HMB-8 型液壓碟簧操作機構防慢分裝置檢查分析

李良創，龍民權，阮彥俊，肖一鵬，齊向東，吳澤宇

（中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州，510000）

1 機構漏油故障現象

2018年3月25日，在寶安站年度檢修中發現 500kV 第八串聯絡開關5082 C 相液壓碟簧機構存在微滲油情況。由于漏油痕跡面積大，無法分辨具體是那個位 置微滲油。現場將滲油痕跡進行清理，并將 C 相液壓碟簧機構補油至油位窗口中間位置，繼續觀察滲油情況。

2018年7月28日，再次檢查開關 5082 C 相碟簧機構發現繼續存在微滲油 情況。機構儲能油泵底座上掛有油滴，兩個儲能模塊下面有漏油痕跡，由于漏油 痕跡面積大，無法判斷具體漏油點。

在監控后臺上查詢開關 5082 C 相機構近期儲能電機工作情況，發現儲能電 機最近工作時間超過廠家要求的 3 分鐘。

其中 4 月 18 日工作 3 分 27 秒、5 月 16 日 3 分 07 秒、6月 05 日工作 3 分 07 秒 ；6 月 26 日工作 3 分 26 秒后超時動作、7 月 18 日工作 3 分 25 秒后超時動作、7 月 21 日工作 3分 9 秒后超時動作。查詢對比一臺開關 5022 運行時正常補充油壓儲能電機工作時間為 2-3 秒，廠家 ABB 要求合閘后電機儲能時間為 8 秒左 右，分閘后儲能時間為 21 秒左右，零壓電機儲能時間為 72 秒左右。判斷 5082 C相機構存在內漏情況。

2018 年 12 月 19 日，再次對開關 5082 C 相液壓碟簧機構漏油進行檢查。經 過多次啟動油泵才發現右上角的儲能模塊與工作油缸之間密封處存在液壓油泄 漏。拆除儲能模塊后發現模塊與工作油缸連接處靠缸體側有細微的裂紋，導致機構微漏油。現場不具備更換機構工作油缸和試驗條件，確定將機構整體拆卸返廠檢修。

2 HMB-8 型液壓碟簧機構工作原理

HMB-8 型液壓碟簧機構的液壓控制和操作功能都被集成在鋁制的模塊中。液 壓碟簧操作機構中沒有任何管道連接，所有模塊都以塊狀方式連在一起。結構設 計上采用集裝板塊結構，操作機構的主要元件按功能分成五大模塊。分別是：充能模塊、貯能模塊、工作模塊、控制模塊和監測模塊。

2.1 機構合閘操作原理

機構工作缸活塞上側為高壓油,下側與低壓油箱相通為低油壓。合閘電磁閥 接到合閘命令后，打開合閘前級閥使主換向閥轉換位置，使工作缸活塞下側與低 壓油隔離與高壓油連通，高壓油同時作用在活塞兩側[1]，由于活塞下側受力面積大于上側,操作桿便向上運動實現合閘,如圖 1 所示。

圖1 機構合閘

2.2 機構分閘操作原理

機構工作缸活塞上側和下側均為高油壓。分閘電磁閥接到分閘命令后，打開 分閘前級閥使主換向閥轉換位置，使工作缸活塞下側與高壓油與低壓油箱連通， 活塞在上側高壓油的作用向下運動實現分閘。

2.3 機械防慢分裝置動作原理

斷路器處于合閘位置時，液壓碟簧操作機構出現失壓故障，支撐環 5 受到碟 簧彈力的作用，向上運動 h2，推動連桿3，連桿 3 帶動拐臂 1 順時針轉動 h3， 支撐往下慢分的活塞桿，使斷路器始終保持在合閘位置。下圖 2所示 a、b 分別 為正常工作狀態和失壓狀態[2]。

圖2 機械防慢分裝置原理圖

機構的故障排除后重新儲能，在儲能活塞的作用下，支撐環 5 向下運動壓縮碟簧，連桿 3 在復位彈簧的作用下，帶動拐臂 1 逆時針轉動，脫離活塞桿，恢復 正常工作狀態。

3 HMB-8 型液壓碟簧機構安裝測試

檢查油泵停止和啟動碟簧行程整定值動作正常；檢查閉鎖重合閘、閉鎖合閘、閉鎖跳閘碟簧行程整定值動作正常，且后臺報信正常。

液壓碟簧機構滲漏試驗:液壓碟簧機構在儲能正常情況下，分別在分閘和合閘位置，進行 24 小時的滲漏試驗。為防止自動補壓，斷開電機電源。

項 目 損失要求值 損失實測值（mm）合閘位置 24h 碟簧行程損失值 ≤2mm A 相:1mm B 相:1mm C 相:1mm分閘位置 24h 碟簧行程損失值 ≤2mm A 相:1mm B 相:1mm C 相:1mm

斷路器的速度特性:(在額定操作電壓、液壓下進行)

項 目 速度要求 實測值（m/s）合閘速度 3-4m/s C 相:3.24分閘 1 速度 7.8-9.2m/s C 相 :8.06分閘 2 速度 7.8-9.2m/s C 相 :8.07

斷路器的時間參量:(在額定操作電壓、液壓下進行)

項 目 時間要求 實測值（ms）分閘 1 時間 14-19ms A 相 :17.3 B 相 :16.9 C 相 :15.8分閘 2 時間 14-19ms A 相 :17.0 B 相 :16.7 C 相 :16.6分閘 1 同期 ≤2ms 1.5ms

分閘 2 同期 ≤2ms 0.4ms合閘時間 55-80ms A 相 :17.3 B 相 :16.9 C 相 :15.8合閘同期 ≤4ms 2.4ms

4 機械防慢分裝置分析

高壓斷路器在運行中液壓機構由于異常因素，液壓機構出現失壓導致斷路器出現慢分現象，斷路器無法開斷額定電流或短路故障電流，觸頭將出現嚴重燒損 現象，甚至出現斷路器爆炸的可能，影響電網的安全運行[3]。

其中檢修試驗規程第10.58條要求對液壓機構進行防失壓慢分試驗，但沒有要求測量機械防慢分裝置動作的碟簧行程值。現場測量開關5082 C相液壓碟簧機構動作的損失碟簧行程值為74mm 對應的碟簧行程為9mm。

現場測量開關5082 C相液壓碟簧機構在分閘、合閘、重合閘操作的碟簧行程損失值如下表：

項目 損失要求值 損失實測值（mm）合閘碟簧行程損失值 ≤9.1mm C 相:9mm分閘碟簧行程損失值 ≤24.9mm C 相:24.7mm重合閘碟簧行程損失值（分合分） ≤68mm C 相:58mm機械防慢分裝置碟簧行程損失動作值 - C 相:74mm

經過計算實際重合閘碟簧行程損失值約等于 2 次單分閘和 1 次單合閘碟簧行 程損失值的總值，單次分合閘的碟簧行程損失實測值非常重要，在要求的范圍內 才能保證斷路器自動重合閘失敗后的跳閘成功。

HMB-8 型液壓碟簧機構工作缸內低壓油與高壓油分界面、儲能油泵、貯能模 塊、電磁閥等存在內滲和外漏油情況，會導致斷路器動作時碟簧行程損失值過大。 目前儲能電機為交流電源供電，也會出現供電丟失的情況。在儲能電機丟失的情 況下，如何確保液壓碟簧機構自動重合閘失敗后跳閘成功，必須檢查重合閘碟簧 行程損失值小于機械防慢分裝置碟簧行程損失動作值。

目前對液壓碟簧機構進行維護定檢時，忽略了測量完整的重合閘失敗碟簧行 程損失值，只是測量分合閘碟簧行程損失值。當出現儲能電機交流失電，液壓機 構內部泄漏時，高壓斷路器在自動重合閘失敗斷開時可能會出現慢分情況或機械防慢分裝置動作導致斷路器拒動故障[4]。

綜上分析，HMB-8 型液壓碟簧機構結構緊湊、高可靠性、維護量小。但是碟簧機構是依靠內部的液壓完成自動重合閘。對比彈簧機構通過分合閘彈簧的儲能，在儲能電機失電的情況下仍可以確保斷路器進行分-和-分閘動作。因此對液 壓碟簧機構進行壓力檢查，必須檢查機構重合閘失敗時碟簧行程損失值和機械防 慢分裝置碟簧行程損失動作值，并確保重合閘失敗時碟簧行程損失值小于機械防 慢分裝置碟簧行程損失動作值。

目前《電力設備檢修試驗規程》沒有明確測量機械防慢分裝置動作值，將建 議增加機械防慢分裝置動作值的測量。定期檢查重合閘失敗時碟簧行程損失值小 于機械防慢分裝置碟簧行程損失動作值。