HMB-8 型液压碟簧操作机构防慢分装置检查分析

李良创，龙民权，阮彦俊，肖一鹏，齐向东，吴泽宇

（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，广东广州，510000）

1 机构漏油故障现象

2018年3月25日，在宝安站年度检修中发现 500kV 第八串联络开关5082 C 相液压碟簧机构存在微渗油情况。由于漏油痕迹面积大，无法分辨具体是那个位 置微渗油。现场将渗油痕迹进行清理，并将 C 相液压碟簧机构补油至油位窗口中间位置，继续观察渗油情况。

2018年7月28日，再次检查开关 5082 C 相碟簧机构发现继续存在微渗油 情况。机构储能油泵底座上挂有油滴，两个储能模块下面有漏油痕迹，由于漏油 痕迹面积大，无法判断具体漏油点。

在监控后台上查询开关 5082 C 相机构近期储能电机工作情况，发现储能电 机最近工作时间超过厂家要求的 3 分钟。

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 秒后超时动作、7 月 18 日工作 3 分 25 秒后超时动作、7 月 21 日工作 3分 9 秒后超时动作。查询对比一台开关 5022 运行时正常补充油压储能电机工作时间为 2-3 秒，厂家 ABB 要求合闸后电机储能时间为 8 秒左 右，分闸后储能时间为 21 秒左右，零压电机储能时间为 72 秒左右。判断 5082 C相机构存在内漏情况。

2018 年 12 月 19 日，再次对开关 5082 C 相液压碟簧机构漏油进行检查。经 过多次启动油泵才发现右上角的储能模块与工作油缸之间密封处存在液压油泄 漏。拆除储能模块后发现模块与工作油缸连接处靠缸体侧有细微的裂纹，导致机构微漏油。现场不具备更换机构工作油缸和试验条件，确定将机构整体拆卸返厂检修。

2 HMB-8 型液压碟簧机构工作原理

HMB-8 型液压碟簧机构的液压控制和操作功能都被集成在铝制的模块中。液 压碟簧操作机构中没有任何管道连接，所有模块都以块状方式连在一起。结构设 计上采用集装板块结构，操作机构的主要元件按功能分成五大模块。分别是：充能模块、贮能模块、工作模块、控制模块和监测模块。

2.1 机构合闸操作原理

机构工作缸活塞上侧为高压油,下侧与低压油箱相通为低油压。合闸电磁阀 接到合闸命令后，打开合闸前级阀使主换向阀转换位置，使工作缸活塞下侧与低 压油隔离与高压油连通，高压油同时作用在活塞两侧[1]，由于活塞下侧受力面积大于上侧,操作杆便向上运动实现合闸,如图 1 所示。

图1 机构合闸

2.2 机构分闸操作原理

机构工作缸活塞上侧和下侧均为高油压。分闸电磁阀接到分闸命令后，打开 分闸前级阀使主换向阀转换位置，使工作缸活塞下侧与高压油与低压油箱连通， 活塞在上侧高压油的作用向下运动实现分闸。

2.3 机械防慢分装置动作原理

断路器处于合闸位置时，液压碟簧操作机构出现失压故障，支撑环 5 受到碟 簧弹力的作用，向上运动 h2，推动连杆3，连杆 3 带动拐臂 1 顺时针转动 h3， 支撑往下慢分的活塞杆，使断路器始终保持在合闸位置。下图 2所示 a、b 分别 为正常工作状态和失压状态[2]。

图2 机械防慢分装置原理图

机构的故障排除后重新储能，在储能活塞的作用下，支撑环 5 向下运动压缩碟簧，连杆 3 在复位弹簧的作用下，带动拐臂 1 逆时针转动，脱离活塞杆，恢复 正常工作状态。

3 HMB-8 型液压碟簧机构安装测试

检查油泵停止和启动碟簧行程整定值动作正常；检查闭锁重合闸、闭锁合闸、闭锁跳闸碟簧行程整定值动作正常，且后台报信正常。

液压碟簧机构渗漏试验:液压碟簧机构在储能正常情况下，分别在分闸和合闸位置，进行 24 小时的渗漏试验。为防止自动补压，断开电机电源。

项 目 损失要求值 损失实测值（mm）合闸位置 24h 碟簧行程损失值 ≤2mm A 相:1mm B 相:1mm C 相:1mm分闸位置 24h 碟簧行程损失值 ≤2mm A 相:1mm B 相:1mm C 相:1mm

断路器的速度特性:(在额定操作电压、液压下进行)

项 目 速度要求 实测值（m/s）合闸速度 3-4m/s C 相:3.24分闸 1 速度 7.8-9.2m/s C 相 :8.06分闸 2 速度 7.8-9.2m/s C 相 :8.07

断路器的时间参量:(在额定操作电压、液压下进行)

项 目 时间要求 实测值（ms）分闸 1 时间 14-19ms A 相 :17.3 B 相 :16.9 C 相 :15.8分闸 2 时间 14-19ms A 相 :17.0 B 相 :16.7 C 相 :16.6分闸 1 同期 ≤2ms 1.5ms

分闸 2 同期 ≤2ms 0.4ms合闸时间 55-80ms A 相 :17.3 B 相 :16.9 C 相 :15.8合闸同期 ≤4ms 2.4ms

4 机械防慢分装置分析

高压断路器在运行中液压机构由于异常因素，液压机构出现失压导致断路器出现慢分现象，断路器无法开断额定电流或短路故障电流，触头将出现严重烧损 现象，甚至出现断路器爆炸的可能，影响电网的安全运行[3]。

其中检修试验规程第10.58条要求对液压机构进行防失压慢分试验，但没有要求测量机械防慢分装置动作的碟簧行程值。现场测量开关5082 C相液压碟簧机构动作的损失碟簧行程值为74mm 对应的碟簧行程为9mm。

现场测量开关5082 C相液压碟簧机构在分闸、合闸、重合闸操作的碟簧行程损失值如下表：

项目 损失要求值 损失实测值（mm）合闸碟簧行程损失值 ≤9.1mm C 相:9mm分闸碟簧行程损失值 ≤24.9mm C 相:24.7mm重合闸碟簧行程损失值（分合分） ≤68mm C 相:58mm机械防慢分装置碟簧行程损失动作值 - C 相:74mm

经过计算实际重合闸碟簧行程损失值约等于 2 次单分闸和 1 次单合闸碟簧行 程损失值的总值，单次分合闸的碟簧行程损失实测值非常重要，在要求的范围内 才能保证断路器自动重合闸失败后的跳闸成功。

HMB-8 型液压碟簧机构工作缸内低压油与高压油分界面、储能油泵、贮能模 块、电磁阀等存在内渗和外漏油情况，会导致断路器动作时碟簧行程损失值过大。 目前储能电机为交流电源供电，也会出现供电丢失的情况。在储能电机丢失的情 况下，如何确保液压碟簧机构自动重合闸失败后跳闸成功，必须检查重合闸碟簧 行程损失值小于机械防慢分装置碟簧行程损失动作值。

目前对液压碟簧机构进行维护定检时，忽略了测量完整的重合闸失败碟簧行 程损失值，只是测量分合闸碟簧行程损失值。当出现储能电机交流失电，液压机 构内部泄漏时，高压断路器在自动重合闸失败断开时可能会出现慢分情况或机械防慢分装置动作导致断路器拒动故障[4]。

综上分析，HMB-8 型液压碟簧机构结构紧凑、高可靠性、维护量小。但是碟簧机构是依靠内部的液压完成自动重合闸。对比弹簧机构通过分合闸弹簧的储能，在储能电机失电的情况下仍可以确保断路器进行分-和-分闸动作。因此对液 压碟簧机构进行压力检查，必须检查机构重合闸失败时碟簧行程损失值和机械防 慢分装置碟簧行程损失动作值，并确保重合闸失败时碟簧行程损失值小于机械防 慢分装置碟簧行程损失动作值。

目前《电力设备检修试验规程》没有明确测量机械防慢分装置动作值，将建 议增加机械防慢分装置动作值的测量。定期检查重合闸失败时碟簧行程损失值小 于机械防慢分装置碟簧行程损失动作值。