HMB-4型液压弹簧操作机构频繁打压故障的现场检修

韩筱慧，闻飞翔，费 宇，卞寅飞，王 彪，姚继星

（国网浙江省电力公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314033）

HMB-4型液压弹簧操作机构频繁打压故障的现场检修

韩筱慧，闻飞翔，费 宇，卞寅飞，王 彪，姚继星

（国网浙江省电力公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314033）

HMB-4型液压弹簧操作机构因其结构紧凑、可靠性高、传动效率高等优点，逐渐得到广泛应用，但与其他型号的液压操作机构相比，现场检修经验缺乏。以国网浙江省电力公司嘉兴供电公司一起HMB-4型液压弹簧操作机构频繁打压故障的现场消缺为例，通过对频繁打压故障原因的分析，以现场实际检修经验为依据，总结该型号操作机构频繁打压故障的现场检修策略，为今后现场检修提供依据。

HMB-4；操作机构；频繁打压；现场检修

0 引言

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[1]，其中，液压操作机构频繁打压是常见故障之一。HMB-4型液压弹簧操作机构是ABB公司在其AHMA型液压弹簧机构的基础上发展起来的产品，自1997年推向市场以来逐渐得到广泛应用，但因其结构较为特殊，相比其他型号的液压操作机构[2-5]，该型产品故障原因分析及检修策略方面的研究较少。

2013年7月23日，国网嘉兴供电公司某220 kV变电站2号主变压器220 kV断路器C相液压弹簧机构出现油泵频繁打压故障，经现场检修处理，最终消除故障。该起故障的检修策略和经验有一定参考价值。

1 基本结构和工作原理

1.1 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。

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。

图1 HMB-4型液压弹簧操作机构结构

（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。

1.2 机构工作原理

1.2.1 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。

1.2.2 合闸操作

合闸操作利用压差原理，当碟簧处于储能状态时，工作缸活塞上部始终为高压油，合闸电磁铁通电动作，主换向阀转换到合闸位置，将高压油注入工作缸活塞下方，此时工作缸活塞上下均为高压油，由于活塞下方面积大于上方面积，使工作缸向上作用，断路器合闸。

1.2.3 分闸操作

分闸操作原理与合闸基本相同，分闸电磁铁通电动作，主换向阀转换到分闸位置，工作缸活塞下方的高压油与低压油箱联通而转换成低压油，工作缸活塞向下运动带动断路器分闸。

2 频繁打压的判据和原因

2.1 频繁打压判据

不同的操作机构，油泵每天启动次数各不相同，次数在允许范围内时不影响操作机构的使用寿命和质量。根据HMB-4型液压弹簧操作机构的运行和维护导则，在断路器无操作情况下，油泵每天启动10次（月平均值）是允许的。如果启动次数超过10次（月平均值），需对机构加强观察，启动次数超过20次（月平均值），则需通知厂家。统计油泵启动次数时，应扣除由于断路器操作引起的启动次数。

2.2 频繁打压原因[6，7]

（1）外部因素：机构油位偏低、弹簧损伤或断裂都会造成建压异常；各模块连接面存在渗漏点或模块损坏会造成液压油外漏、油压下降。

（2）二次回路故障：监测模块中控制油泵启动和停止的节点出现故障。

（3）油中存在杂质：油中杂质会引起阀门或活塞卡塞，密封圈位置错位，造成高/低压油内漏，油压无法保持正常。

（4）内部密封不严：手动卸压阀下的过流阀、油泵出口逆止阀、控制模块内控制阀（主换向阀）、储能模块内高压密封圈、工作缸活塞内密封圈等内部密封不严，会造成高/低压油内漏，使油压无法正常保持。

3 故障现场处理情况

3.1 初步诊断

2013年7月23日，国网嘉兴供电公司所辖某220 kV变电站2号主变压器220 kV断路器C相液压弹簧机构出现油泵频繁打压故障，现场情况为：单日油泵启动打压次数远超20次；分、合闸均出现频繁打压；每次打压时间4 s，停泵时间2 s；储能正常；机构及各模块外观无损坏，无漏油痕迹。因打压频繁，电动机发热严重；反复分合断路器后打压时间变为8 s，停泵时间2 s。

经过外观检查，排除模块损坏、弹簧损坏、液压油泄漏等外部因素。二次回路节点控制油泵启停正常，排除二次回路故障。反复分合断路器后可减少油中杂质对内部密封的影响。根据打压时间变化，初步判断故障原因为机构内部动密封不严造成内漏。

3.2 现场处理

HMB-4型机构内部动密封的薄弱环节很多，因机构高度模块化，密封圈及阀门都集成在模块中，给现场检修造成了困难。传统人工检修方式大部分依靠经验，判断失误会增加工作量、延误送电时间。在检修作业现场，为减少停电时间，更换模块是最快捷的方法。

（1）更换控制模块。控制模块中的主换向阀在分合闸操作过程中起转换高、低压油路的作用，密封要求较高，若密封不严会造成分合闸过程油压无法保持。

（2）更换储能模块。储能模块中的高压密封圈对保持油泵输出的高压油有重要作用，密封不严会造成油压无法保持。

（3）更换充压模块。充压模块中可能的内漏点为油泵出口逆止阀。

（4）更换泄压阀。手动泄压阀下过流阀是可能的内漏点。

（5）更换工作缸。更换了工作缸周围所有工作模块后机构仍频繁打压，确定为工作缸内密封圈密封不严造成内漏。因检修现场不具备拆解工作缸的条件，将工作缸整体更换后，故障消除。

4 频繁打压故障现场检修策略

此次现场频繁打压的故障处理只针对分、合闸均频繁打压的情况，且因缺乏检修经验，处理过程思路不明确。经过对现有技术资料的整理总结，根据机构所处运行状态的位置不同，可将频繁打压分为3种：仅分位频繁打压；仅合位频繁打压；分、合位均频繁打压。按照“从简至繁”的原则，制定如图2所示的现场检修策略，具体处理过程如下：

（1）针对频繁打压的3种情况，现场检修时均从检查外观开始，从油位观察孔检查油位是否偏低；检查弹簧是否损伤或断裂，弹簧行程是否到位；检查模块是否渗漏或损坏，经过处理或更换后，若故障未消除，进入下一步。

图2 现场检修流程

（2）分合闸反复操作几次，利用油的冲击作用减少油中杂质的影响，同时可检测分合闸电磁阀是否工作正常。若有条件可对液压油进行更换或者过滤，液压油采用ESSO-UNIVIS HVI 13型，油量为1.8 L。

（3）二次回路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。经过以上2步的处理或更换后，若故障仍未消除，则需更换相应模块。

（4）由操作机构的工作原理可知，断路器分合操作对内部密封要求的区别主要在控制模块和工作缸。仅分位频繁打压时，可先更换控制模块，排除控制模块主换向阀在分闸操作时密封不严的因素。若故障仍未消除，因分位时工作缸活塞上部为高压油、下部为低压油，工作缸内密封圈密封不严会造成内部渗漏，需更换工作缸。仅合位频繁打压，则可能是控制模块主换向阀在合闸操作时密封不严。分、合位均频繁打压的原因很多，需更换可能造成密封不严的各模块。

5 结语

本文以1起HMB－4型液压弹簧操作机构频繁打压故障的现场消缺为例，全面分析了引起HMB－4型液压弹簧操作机构频繁打压的各种原因，以理论分析指导现场检修工作，以现场实际检修经验验证理论分析的可靠性，针对引起HMB－4型液压弹簧操作机构频繁打压的各种原因制定相应的检修策略，形成了完整的现场检修流程图。

下一步将继续对故障机构进行解体，深入分析密封损坏原因，为HMB－4型液压弹簧操作机构的运行维护提供参考。

[1]朱素萍．高压断路器及其操作机构事故原因分析和处理[J]．中国高新技术企业，2007，14（7）∶72－73．

[2]巫环科，陈永佳．500 kV HGIS液压操作机构打压频繁的分析及对策[J]．高压电器，2012，47（2）∶119－122．

[3]郑雷．液压机构油泵频繁启动原因分析及对策[J]．高压电器，2010，46（7）∶85－89．

[4]李建明，王志勇，王叔琛．3AQ/3AT型断路器液压机构油泵频繁打压故障分析及处理方法[J]．高压电器，2011，47（5）∶103－107．

[5]韦斌．SF6断路器异常打压原因分析及解决方法[J]．南方电网技术，2008，2（6）∶96－98．

[6]许杨，刘之奎，潘丰峰．HMB－4/8型开关弹簧液压操作机构频繁打压故障原因[J]．东北电力技术，2010（1）∶50－52．

[7]陈保伦．HMB－4型液压弹簧机构的特点、操作使用及故障处理[J]．电气制造，2009（5）∶66－69．

（本文编辑：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

韩筱慧（1986），男，工程师，从事变电检修工作。