陳 強

?

斷路器液壓彈簧操作機構(gòu)故障分析及處理

陳 強

（調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司惠州蓄能水電廠，廣東惠州 516100）

液壓彈簧操作機構(gòu)是SF6斷路器中應(yīng)用最廣泛的操作機構(gòu)之一，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、傳動效率高等優(yōu)點。本文對一起液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓故障進行了深入的分析，提出了相應(yīng)的解決辦法，可為其他電站同類型設(shè)備的運行維護和故障處理提供借鑒和參考。

斷路器；液壓彈簧操作機構(gòu)；頻繁打壓；故障處理

惠州蓄能水電廠共裝有8臺30萬kW可逆式抽水蓄能發(fā)電機組，總裝機容量240萬kW，每臺發(fā)電機和主變之間均設(shè)置一臺出口斷路器。發(fā)電機出口斷路器布置在斷路器柜內(nèi)，單一開關(guān)實現(xiàn)起、停機操作，能快速切斷所有類型的故障，避免擴大損失和長期停運檢修，減少短路造成的損害。

出口斷路器采用ABB公司生產(chǎn)的HECPS-3S產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)型式為戶內(nèi)臥式，SF6氣體絕緣和滅弧，自然冷卻。操作機構(gòu)為HMB-4.5型液壓彈簧操作機構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、傳動效率高等優(yōu)點。

液壓彈簧操作機構(gòu)集碟簧的機械式儲能與液壓式的驅(qū)動和控制優(yōu)點于一體。碟簧力直接作用于3個儲能活塞上，通過儲能活塞把由彈簧力和彈簧行程表示的機械能轉(zhuǎn)換成由壓力和體積表示的液壓能。通過高油壓儲能活塞和工作油缸之間的能量傳輸，使操作機構(gòu)能進行快速的合分閘操作[1]。抽水蓄能機組較常規(guī)機組啟停更為頻繁，出口斷路器操作次數(shù)較多，液壓彈簧操作機構(gòu)容易出現(xiàn)故障。

1 故障模式

自2012年3月26日起，巡檢人員發(fā)現(xiàn)#6出口斷路器儲能電機頻繁打壓，正常情況下儲能電機的動作次數(shù)為斷路器操作次數(shù)的兩倍，但儲能電機實際動作次數(shù)遠大于斷路器操作次數(shù)的2倍。

2013年3月檢修過程中，打開斷路器操作機構(gòu)外殼后，并未發(fā)現(xiàn)低壓油泄露。由此判斷故障為高壓油腔向低壓油腔發(fā)生泄露。斷路器在分閘狀態(tài)下，平均每天儲能達到60次，斷路器在合閘狀態(tài)下，未見異常儲能現(xiàn)象。初步判斷泄露點可能為合閘線圈。2013年3月16日，對合閘線圈進行了更換，更換后恢復(fù)正常。

自2013年10月27日起，#6出口斷路器儲能電動機又出現(xiàn)頻繁打壓的現(xiàn)象，平均每天10多次，然后2014年1月1日開始又恢復(fù)正常。

2014年8月17日再次出現(xiàn)頻繁打壓現(xiàn)象，平均每天10至40多次不等。

2 原因分析

頻繁打壓原因可以歸納為4類[2-8]，即外部原因、二次回路故障、油中存在雜質(zhì)和內(nèi)部密封不嚴。

現(xiàn)場對機構(gòu)油位和彈簧外觀進行檢查，無異常，排除外部原因。

現(xiàn)場檢查二次回路，彈簧的輔助觸點和回路控制繼電器均能正常工作，且頻繁打壓僅發(fā)生在斷路器分閘狀態(tài)，合閘狀態(tài)下打壓正常，排除二次回路故障。

從排油口取出部分液壓油進行檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯顆粒物，初步排除油中存在雜質(zhì)。

故頻繁打壓最可能的原因為內(nèi)部密封不嚴，對故障模式進行進一步分析。在分閘狀態(tài)下，存在液壓油由高壓油腔向低壓油腔泄露，而在合閘狀態(tài)下無泄露。故需要對比兩種狀態(tài)下的油腔壓力分布圖。斷路器在分閘狀態(tài)下油腔壓力分布如圖1所示。斷路器在合閘狀態(tài)下油腔壓力分布如圖2所示。

注：為高壓油為低壓油

注：為高壓油為低壓油

根據(jù)斷路器分閘狀態(tài)和合閘狀態(tài)時的液壓油壓力分布圖（如圖1、圖2所示），高壓油回路可能有泄漏的部位可能有4處，位置1為切換閥內(nèi)部密封，位置2為高壓油腔內(nèi)部密封，位置3為操作桿端部密封，位置4為合閘線圈電磁液壓閥底部密封。

因斷路器液壓油在合閘狀態(tài)下無泄露，可排除掉圖1的位置2為泄漏點的可能（若此位置密封不嚴，則合閘狀態(tài)下液壓油也會存在泄漏）。在此之前對斷路器合閘線圈進行過更換，更換后僅僅持續(xù)了7個月，泄露再次發(fā)生，故可排除掉圖1的位置4為泄露點的可能。其余2個位置無法通過對故障模式的分析進行排除，最終決定對機構(gòu)進行解體檢查。

3 處理過程

3.1 操作機構(gòu)解體及檢查

對操作機構(gòu)進行了解體，解體后重點檢查了原因分析中剩余的2個可能泄露的位置，其中位置1的密封完好，無異常。位置3的操作桿導(dǎo)向環(huán)及密封均有磨損，用內(nèi)窺鏡對缸體進行檢查，發(fā)現(xiàn)在操作桿分閘位置處有沿著運動方向的劃痕，如圖4所示標識處。

3.2 操作桿更換

對操作桿進行了整體更換，新的操作桿如圖5所示，圖中兩個密封圈為臨時固定導(dǎo)向環(huán)用，安裝過程中會從后部滑落。

3.3 試驗

回裝完操作機構(gòu)后，為檢驗安裝質(zhì)量，根據(jù)規(guī)程[9-10]和廠家要求，還需要測量儲能電機零起打壓時間、斷路器合閘時間及同期性、斷路器分閘時間及同期性、斷路器合分時間及同期性。

測量儲能電機零起打壓時間為85s，合格（廠家要求90s內(nèi)）。

斷路器合閘時間及同期性測量如表1和圖6所示。

表1 斷路器合閘時間及同期性測量

斷路器分閘時間及同期性測量如表2和圖7所示。

表2 斷路器分閘時間及同期性測量

圖7 斷路器分閘時間及同期性

斷路器合分時間及同期性測量如表3和圖8所示。

表3 斷路器合分閘時間及同期性測量

圖8 斷路器合分閘時間及同期性

4 結(jié)論

本文深入分析了一起HMB-4.5型液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓故障，根據(jù)操作機構(gòu)頻繁打壓的可能原因和具體故障模式，初步判斷故障原因為內(nèi)部密封不嚴，對比合閘狀態(tài)下和分閘狀態(tài)下油腔壓力分布圖，進一步確定密封不嚴的可能位置，最后對斷路器液壓彈簧操作機構(gòu)進行解體檢查，找到了頻繁打壓的最終原因為操作桿端部密封磨損，并用新的操作桿進行了更換，更換后進行了操作機構(gòu)的回裝，按照規(guī)程和廠家要求進行了零起打壓時間測量、斷路器合閘時間及同期性測量、斷路器分閘時間及同期性測量、斷路器合分閘時間及同期性測量等試驗，試驗結(jié)果均符合要求。本文對故障原因的分析和處理，對其他電站同類型設(shè)備的運行維護和故障處理具有一定的借鑒意義。

[1] 李張秀, 李家軍. 淺談HMB-4/8型液壓彈簧操作機構(gòu)的運行維護[J]. 四川水力發(fā)電, 2016, 35(2): 84-86.

[2] 韓筱慧, 聞飛翔, 等. HMB-4型液壓彈簧操作機構(gòu)頻繁打壓故障的現(xiàn)場檢修[J]. 浙江電力, 2015(4): 69-72.

[3] 許楊, 劉之奎, 潘豐峰. HMB-4/8型開關(guān)彈簧液壓操作機構(gòu)頻繁打壓故障原因[J]. 東北電力技術(shù), 2010(1): 50-52.

[4] 張凱, 楊佩佩, 楊軍亭, 等. 一起斷路器機構(gòu)故障引起的事故分析[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(10): 142-145.

[5] 葉瑞, 段繼洲, 查笑春, 等. 一種斷路器液壓彈簧機構(gòu)泄壓控制系統(tǒng)及方法[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(12): 15-19.

[6] 曾杰, 楊耀祖, 馮業(yè)鋒. ZF11-252型SF6斷路器液壓執(zhí)行機構(gòu)油壓降低分析及處理[J]. 電氣技術(shù), 2015, 16(8): 110-112.

[7] 李鵬飛, 周文俊, 曾國, 等. 高壓斷路器合閘彈簧動態(tài)特性及儲能狀態(tài)檢測方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2016, 31(3): 104-112.

[8] 楊明, 董傳洋, 徐殿國. 基于電機驅(qū)動系統(tǒng)的齒輪故障診斷方法綜述[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2016, 31(4): 58-63.

[9] GB 50150—2006. 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準[S].

[10] 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司. SG 114002—2011. 電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程[S].

Fault Analysis and Treatment of the Hydraulic Spring Mechanism of Circuit Breaker

Chen Qiang

(Huizhou Pumped Storage Power Station, Hui’zhou, Guangdong516100)

The hydraulic spring mechanism is one of the most commonly used in SF6circuit breaker, which has the advantages of compact structure, high reliability and high transmission efficiency. In this paper, an analysis is made on the frequent pressurizing of hydraulic spring mechanism, and the corresponding method for solution is given. It can be used as reference for the operation and maintenance and fault treatment of the same type of power plant.

circuit breaker; hydraulic spring mechanism; frequent pressurizing; fault treatment

陳 強（1984-），男，湖北省潛江市人，碩士，工程師，主要從事電氣設(shè)備檢修和試驗工作。