黄铭坚
广州供电局有限公司 广东省广州市 510620
【摘要】本文针对某220kV变电站HMB系列液压弹簧机构在运行一段时间后，A相操作机构油泵出现频繁打压的故障现象，再对其操作机构进行解体检查，根据结构原理分析出有可能导致频繁打压的种种原因。通过详细观察判断及现场机构的开盖检查验证，终于寻找出故障的原因，并提出相应的解决方法，可为其他变电站同类型一次设备的运行维护和故障处理提供借鉴和参考。
【关键词】液压弹簧操作机构；频繁打压；故障处理
前言
HMB系列液压弹簧操作机构适用于高压罐式断路器及瓷柱式断路器。液压弹簧操作机构的主要特点是由碟簧作为储能元件，能量高度可靠的存储在碟簧内，利用液压油作为载体来传递动力，能量的传输由液压活塞完成，断路器的缓冲集中在液压系统中，由于可动零部件较少，操作原理简单，液压弹簧操作机构逐渐受到广泛应用。
1、液压弹簧机构工作原理
1.1机构储能
当碟簧释能后，行程开关的节点导通使得电机启动后带动油泵转动，液压油从低压油腔向高压油腔流动，由于高压油量的增多，油泵输出的高压油推动3个储能模块的活塞向下运动压缩碟簧进行储能。储能到位时，行程开关切断电动机回路，电机停转，储能过程结束。由于密封系统的作用，弹簧被保持在压缩状态。当操作后或泄压到一定值时，行程开关接通电机启动再次补压到碟簧储能完毕。
1.2合闸操作
当碟簧处于储能状态时，机构工作缸活塞上部始终为高压油，合闸线圈收到合闸信号后励磁动作，控制阀切换至合闸位置，活塞杆底部与高压油相通，此时传动杆上下都是高压油，利用压差的原理，即传动杆下面的面积大于上面的面积，使活塞杆向上运动，断路器完成合闸。
1.3分闸操作
当分闸线圈收到分闸信号后励磁动作，控制阀切换到分闸位置，活塞杆下方的高压油与低压油箱连通而转换成低压油，活塞杆上部的高压油推动传动杆向下运动，带动断路器完成分闸操作，并带动辅助开关切换 , 切断分闸回路 , 为下次合闸作好准备。由于活塞杆上部是高压油，活塞杆下部是低压油，这样活塞杆被牢牢控制在分闸位置。
2、故障情况
8月5日，220kV某变电站220 kV某开关A相液压弹簧机构出现油泵频繁打压故障，现场情况为：当天开关转检修后，油泵启动打压次数远超40次；开关处于分闸状态，碟簧自动泄能，电机启动油泵补压，出现频繁打压，平均每四分钟打压一次，储能正常；机构及各模块外观无损坏，无漏油痕迹。开关处于合闸状态，未发现异常储能现象。
危害：断路器常出现液压系统泄漏，造成压力下降，当碟簧泄能，接触到打压行程开关时，电机打压电路接通油泵补压。这种频繁打压现象，如果未能迅速处理，故障点就会越来越严重，油泵起动次数将会越来越频繁，最后导致油泵损坏。
3、频繁打压的判据和原因
3.1频繁打压判据
根据HMB型液压弹簧操作机构的运行和维护资料，在开关未操作的情况下，电机在一天之内启动10次以内是正常的。若启动次数超过10次，则需要对机构进一步观察，启动次数超过 20 次，说明机构内部存在泄漏问题，则需进行检修处理。统计电机启动次数时，应该减去断路器操作引起的启动次数。
3.2频繁打压原因
频繁打压原因主要有4种情况，即外部原因、二次回路故障、油中存在杂质异物和内部密封不严。
1、外部原因：液压油外漏造成油压下降，各模块连接面或密封处可能存在渗漏点或模块损坏会造成液压油外漏、油压下降。弹簧损伤或断裂都会造成建压异常。
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问题也会造成油泵频繁启动。
3、油中存在杂质：油中杂质会堵塞活塞或密封圈位置，导致密封不严，造成高低压油内漏，油压无法保持正常。
4、内部密封不严：内部密封不严，会导致高低压油内漏，使机构油压无法正常保持。机构内部几处密封较弱：工作缸活塞杆内密封圈、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（二级阀）、储能模块内高压密封圈等。
[1]
针对上述4种机构频繁打压的原因 , 现逐一采取以下措施进行检查处理。[2]
(1)现场经过外观检查，机构油位无异常，弹簧无损坏现象，各模块连接面无渗漏排除外部原因。
(2)现场检查二次回路，二次回路节点控制油泵启停正常，碟簧的辅助节点正常，且频繁打压仅发生在断路器分闸位置，合闸位置下打压正常，排除二次回路故障。
(3)从排油阀取出少量液压油进行检查，未发现明显颗粒物，初步排除油中存在杂质。
(4)所以机构频繁打压极有可能的原因为内部密封不严，对故障模式进行进一步分析。仅在分闸位置存在液压油从高压油路向低压油路渗漏，反而在合闸位置正常。
从开关机构分合闸位置时的结构原理图来看，高压油回路可能有渗漏的部位可能有3处，位置1为储能模块内部密封不严，位置2为操作活塞杆端部密封不良，位置3为切换阀内部密封不良。[3]
由于开关机构液压油在合闸位置下无渗漏情况，故排除掉位置1为渗漏点的可能（若储能模块内部密封不良，则合闸位置液压油也会存在渗漏）。剩余2个位置无法通过对故障模式的分析进行排除，最终决定对机构进行解体检查。
4、故障处理过程
4.1 操作机构解体及检查
对操作机构进行了解体，解体后重点检查了原因分析中3个可能渗漏的位置，其中位置 1储能模块的密封完好，位置3切换阀内部密封完好，无异常；位置2的操作杆导向环及密封O型圈均有磨损。
4.2故障分析结果：
现场解体拆开后，切换阀及储能模块部件正常，液压油无杂质；发现活塞杆有多处磨损，密封O形圈有小处磨损。最终确定是活塞杆及密封圈有磨损，导致活塞杆与缸体之间有了间隙，由于间隙较小，时不时会出现在分闸位置碟簧泄压情况，导致频繁打压。
4.3更换后操作
对工作缸内操作杆进行了整体更换，多次分合闸后，分闸位置和合闸位置均未出现碟簧泄能情况，建压在90s以内。分闸位置静置12小时，确认无补压情况。
4.4试验
回装完操作机构后，为检验安装质量，根据规程和厂家要求，还需要测量储能电机零起打压时间、断路器合闸时间及同期性、断路器分闸时间及同期性、断路器合分时间及同期性。
5、结论
本文以1起HMB系列液压弹簧操作机构频繁打压故障的现场消缺为例，分析了引起HMB系列液压弹簧操作机构频繁打压的原因，判断确定是由于内部密封不良引起，最后对开关操作机构进行开盖检查，最终发现是活塞杆有多处磨损及密封O型圈有磨损导致密封不严。并用新的活塞杆进行了更换，更换后进行了操作机构的回装，按照规程和厂家要求进行了零起打压时间测量、断路器合闸时间及同期性测量、断路器分闸时间及同期。通过对机构的换油处理，断路器投运后打压次数恢复了正常。
为保障电网设备稳定运行总结得出以下3条意见
１、定期专业巡视检查机构内部是否发生受潮、渗漏油等问题，及时发现问题并针对性处理。
２、对已经有故障缺陷的开关设备及时做计划查找缺陷记录，定期跟进并安排计划性检查或停电修复。
３、设备小修或者大修时对机构仔细检查发现故障缺陷的地方进行更换和测试。
参考文献：
[1]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，2010,51；
[2]中国南方电网有限责任公司，电力设备检修试验规程：Q/CSG1206007-2017；
[3]韩筱慧,闻飞翔,费 宇,卞寅飞,王 彪,姚继星,HMB-4型液压弹簧操作机构频繁打压故障的现场检修［J］，2015，浙江电力；7-8；
[4]陈 强，断路器液压弹簧操作机构故障分析及处理［J］，2017年，电气技术；