浅谈液压弹簧操动机构对断路器分合闸的有效性

周煜炜

摘要：上海华电奉贤热电有限公司在对并网间隔三相机械联动断路器进行优化改造时，选用了HMB-8.3型液压弹簧操动机构。现对这种液压弹簧操动机构在三相机械联动断路器分合闸时的有效性进行了分析，实践证明，三相机械联动断路器配备HMB-8.3型液压弹簧操动机构具有显著优势。

关键词：GIS;HMB-8.3型液压弹簧操动机构;三相机械联动断路器

0 引言

上海华电奉贤热电有限公司220 kV母线采用1套IFT-252型GIS设备，双母线双分段共设19个间隔。其中#52主变间隔和#62主变间隔作为汽机发电机的并网间隔，采用的是三相电气联動结构的断路器。GIS设备自投产以来已安全运行两年多，但机组并网用断路器采用的是三相电气联动操作机构，在结构上没有三相机械联动可靠，存在发电机非全相运行的可能。同时，根据国家电网及国家能源局的防止电力生产事故的十八项及二十五项措施要求：“220 kV及以下电压等级机组的并网间隔断路器应采用三相机械联动式结构。”因此，公司将两台机组并网用断路器由三相电气联动结构改为三相机械联动结构。

1 IFT-252 GIS三相机械联动断路器介绍

2014年，特变电工中发上海高压开关有限公司为了满足市场需求，在220 kV GIS原单相操作的基础上，开发了IFT-252型GIS三相机械联动断路器，它由三相断路器本体、液压弹簧机构、传动系统、机构箱等部分组成，其外形结构如图1所示。该三相机械联动断路器为水平式布置，采用多连杆的传动机构将断路器的三相与灭弧室有效连接起来。

IFT-252型GIS断路器三相机械联动操作机构配用技术成熟、质量可靠的德国ABB公司生产的HMB-8.3型液压弹簧操动机构。HMB系列液压弹簧操动机构在瑞士ABB公司及中国高压开关行业500 kV及以下的机组上得到了普遍应用，并且在电力系统中的运行时间最长，已接近40年。HMB-8.3型液压弹簧操动机构以碟簧为储能部件，液压油为传动载体，克服了传统液压机构效率低、易渗漏等缺点，将各主要功能部件集成化和模块化，使其具有很强的通用性与互换性，并且没有管道能量损失，使机构效率达到了最大化，是一种可靠性强、免维护的操动机构。

HMB-8.3型液压弹簧操动机构的主要特点有：

（1）整体采用模块式结构，通用性强，互换性强。

（2）阻尼系统采用了截面缓冲形式，能够有效降低分合闸时产生的冲击力，在很大程度上提高了机构的可靠性。

（3）通过节流孔平滑地调节开关分合闸，操作简捷、方便。

（4）压力控制采用定油量与定压力兼容的方式，与环境温度无关，因而机械特性十分稳定。

（5）相较于螺旋型弹簧，碟簧的特性平稳，所以机构的行程变化相对小;使用多个碟簧串接，即便其中一个碟簧损坏，也不会影响机构整体的平稳性。

2 液压弹簧机构的工作原理

德国ABB公司生产的HMB系列液压弹簧操动机构（图2）具有结构小巧、反应灵敏、输出功率大、免维护、可靠性高的特点，在高压开关行业应用广泛。特变电工中发上海高压开关有限公司使用该系列三相机械联动结构产品，已安全运行多年。

2.1    储能

HMB-8.3型液压弹簧操动机构的储能电机运行时，油泵电机将低压油缸内的液压油压入高压油腔内，高压油腔内的高压油推动活塞杆，向下压缩碟簧从而形成储能。碟簧到达储能位置后，行程开关发出指令断开油泵电机电源，储能过程结束。在断路器操作后或者油压泄漏到设定值时，弹簧行程开关将再次接通油泵电动机补压到储能位置。

2.2    合闸操作

合闸操作时，合闸电磁阀通电，前级切换阀在高压油腔内高压油的推动下切至合闸位置，前级切换阀向下运动，切断了原活塞杆与低压油缸的连接管路，并接通了活塞杆下部与储能模块上部的高压油管路，将高压油注入到活塞杆下方。此时，活塞杆上、下方均有高压油，但活塞杆下方容积大于上方容积，使活塞杆向上推动，断路器合闸。活塞杆在合闸过程快要结束时，在阻尼系统作用下产生阻尼力，以降低合闸时产生的冲击力。

2.3    分闸操作

分闸操作时，分闸电磁阀通电，前级切换阀在高压油腔内高压油的推动下切至分闸位置，高压油通过换向阀与低压油箱相连，使得活塞杆下部失去压力，活塞杆在上部高压油的作用下迅速向下推动，带动断路器分闸。活塞杆在分闸过程快要结束时，在阻尼系统作用下产生阻尼力，以降低分闸时产生的冲击力。

3 结语

三相机械联动断路器配备HMB-8.3型液压弹簧操动机构的优势明显，在实际应用中具有很强的可靠性，能够有效解决发电机非全相运行的问题，具有很高的应用和推广价值。

[参考文献]

[1] 陈宇，胡贤矿，翁小川，等.在运分相操作GIS断路器改造现场[J].华电技术，2020，42（1）：73-77.

[2] 鲍鹏，孙昕.HMB-4/8型液压弹簧操作机构内漏故障解析[J].高压电器，2019（2）：220-226.

[3] 李张秀，李家军.浅谈HMB-4/8型液压弹簧操作机构的运行维护[J].四川水力发电，2016，35（2）：84-86.