范立新

（紹興電力局，浙江 紹興 312000）

液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)廣泛配備于110kv 及以上電壓等級(jí)的斷路器上。其中的儲(chǔ)壓裝置則是液壓機(jī)構(gòu)的能源基地，利用壓縮氣體（氮?dú)猓┳鳛閯?dòng)力源，其儲(chǔ)能以后相當(dāng)于一個(gè)強(qiáng)大的彈簧被拉伸或壓縮，在短時(shí)間內(nèi)向液壓系統(tǒng)壓縮高壓油，推動(dòng)活塞動(dòng)作，使斷路器合閘或分閘。CY3、CY5 型是較為常用的液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中的儲(chǔ)能裝置包括貯壓筒、壓控裝置和油泵等。貯壓筒內(nèi)預(yù)充有壓縮的氮?dú)?，?dāng)油泵打壓時(shí)，液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力升高，推動(dòng)貯壓筒內(nèi)的活塞向上運(yùn)動(dòng)，使氮?dú)膺M(jìn)一步受壓縮?；钊仙龓?dòng)活塞桿移動(dòng)，當(dāng)活塞桿到達(dá)一定的位置時(shí)，撥動(dòng)裝在貯壓裝置下部的微動(dòng)開關(guān)，使之切換。

如圖1 所示：當(dāng)活塞桿上升至微動(dòng)開關(guān)YLJ1 位置時(shí)，對(duì)應(yīng)整定的停泵壓力值，接點(diǎn)動(dòng)作，切斷電機(jī)回路，油泵停止工作，液壓系統(tǒng)達(dá)到額定工作壓力。在溫度一定的情況下，液壓機(jī)構(gòu)額定工作油壓與貯壓筒活塞桿行程有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，根據(jù)貯壓筒內(nèi)高壓油的多少，活塞桿行程隨之變化，從而帶動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，使其在整定的壓力值時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)位置對(duì)壓力的控制。這可以通過計(jì)算校驗(yàn)得到。以配SW6-220 斷路器的CY3 型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)為例：

20℃時(shí)，液壓機(jī)構(gòu)貯壓筒的預(yù)充壓力為12MPa，停泵油壓為19.2MPa。經(jīng)實(shí)測(cè)，貯壓筒氮?dú)馇豢側(cè)莘e（當(dāng)活塞處在最下部時(shí)）V0為7720cm3，當(dāng)溫度不變時(shí)，由預(yù)充壓力12MPa 打壓到停泵壓力19.2MPa 時(shí)，氮?dú)馇槐粔嚎s后的容積V1應(yīng)為

這樣，氮?dú)馇蝗莘e由7720cm3變到4825cm3時(shí)，貯壓筒活塞桿運(yùn)動(dòng)的總行程h應(yīng)為

式中d-貯壓筒內(nèi)徑（活塞與筒體的公差配合為Φ135 D4/覼7）

同樣，可計(jì)算得各對(duì)應(yīng)數(shù)值，列出表1。

上述反映的是活塞桿行程與工作壓力的關(guān)系，表明活塞桿的位置與系統(tǒng)的壓力值一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)溫度不變時(shí)，PV=常數(shù)，系統(tǒng)各控制壓力就是由貯壓筒內(nèi)氮?dú)怏w積（液壓油的容積）來確定的。

圖1 貯壓筒裝配

表1 CY3 型液壓機(jī)構(gòu)行程開關(guān)位置與對(duì)應(yīng)的工作油壓

在正常情況下，這一切都是正確的。但是，如果氮?dú)鈮毫Πl(fā)生改變，就會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，主要表現(xiàn)為以下幾種情況：

（1）氮?dú)忸A(yù)充壓力有偏差。氮?dú)忸A(yù)充壓力較低，則活塞桿到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作壓力值就會(huì)降低；反之，則會(huì)使液壓系統(tǒng)壓力升高。預(yù)充壓力值是其他工作壓力值的參考基值，測(cè)量時(shí)需要溫度換算。準(zhǔn)確的預(yù)充壓力值，還能減小微動(dòng)開關(guān)安裝位置的誤差。因此在檢修時(shí)，測(cè)量預(yù)充壓力是極為重要的。

（2）氮?dú)庑孤?huì)造成壓力下降，活塞桿對(duì)應(yīng)的微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作壓力值也會(huì)比整定值降低。由于CY3、CY5 型的貯壓筒內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)是通過液壓油與氮?dú)忾g的壓力差來達(dá)到的，液壓油處于密封狀態(tài)，哪怕氮?dú)鈮毫档?，只要液壓系統(tǒng)的高壓油沒有排出或打入，活塞及活塞桿不會(huì)有任何移動(dòng)，對(duì)應(yīng)的微動(dòng)開關(guān)也不會(huì)有任何切換動(dòng)作。此時(shí)，微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作、狀態(tài)正確，無報(bào)警信號(hào)，顯示液壓系統(tǒng)壓力正常。而這種壓力正常的假象，只有在現(xiàn)場巡視壓力表時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。如果設(shè)備巡視時(shí)，未能發(fā)現(xiàn)壓力缺陷，任其發(fā)展，壓力只能持續(xù)下降，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。因?yàn)榈獨(dú)庑孤┑膲毫档团c高壓油泄漏引起的壓力降低有著很大的區(qū)別，高壓油泄漏會(huì)使油泵頻繁啟動(dòng)，而氮?dú)庑孤┑膲毫档筒粫?huì)使電機(jī)啟動(dòng)、油泵打壓，具有更大的隱蔽性和危險(xiǎn)性。因此，在壓力表內(nèi)裝上電接點(diǎn)，用以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力。當(dāng)電接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)，可以將信號(hào)上傳到控制室，彌補(bǔ)了漏氮引起壓力下降而貯壓筒微動(dòng)開關(guān)無報(bào)警信號(hào)的設(shè)計(jì)缺陷。但這只解決了監(jiān)視的問題，對(duì)于壓力控制則仍無能為力，盡管壓力已經(jīng)低于啟泵壓力，但電機(jī)仍無法自動(dòng)啟動(dòng)打壓，這將降低分合閘速度，影響斷路器動(dòng)作性能。

（3）環(huán)境溫度變化，對(duì)氮?dú)鈮毫ψ兓绊戄^大。如果環(huán)境溫度升高，則會(huì)使氮?dú)馀蛎?，?nèi)部壓強(qiáng)增大；而活塞桿的位置不變，則造成整個(gè)液壓系統(tǒng)內(nèi)部壓力相應(yīng)異常升高。對(duì)此我深有體會(huì)：原先220kv柯巖變一到夏季缺陷就特別多，都是些CY5 液壓機(jī)構(gòu)漏油、密封圈損壞、油泵頻繁啟動(dòng)等的缺陷，運(yùn)檢人員忙得夠嗆。后來，大家相互探討，想了個(gè)好辦法：將每個(gè)戶外機(jī)構(gòu)箱裝上“淋浴龍頭”，一到夏天便給它們淋浴沖涼。這一招還果真奏效，缺陷明顯減少。而當(dāng)環(huán)境溫度降低，氮?dú)鈮毫ο陆禃r(shí)，液壓系統(tǒng)內(nèi)部壓力隨之明顯偏低的情況下，壓力測(cè)控裝置也不作任何反應(yīng)，這會(huì)帶來安全隱患。

（4）液壓油進(jìn)入到活塞的氮?dú)鈧?cè)，使油壓升高?；钊c貯壓筒的配合靠密封圈，設(shè)備長期運(yùn)行以后密封圈會(huì)磨損，彈性下降，出現(xiàn)活塞與貯壓筒筒體密封不嚴(yán)的情況。這樣液壓油就會(huì)進(jìn)入到氮?dú)鈧?cè)，使氮?dú)馊莘e縮小，壓力升高，活塞桿相對(duì)應(yīng)的微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作壓力值就會(huì)升高。液壓系統(tǒng)在到達(dá)停泵壓力時(shí)，其實(shí)際壓力要大于額定工作壓力。這樣長期在過高的壓力下工作，易造成密封圈損壞，液壓油滲漏，影響設(shè)備使用壽命。

通過分析，產(chǎn)生液壓系統(tǒng)壓力存在諸多不確定因素的主要原因是：設(shè)計(jì)時(shí)將貯壓筒與壓力控制裝置合為一體，活塞及活塞桿身兼數(shù)職——平衡油氣壓力、顯示活塞桿行程、切換壓力接點(diǎn)。這樣造成兩者功能混淆，動(dòng)作相互影響。因此，有必要對(duì)貯能壓力測(cè)控裝置進(jìn)行一些修改，將貯壓筒與壓力控制裝置拆分為二，使其職責(zé)分明，各司其職。

對(duì)貯壓筒只要求儲(chǔ)壓作用，不需要活塞、活塞桿位置顯示，因此取消活塞桿。這樣可以消除活塞桿與筒底配合處的摩擦和滲漏，減小貯壓筒活塞與筒體內(nèi)壁的卡滯程度，使活塞動(dòng)作相對(duì)靈敏，停泵與啟泵的壓力差保持在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。改進(jìn)后，當(dāng)上述4 種情況發(fā)生時(shí)，活塞桿不再對(duì)各壓力微動(dòng)開關(guān)控制，避免了對(duì)液壓系統(tǒng)的影響。

增加一個(gè)“壓力控制裝置”，其結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：活塞及活塞桿、彈簧、微動(dòng)開關(guān)。因?yàn)榈獨(dú)鈮毫ψ兓?，微?dòng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)的實(shí)際壓力值并不能如實(shí)反映設(shè)計(jì)所要求的整定壓力值，所以微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作應(yīng)該擺脫氮?dú)鈮毫Φ挠绊懀嬲从骋簤合到y(tǒng)的工作壓力。改進(jìn)后，液壓系統(tǒng)通過活塞桿傳遞出來的壓力由彈簧去抗衡，活塞桿運(yùn)動(dòng)一方面通過壓力的變化使彈簧伸縮，另一方面來撥動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)壓力控制。這樣，活塞直接反映的是液壓系統(tǒng)的壓力，液壓系統(tǒng)內(nèi)部的壓力升降直接反映到活塞的上下運(yùn)動(dòng)及與之相平衡的彈簧的伸縮。液壓油壓力發(fā)生變動(dòng)，彈簧馬上作出伸縮反應(yīng)，帶動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，進(jìn)行相應(yīng)的控制和顯示。在這種裝置中，如果貯壓筒內(nèi)有氮?dú)庑孤?，則在液壓系統(tǒng)內(nèi)部的液壓油不發(fā)生泄漏的情況下，活塞不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。但氮?dú)鈮簭?qiáng)下降，液壓油的壓強(qiáng)也隨之下降，反映到壓力控制裝置中活塞位置內(nèi)縮，使微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，油泵打壓，對(duì)液壓系統(tǒng)壓力及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，壓力控制裝置真正起到了控制液壓系統(tǒng)壓力的作用。

這樣，貯壓筒與壓力控制裝置明確了各自職責(zé)，避免了相互影響。采用彈簧壓力控制裝置監(jiān)控油壓，可以使各控制壓力盡量接近整定值，符合壓力控制要求，微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的壓力值也比較準(zhǔn)確，在外界環(huán)境溫度變化時(shí)，可以及時(shí)停泵、啟泵等。裝置中平衡彈簧的機(jī)械特性比較穩(wěn)定，不受外界環(huán)境溫度的影響，但應(yīng)注重對(duì)彈簧的檢查，彈簧強(qiáng)度不能有過大的變化，否則會(huì)影響壓力控制裝置活塞桿的行程，造成動(dòng)作壓力不準(zhǔn)。此外，應(yīng)加強(qiáng)巡視運(yùn)行設(shè)備，到夏季要控制壓力過高，想方設(shè)法降低機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的溫度。對(duì)于壓力表可以不裝電接點(diǎn)，只需監(jiān)視壓力，控制、報(bào)警均由壓力控制裝置執(zhí)行，降低了設(shè)備運(yùn)行對(duì)壓力表的依賴性。對(duì)于微動(dòng)開關(guān)，檢修時(shí)要著重檢查啟、停泵接點(diǎn)的動(dòng)作活絡(luò)情況，不能有咬死、頂死、返回失靈等現(xiàn)象。

上述分析是本人在工作中對(duì)CY3、CY5 型液壓機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能壓力測(cè)控裝置方面的認(rèn)識(shí)，對(duì)其中的不足與改進(jìn)進(jìn)行了分析、思考。其實(shí)，象LW6 型所配的液壓機(jī)構(gòu)已經(jīng)有所改進(jìn)。通過前后的分析比較，闡述貯壓筒氮?dú)鈮毫ψ兓瘜?duì)設(shè)備的影響，指出設(shè)備運(yùn)行中的潛在缺陷和檢修中應(yīng)重點(diǎn)檢查的內(nèi)容與項(xiàng)目，加強(qiáng)巡視和維護(hù)，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

[1]華東電業(yè)管理局編.高壓斷路器技術(shù)問答[M]，北京：中國電力出版社，1997：148-184，221-251，470-506.