊內(nèi)高壓密封圈、工作缸活塞內(nèi)密封圈等內(nèi)部密封不嚴，會造成高/低壓油內(nèi)漏，使油壓無法正常保持。

3 故障現(xiàn)場處理情況

3.1 初步診斷

2013年7月23日，國網(wǎng)嘉興供電公司所轄某220 kV變電站2號主變壓器220 kV斷路器C相液壓彈簧機構(gòu)出現(xiàn)油泵頻繁打壓故障，現(xiàn)場情況為：單日油泵啟動打壓次數(shù)遠超20次；分、合閘均出現(xiàn)頻繁打壓；每次打壓時間4 s，停泵時間2 s；儲能正常；機構(gòu)及各模塊外觀無損壞，無漏油痕跡。因打壓頻繁，電動機發(fā)熱嚴重；反復(fù)分合斷路器后打壓時間變?yōu)? s，停泵時間2 s。

經(jīng)過外觀檢查，排除模塊損壞、彈簧損壞、液壓油泄漏等外部因素。二次回路節(jié)點控制油泵啟停正常，排除二次回路故障。反復(fù)分合斷路器后可減少油中雜質(zhì)對內(nèi)部密封的影響。根據(jù)打壓時間變化，初步判斷故障原因為機構(gòu)內(nèi)部動密封不嚴造成內(nèi)漏。

3.2 現(xiàn)場處理

HMB-4型機構(gòu)內(nèi)部動密封的薄弱環(huán)節(jié)很多，因機構(gòu)高度模塊化，密封圈及閥門都集成在模塊中，給現(xiàn)場檢修造成了困難。傳統(tǒng)人工檢修方式大部分依靠經(jīng)驗，判斷失誤會增加工作量、延誤送電時間。在檢修作業(yè)現(xiàn)場，為減少停電時間，更換模塊是最快捷的方法。

（1）更換控制模塊?？刂颇K中的主換向閥在分合閘操作過程中起轉(zhuǎn)換高、低壓油路的作用，密封要求較高，若密封不嚴會造成分合閘過程油壓無法保持。

（2）更換儲能模塊。儲能模塊中的高壓密封圈對保持油泵輸出的高壓油有重要作用，密封不嚴會造成油壓無法保持。

（3）更換充壓模塊。充壓模塊中可能的內(nèi)漏點為油泵出口逆止閥。

（4）更換泄壓閥。手動泄壓閥下過流閥是可能的內(nèi)漏點。

（5）更換工作缸。更換了工作缸周圍所有工作模塊后機構(gòu)仍頻繁打壓，確定為工作缸內(nèi)密封圈密封不嚴造成內(nèi)漏。因檢修現(xiàn)場不具備拆解工作缸的條件，將工作缸整體更換后，故障消除。

4 頻繁打壓故障現(xiàn)場檢修策略

此次現(xiàn)場頻繁打壓的故障處理只針對分、合閘均頻繁打壓的情況，且因缺乏檢修經(jīng)驗，處理過程思路不明確。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)資料的整理總結(jié)，根據(jù)機構(gòu)所處運行狀態(tài)的位置不同，可將頻繁打壓分為3種：僅分位頻繁打壓；僅合位頻繁打壓；分、合位均頻繁打壓。按照“從簡至繁”的原則，制定如圖2所示的現(xiàn)場檢修策略，具體處理過程如下：

（1）針對頻繁打壓的3種情況，現(xiàn)場檢修時均從檢查外觀開始，從油位觀察孔檢查油位是否偏低；檢查彈簧是否損傷或斷裂，彈簧行程是否到位；檢查模塊是否滲漏或損壞，經(jīng)過處理或更換后，若故障未消除，進入下一步。

圖2 現(xiàn)場檢修流程

（2）分合閘反復(fù)操作幾次，利用油的沖擊作用減少油中雜質(zhì)的影響，同時可檢測分合閘電磁閥是否工作正常。若有條件可對液壓油進行更換或者過濾，液壓油采用ESSO-UNIVIS HVI 13型，油量為1.8 L。

（3）二次回路主要檢查行程開關(guān)上控制油泵啟停的節(jié)點是否損壞，同時檢查二次端子排是否有灼燒的痕跡。經(jīng)過以上2步的處理或更換后，若故障仍未消除，則需更換相應(yīng)模塊。

（4）由操作機構(gòu)的工作原理可知，斷路器分合操作對內(nèi)部密封要求的區(qū)別主要在控制模塊和工作缸。僅分位頻繁打壓時，可先更換控制模塊，排除控制模塊主換向閥在分閘操作時密封不嚴的因素。若故障仍未消除，因分位時工作缸活塞上部為高壓油、下部為低壓油，工作缸內(nèi)密封圈密封不嚴會造成內(nèi)部滲漏，需更換工作缸。僅合位頻繁打壓，則可能是控制模塊主換向閥在合閘操作時密封不嚴。分、合位均頻繁打壓的原因很多，需更換可能造成密封不嚴的各模塊。

5 結(jié)語

本文以1起HMB－4型液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓故障的現(xiàn)場消缺為例，全面分析了引起HMB－4型液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓的各種原因，以理論分析指導(dǎo)現(xiàn)場檢修工作，以現(xiàn)場實際檢修經(jīng)驗驗證理論分析的可靠性，針對引起HMB－4型液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓的各種原因制定相應(yīng)的檢修策略，形成了完整的現(xiàn)場檢修流程圖。

下一步將繼續(xù)對故障機構(gòu)進行解體，深入分析密封損壞原因，為HMB－4型液壓彈簧操作機構(gòu)的運行維護提供參考。

[1]朱素萍．高壓斷路器及其操作機構(gòu)事故原因分析和處理[J]．中國高新技術(shù)企業(yè)，2007，14（7）∶72－73．

[2]巫環(huán)科，陳永佳．500 kV HGIS液壓操作機構(gòu)打壓頻繁的分析及對策[J]．高壓電器，2012，47（2）∶119－122．

[3]鄭雷．液壓機構(gòu)油泵頻繁啟動原因分析及對策[J]．高壓電器，2010，46（7）∶85－89．

[4]李建明，王志勇，王叔琛．3AQ/3AT型斷路器液壓機構(gòu)油泵頻繁打壓故障分析及處理方法[J]．高壓電器，2011，47（5）∶103－107．

[5]韋斌．SF6斷路器異常打壓原因分析及解決方法[J]．南方電網(wǎng)技術(shù)，2008，2（6）∶96－98．

[6]許楊，劉之奎，潘豐峰．HMB－4/8型開關(guān)彈簧液壓操作機構(gòu)頻繁打壓故障原因[J]．東北電力技術(shù)，2010（1）∶50－52．

[7]陳保倫．HMB－4型液壓彈簧機構(gòu)的特點、操作使用及故障處理[J]．電氣制造，2009（5）∶66－69．

（本文編輯：徐 晗）

On-Site Maintenance of Frequent Pressurizing for HMB-4 Hydraulic-Spring Operating Mechanism

HAN Xiaohui，WEN Feixiang，F(xiàn)EI Yu，BIAN Yinfei，WANG Biao，YAO Jixing
（State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

Due to the advantages of compact structure，high reliability，high transmission efficiency，the HMB-4 hydraulic-spring operating mechanism has been widely used gradually.But compared with other hydraulic operating mechanisms，the on-site maintenance experience for HMB-4 is deficient.The paper takes the case of on-site maintenance experience of frequent pressurizing for HMB-4 hydraulic-spring operating mechanism by the State Grid Jiaxing Power Supply Company as an example and analyzes the reasons of frequent pressurizing，based on which and on-site maintenance experience，the paper summarizes on-site maintenance strategy，providing bases for on-site maintenance of the mechanism in the future.

HMB-4；operating mechanism；frequent pressurizing；on-site maintenance

TM855+.1

B

1007-1881（2015）04-0069-04

2014-10-09

韓筱慧（1986），男，工程師，從事變電檢修工作。