李兀凤 胥均
楚雄供电局，云南省楚雄市 675000
摘要：本文通过对一起500kV GIS断路器液压机构渗油问题展开分析，通过对设备结构、工作原理、装配流程等信息分析，得出了由于对接装配过程设计不合理中、加上装配者人为的疏忽，在设备生产过程中遗留隐患，导致设备后续运行中发生漏油问题的结论。文中针对此类情况，提出了如何提高设备质量的措施。
关键词：液压机构；断路器；渗漏油；打压模块；对接装配
0前言
2017年3月14日，楚雄电网某换流站内的交流500kV GIS断路器机构发生异常。现场运行人员在对某台500kV断路器进行操作时，C相液压机构出现打压异常的问题，经运检人员到现场查看，发现机构内有大量液压油从外罩渗出，于是第一时间联系了设备生产厂家进行处理及原因分析。
随着电网的不断发展，220kV及以上电压等级GIS断路器机构以弹簧机构与液压机构为主。本文通过对这起500kV断路器液压机构渗油问题进行原因分析，同时也对同类缺陷的预防及处理提供一些改进建议。
1现场处理过程
厂家售后服务人员到达现场后，对故障机构进行仔细检查，发现电机支架与工作缸之间靠近定位螺钉一侧有较大间隙。经进一步检查，发现固定电机支架的定位螺钉已经断裂，电机支架上靠近定位螺钉一侧的的 O 型密封圈随着支架一起从工作缸的缸孔中脱出，机构油箱中的液压油从此部位流出。电机支架上其余三个固定螺钉也已松动，其中的两个发生轻度弯曲。厂家售后服务人员更换了电机支架处的四个螺钉并重新紧固，向机构油箱中又灌入新的液压油。故障机构现场处理后经试验验证，符合各项使用条件，现已恢复正常运行。
2原因分析
2.1电机打压模块结构原理
打压模块是一个液压柱塞单元，主要由电机、油泵副、电机支架、圆锥齿轮副、曲轴、低压放油阀等组成。打压模块的工作原理为：间隙定位螺钉断裂油泵柱塞模块安置于工作缸内,电机通过圆锥齿轮进行驱动，当系统储能或者压力降低需要补压时，电机通过圆锥齿轮副带动偏心曲轴旋转，令油泵副中的柱塞做直线往复运动。柱塞伸出时从低压油腔吸入低压油，而当柱塞回退时，油泵副低压吸油孔处的逆止阀片关闭，这样，柱塞腔中的低压油就会通过高压进油孔泵入到高压系统中成为高压油。当柱塞回退到底之后，高压进油孔处的逆止阀片会在系统压力的作用下关闭，从而完成柱塞的一个工作循环。随着电机周而复始的旋转，系统压力就会不断的升高，当系统压力达到停泵压力时，压力开关中控制停泵的微动开关切换，断开电机电源。
通过上面的原理介绍可知，偏心曲轴每转一圈就带动柱塞往复运动一次，柱塞在回退过程中所产生的反作用力会施加到曲轴上并产生一个使电机支架旋转的力矩，正常情况下电机支架与工作缸之间通过4个紧固螺钉连接，这个反力矩不会影响打压模块的正常工作。
打压模块在与工作缸进行组装时，为了保证曲轴与工作缸之间的位置度要求，设计结构上采用了一个定位螺钉加3个M8内六角标准螺钉的紧固连接形式。电机支架上与定位螺钉配合的Φ10 孔径与定位螺钉之间采用小金属间隙配合（配合间隙在0.03-0.04mm之间），从而起到精准定位的作用；而电机支架上其它三个安装孔孔径为Φ8.5，其与三个M8固定螺钉之间的金属间隙为0.3mm左右。
2.2渗漏油及打压异常原因分析
经设备厂家与液压机构制造厂共同研究分析认为，故障机构电机支架的 4 个安装螺钉在机构出厂之前没有按要求紧固好是导致螺钉断裂和电机打压异常的根本原因。
当螺钉没有被紧固时，由于定位螺钉的配合间隙比其它三个螺钉小，曲轴高速旋转时所产生的使支架旋转的反作用力矩会首先作用到定位螺钉上，使得定位螺钉承受一个交变的剪切力。
随着电机打压次数的增加，螺钉在剪切力的反复作用下，最终从应力最集中的空刀槽根部疲劳断裂。
定位螺钉的断裂会带来两种状况：
其一，由于其它三个固定螺钉没有紧固，电机支架与工作缸的结合面之间在靠近定位螺钉一侧就会出现缝隙，使得 O 型密封圈从工作缸的圆周密封面上脱出而失去密封作用，于是油箱中的低压油就会从此部位不断的向外渗出而引起油位的下降，随着液压油的外漏，当油位最终低于油泵柱塞的低压吸油口时，就会出现电机正常运转，但是系统压力却没有变化的异常现象，直到主控室后台发出电机超时运转信号。
其二，定位螺钉断裂后，原来施加到定位螺钉上的剪切力开始转移到其它三个固定螺钉上，引起螺钉弯曲。
2.3电机打压模块对接装配流程
机构在制造厂内装配时，打压模块与工作缸进行对接装配的过程如下：
① 在支架与工作缸缸孔密封面之间及缸孔的引入角部位均匀涂抹润滑脂；
② 再将电机支架对准工作缸内孔并缓慢引入；
③ 用力将电机支架平稳压入工作缸内；
④ 先将定位螺钉拧入并紧固；
⑤ 再将其余三个固定螺钉拧入并紧固。
在电机支架的装配过程中，由于这台机构的装配者人为的疏忽，没有将螺钉进行有效紧固，没有严格按照装配工艺指导文件的规定进行作业。虽然螺钉没有紧固，但是在定位螺钉没有断裂之前，打压模块仍然会正常的工作，于是将此隐患带到了现场发生了现在的故障。
经对对接装配流程进行分析，该装配流程“在定位螺钉紧固后再拧入并紧固固定螺钉”，如前期对接误差较大，存在“三个固定螺钉拧入并紧固”过程中扯动定位螺钉导致其松动的可能性，建议对局部流程进行优化。
优化后螺钉拧入紧固流程为：“拧入定位螺钉1”—“依次拧入普通螺钉4、2、3”—“紧固定位螺钉1”—“依次紧固普通螺钉4、2、3”—再次“紧固定位螺钉1”—再次“依次紧固普通螺钉4、2、3”。为提高紧固可靠性，建议使用力矩扳手对紧固力的大小进行规范。
3结束语
此次故障原因为对接装配过程设计不合理中，加上装配者人为的疏忽，没有将螺钉进行有效紧固，隐患逐步发展后导致的500kV GIS断路器机构漏油故障。结合此次分析处理过程，提出以下几个建议：
1、在发生设备故障后，应及时开展原因分析，以便及时发现类似轻微隐患或故障，及时采取控制措施；
2、针对本设备故障，建议厂家优化设备对接装配流程，加强装配人员技能培训，确保设备装配正确可靠。
3、随着电网的发展，防止此类事件的发生，单纯的事后分析是不够的，还需在设备出厂监造、产品抽检方面积极采取防范措施才行，如现场考察厂家生产装配流程、扩大设备抽检比例、优化产品抽检方式方法、改进断路器机构设计等等。
参考文献：
[1]理查德·克劳森，《装配工艺》，北京：机械工业出版社，2008
[2]陈保伦，《液压操动机构的设计与应用》，北京：机械工业出版社，2011