液压弹簧机构漏油及频繁打压故障分析与处理

郭斯斯

摘要：液压弹簧机构具有输出功率大、动作快、密封性优异、操作平稳且不需要大功率的直流电源的优点。然而相比于弹簧机构，它有着更复杂的机械结构和工作原理。机构正常工作是保障设备供电可靠的前提，机构故障有可能引起开关拒动，造成越级跳闸或重合闸不成功，因此维护管理好机构有着重要意义。

关键词：断路器;液压弹簧机构;漏油;频繁打压;风险隐患

引言

为了避免液压弹簧操动机构的漏油及频繁打压故障状态不断发展，恶性循环导致开关设备的分合能力被影响。根据近期发现的该类型故障，梳理了风险隐患与频繁打压的判据，并结合多项可能导致漏油及频繁打压故障的原因，按照由易到难的处理方式，并为现场的故障处理方式、方法以及步骤提供经验依据。

1液壓弹簧机构工作原理

1.1合闸操作工作原理

当开关进行合闸操作时，首先储能回路导通，电机启动带动油泵工作将低压油转变为高压油，此时高压油区P孔所在油路均为高压油。储能活塞向右运动，弹簧蝶阀压缩储能。储能模块的碟簧储满能量后，微动开关动作切断储能回路，电机和油泵失去电源停止工作，此时碟簧储存的能量已经足够开关进行合闸操作。之后控制模块的合闸电磁阀通电动作，利用压差原理，二级换向阀动作，使Z孔与P孔导通，碟簧释放能量从而使Z孔内充满高压油。此时再利用活塞杆上下压差原理，使工作缸活塞杆向上运动，进而传动到断路器本体，进行合闸操作。同时，活塞杆下方的高压油提供的动力足够活塞杆保持在该位置，保证了开关处于合闸位置。需要说明的是，合闸操作时，碟簧释放了一部分能量，当释放的能量太多，就会使微动开关动作，从而使储能回路导通。

1.2分闸操作工作原理

机构分闸过程就是合闸系统油腔内释压的过程。二级阀在高压油的作用下转换到分闸位置，工作缸活塞杆下部的高压油经过二级阀口返回到低压油箱，工作缸活塞下部形成低压的同时，活塞杆在压差的作用下向下运动，带动断路器完成分闸动作。机构操作的同时，碟片储能将产生一定释压，此时在行程开关接点的作用下，油泵再次启动将压力补充到额定压力后，依靠行程开关接点来切断油泵电机电源。

2故障原因分析

2.1机构漏油原因

在运行维护过程中，直接在机构外部观察到液压油渗漏属于外部渗漏，其原因主要为密封部件有破损或管道、零部件、紧固件出现松动。通过观察、听声、触摸等方法能够比较容易的发现故障点，渗漏源主要为管道接头、接头卡套、密封圈垫片等。若出现内部渗漏，其原因主要为机构元件内部密封件破损或阀门密封不良，各级排油阀门被异物垫起不能紧闭。该类故障较难直接定位故障点，如果有渗漏的异响发出，可以通过声音寻找故障点;如果没有明显的声音，则需要根据液压机构能量逐级放大的系统结构进行逐级测试来锁定故障位置。根据运行经验进行梳理统计，HMB-4/8型液压弹簧机构的密封薄弱环节多出现在手动卸压阀下的过流阀、动力模块的油泵出口逆止阀、控制模块的控制阀（换向阀）、储能模块的高压密封圈、工作缸的活塞内密封圈等部位。

2.2频繁打压原因

1）外部渗漏导致机构油位偏低，在每次打压结束后，压力逐渐下降至电机启动接点动作值，而使得电机就再次启动补压。2）内部密封不严，高压油路向低压油路渗漏，使油压无法正常保持，引发机构频繁打压。3）油中存在杂质，引起阀门或活塞卡塞，密封圈位置错位，同样造成高压油路向低压油路渗漏;或者混进的杂质异物浸到相互运动零部件的配合间隙里，使得相互运动零部件磨损，从而造成相互运动部件配合不到位而引起打压频繁。4）油中含有气体，尤其是气泡达到油泵室内，快速打压结束瞬间气体被压缩从而达到停止压力，当停止打压后被压缩的气体会恢复，行程开关会很快的降低至与启动打压值非常接近的位置，由于液压弹簧机构本身是存在慢渗现象的，机构压力会慢慢的降低，从而产生反复打压现象。5）二次回路故障，如监测模块中控制油泵启动和停止的节点出现故障;或者长时间投运后相关触点变形、受潮、氧化变质，失去原有弹性，在压力下降至油泵启动值临界时，受环境温度变化或外界振动等因素影响，触点闭合后快速返回，如此反复，造成频繁打压。

3现场处理

3.1若发现液压弹簧机构出现了频繁打压故障，检查现场有无渗漏油，观察机构油位是否正常以及各元件外部的渗漏油情况，如油泵电机、贮能活塞、工作缸活塞杆是否带油等，需要借助于纸、布、粉笔等物，找出漏油部位，并将该元件拆卸下来，检查元件的密封面和密封圈表面质量，对受损的密封元件进行更换。由于机构高度模块化，密封圈及阀门都集成在模块中，现场开展传统人工检修会增加工作量，可能延误送电时间，应将更换模块作为最快捷的方法，必要时可对贮能模块、控制模块、动力模块等全套更换。

3.2若未见外部漏油状况，可在额定油压下反复进行几次分合操作（应注意电机的连续运行上限时间为180s），同时开合几次泄压阀，观察液压油的压力变化情况。一方面检查二次回路有无异常，一方面可对是否为油污垫积阀口而引起的内部泄漏情况进行排查。若发现二次回路异常，应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，需要对故障元器件进行处理。若未见二次回路异常，但频繁打压故障暂时消除，有很大的可能为油中杂质垫积阀口而引起的内部泄漏，进行了几次分合操作后，液压油正好将杂质冲离阀口。应对该机构保持重点关注，确认频繁打压故障是否会复发。若有条件可对液压油进行更换或者过滤。

3.3若排除二次回路原因与油中杂质原因后，机构仍然存在频繁打压状况，可以确定为操作机构出现了内部漏油。应对密封薄弱环节的部件进行检查，根据处观检查，可以确定故障位置。若仅在分位出现频繁打压故障，应检查合闸阀阀口的封闭情况或更换控制模块，确定是否为控制模块主换向阀在分闸操作时密封不严而引发故障;若故障仍未消除，可判断为工作缸内密封圈密封不严，使得活塞两侧高、低压油路存在渗漏而引发故障，需对工作缸进行更换。若仅在合位出现频繁打压故障，则可能是控制模块主换向阀在合闸操作时密封不严而引发故障，需检查分闸阀阀口的封闭情况或更换控制模块。若在分位、合位均出现频繁打压故障，则可能涉及多个模块，对手动卸压阀下的过流阀、动力模块的油泵出口逆止阀、控制模块的控制阀、储能模块的高压密封圈进行检查处理或者更换相应模块;若进行上述工作后，故障仅得到缓解而不是彻底解决时，应为工作模块的工作缸出现了内漏，需对工作缸进行更换。

3.4消除液压弹簧机构故障后，应开展液压弹簧机构的额定压力保持试验，使之分别在合闸、分闸位置保持8h。并测量断路器行程、速度特性、时间参量、同期、分合闸最低动作电压等，保持在厂家要求的范围内。

结语

液压弹簧操动机构在高压开关类设备中得到了广泛引用。但在其使用过程中，若漏油及频繁打压故障不能及时处理，将使得故障状态不断发展，恶性循环，最终影响到开关设备的分合能力。

参考文献：

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[2]  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.

[3]  ABB公司.HMB-4/-8型液压弹簧操作机构运行和维护指导[Z].瑞士：ABB公司，2001.

（作者单位：国网辽宁省电力有限公司检修分公司）