HMB-4型液壓彈簧操作機構頻繁打壓故障的現場檢修

韓筱慧，聞飛翔，費 宇，卞寅飛，王 彪，姚繼星

（國網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頻繁打壓故障的現場檢修

韓筱慧，聞飛翔，費 宇，卞寅飛，王 彪，姚繼星

（國網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因其結構緊湊、可靠性高、傳動效率高等優點，逐漸得到廣泛應用，但與其他型號的液壓操作機構相比，現場檢修經驗缺乏。以國網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頻繁打壓故障的現場消缺為例，通過對頻繁打壓故障原因的分析，以現場實際檢修經驗為依據，總結該型號操作機構頻繁打壓故障的現場檢修策略，為今后現場檢修提供依據。

HMB-4；操作機構；頻繁打壓；現場檢修

0 引言

統計數據表明，65%的高壓斷路器故障是由操作機構異常引起的[1]，其中，液壓操作機構頻繁打壓是常見故障之一。HMB-4型液壓彈簧操作機構是ABB公司在其AHMA型液壓彈簧機構的基礎上發展起來的產品，自1997年推向市場以來逐漸得到廣泛應用，但因其結構較為特殊，相比其他型號的液壓操作機構[2-5]，該型產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相液壓彈簧機構出現油泵頻繁打壓故障，經現場檢修處理，最終消除故障。該起故障的檢修策略和經驗有一定參考價值。

1 基本結構和工作原理

1.1 操作機構組成及功能

HMB-4型操作機構采用模塊式結構，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結件作為液壓油通道，具有結構緊湊、可靠性高、傳動效率高等優點，其主要部件按功能分為五大模塊，操作機構結構如圖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，電動機將電能轉變成機械能，再轉換成液壓能。

圖1 HMB-4型液壓彈簧操作機構結構

（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，采用常充壓差動式結構，高壓油恒作用于有桿側。

（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，調節斷路器的分合速度。

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

1.2 機構工作原理

1.2.1 機構儲能

電動機啟動后帶動液壓泵運轉，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，行程開關切斷液壓泵電動機，液壓泵停轉，儲能過程結束。當操作后或泄壓到一定值時，行程開關接通液壓泵電動機再次補壓到液壓泵停轉位置。

1.2.2 合閘操作

合閘操作利用壓差原理，當碟簧處于儲能狀態時，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，主換向閥轉換到分閘位置，工作缸活塞下方的高壓油與低壓油箱聯通而轉換成低壓油，工作缸活塞向下運動帶動斷路器分閘。

2 頻繁打壓的判據和原因

2.1 頻繁打壓判據

不同的操作機構，油泵每天啟動次數各不相同，次數在允許范圍內時不影響操作機構的使用壽命和質量。根據HMB-4型液壓彈簧操作機構的運行和維護導則，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。如果啟動次數超過10次（月平均值），需對機構加強觀察，啟動次數超過20次（月平均值），則需通知廠家。統計油泵啟動次數時，應扣除由于斷路器操作引起的啟動次數。

2.2 頻繁打壓原因[6，7]

（1）外部因素：機構油位偏低、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：監測模塊中控制油泵啟動和停止的節點出現故障。

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

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

3 故障現場處理情況

3.1 初步診斷

2013年7月23日，國網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相液壓彈簧機構出現油泵頻繁打壓故障，現場情況為：單日油泵啟動打壓次數遠超20次；分、合閘均出現頻繁打壓；每次打壓時間4 s，停泵時間2 s；儲能正常；機構及各模塊外觀無損壞，無漏油痕跡。因打壓頻繁，電動機發熱嚴重；反復分合斷路器后打壓時間變為8 s，停泵時間2 s。

經過外觀檢查，排除模塊損壞、彈簧損壞、液壓油泄漏等外部因素。二次回路節點控制油泵啟停正常，排除二次回路故障。反復分合斷路器后可減少油中雜質對內部密封的影響。根據打壓時間變化，初步判斷故障原因為機構內部動密封不嚴造成內漏。

3.2 現場處理

HMB-4型機構內部動密封的薄弱環節很多，因機構高度模塊化，密封圈及閥門都集成在模塊中，給現場檢修造成了困難。傳統人工檢修方式大部分依靠經驗，判斷失誤會增加工作量、延誤送電時間。在檢修作業現場，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。控制模塊中的主換向閥在分合閘操作過程中起轉換高、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仍頻繁打壓，確定為工作缸內密封圈密封不嚴造成內漏。因檢修現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 頻繁打壓故障現場檢修策略

此次現場頻繁打壓的故障處理只針對分、合閘均頻繁打壓的情況，且因缺乏檢修經驗，處理過程思路不明確。經過對現有技術資料的整理總結，根據機構所處運行狀態的位置不同，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，經過處理或更換后，若故障未消除，進入下一步。

圖2 現場檢修流程

（2）分合閘反復操作幾次，利用油的沖擊作用減少油中雜質的影響，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上控制油泵啟停的節點是否損壞，同時檢查二次端子排是否有灼燒的痕跡。經過以上2步的處理或更換后，若故障仍未消除，則需更換相應模塊。

（4）由操作機構的工作原理可知，斷路器分合操作對內部密封要求的區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，工作缸內密封圈密封不嚴會造成內部滲漏，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 結語

本文以1起HMB－4型液壓彈簧操作機構頻繁打壓故障的現場消缺為例，全面分析了引起HMB－4型液壓彈簧操作機構頻繁打壓的各種原因，以理論分析指導現場檢修工作，以現場實際檢修經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頻繁打壓的各種原因制定相應的檢修策略，形成了完整的現場檢修流程圖。

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

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

[2]巫環科，陳永佳．500 kV HGIS液壓操作機構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]．南方電網技術，2008，2（6）∶96－98．

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

[7]陳保倫．HMB－4型液壓彈簧機構的特點、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，FEI 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。