德國ABB HMB-8型斷路器操作機構常見故障分析

史磊

摘要：HMB-8.2型斷路器為目前較常見的高壓斷路器操作機構，斷路器操作機構故障少，維護工作量小，本文闡述了某發電公司500kV GIS斷路器從投產以來發生過的故障及故障原因查找處理方法。

關鍵詞：斷路器;液壓油泵;頻繁打壓;開關拒分拒合

一、設備概況

某電廠500kV GIS斷路器液壓操作機構是德國ABB公司生產的HMB-8型操作機構，此液壓操作機構的主要優點是：1.結構緊湊 2.高可靠性 3.免維修 4.磨損極低 5.內部液壓緩沖 6.工作特性不受溫度影響 7.油量少，即使在全部漏油情況下（概率極低），外殼也可容納所有油量8.集成液壓回路，不含任何油管 9.廣泛適用于自能式斷路器。

該廠自2005年12月投產至今，500kV GIS斷路器曾發生過斷路器拒分拒合故障及液壓油泵頻繁打壓故障，本文主要針對這兩種故障進行分析及分享處理方法。

二、斷路器液壓操作機構結構示意圖

三、液壓機構頻繁打壓故障

1、液壓油泵頻繁打壓的危害

1.1儲能模塊、工作缸內活塞頻繁壓縮，使密封圈等密封件磨損顯著增大，甚至或掃磨損，易造成機構內漏或使內漏不斷加劇，故障擴大（機構壓力低閉鎖）。

1.2由于油中雜質引起的頻繁打壓，使運動部件之間的磨損加劇，劃傷模塊、工作缸內壁及活塞的機會增加。

1.3二次回路接觸器接點燒損嚴重。

1.4電機啟動頻繁易燒損整流元件。

一般來說，對于HMB-8型液壓操作機構，由于存在密封圈等薄弱密封環節，機構24h內啟動1-3次可視為正常。在斷路器無操作或操作較少的情況下，油泵如果平均每天啟動10次或每月啟動超過300次，可以視為頻繁打壓故障（現場以報警或計數器為判據）。HMB-8型液壓操作機構頻繁打壓判據為24h內電機啟動20次以上，此時需要對機構進行檢查、處理。

2、引起液壓油泵頻繁打壓原因

2.1液壓油外漏造成油壓下降。如模塊連接處或密封面有滲油處、放油閥密封不嚴。

2.2機構內部高、低壓油路間內漏使得機構壓力無法正常保持。根據液壓操作機構特點與檢修經驗，有以下幾處密封薄弱環節：漏點手動泄壓閥下過流閥;油泵出口逆止閥;控制閥（二級閥）;儲能模塊高壓密封圈;工作缸活塞密封。（如圖所示）

2.3油中雜質。油中雜質卡澀活塞或密封圈位置，使密封不嚴，高壓油路向低壓油路滲漏。

1、手動泄壓閥下過流閥;2、油泵出口逆止閥;3、控制閥（二級閥）;4、儲能模塊高壓密封圈;5工作缸活塞密封

3、油泵啟動原理

啟動原理圖

表1為液壓機構行程，圖3為液壓機構行程輔助開關，油泵啟動監視回路如圖4電路圖所示。其中F1接點為圖3所示疊簧控制啟泵行程開關接點，當操作機構液壓壓力降低，彈簧行程位置減小至81.5mm以下接點閉合，接通油泵電機回路，油泵輸出的高壓油同時進入3個儲能活塞上端，推動儲能活塞向下運動壓縮疊簧進行儲能。儲能到位（行程位置為83.5mm）后F1接點打開，彈簧行程開關切斷油泵電機，油泵停運，打壓過程結束。當操作后或壓力降低到啟泵值時，彈簧行程開關接通油泵電機再次補壓到停泵位置。F2為合分閘閉鎖接點，只有當行程位置減少至51.0mm以下，接點閉合;K1接點為開關合位的輔助接點，當開關處于合位接點閉合。

4、液壓油泵頻繁啟動現場檢修流程

由于HMB-8型液壓機構具有高度模塊化的結構特點，給現場查找、判斷漏點帶來困難。而一旦判斷失誤將大大增加工作量與處理時間，降低供電可靠性。下圖為根據機構的結構特點與檢修經驗總結的頻繁打壓現場流程。

針對上述幾種油泵頻繁打壓的原因，將開關轉檢修后可逐一采取以下措施進行檢查處理。

4.1現場檢查有無滲漏油。檢查機構油位是否正常、機構外表面有無滲漏油、彈簧有無破損斷裂。如果機構表面有滲漏油，檢查滲漏油位置更換相應模塊。

4.2僅在分位的頻繁打壓故障。開關合位時工作缸活塞兩側為高壓油，分位時工作缸一側為高壓油、一側為低壓油。對于在開關分位的頻繁打壓故障，可將開關合閘，如果儲能完全正常，可初步判斷為工作缸內活塞兩側高、低壓油路存在滲漏。由于現場不具備工作缸檢修條件，需將機構返廠處理。

4.3排除油中雜質原因與二次回路原因，現場分合閘、儲能操作數次，對于開關在合位出現頻繁打壓故障，分合閘操作數次后彈簧無法一次性完全儲能（為保護電機，電機連續運行上限時間為2分鐘），斷開電機電源后如果泄至0壓，可以排除有種雜質原因與二次回路原因。分合閘操作時間可以檢查分合閘線圈電磁閥位置是否正確，動作是否靈活。

4.4操作機構內漏。排出上述情況，可以確定為操作機構內漏。針對上述幾種可能造成內漏的原因，對手動泄壓閥下過流閥、油泵出口逆止閥、控制閥、儲能模塊高壓密封圈進行檢查，根據外觀檢查及更換后儲能操作情況，可以確定故障位置。如果對相應故障部分進行更換后，頻繁打壓、無法一次完全儲能、壓力無法正常保持等故障只是得到緩解，如打壓時間間隔明顯增加但仍然無法正常保持壓力，說明工作缸內的高、低壓油路存在滲漏，需將機構返廠處理。

四、HMB-8型斷路器拒分拒合機械故障

1、分合閘線圈工作原理

HMB-8.2型斷路器的分合閘是通過圖1中13、14、15三個兩位兩通常閉型球閥的分合閘伺服閥狀態切換來實現斷路器分合閘，其中包括1個合閘伺服閥，2個分閘伺服閥。當斷路器收到合閘信號時，合閘伺服閥線圈受電，閥芯吸合，使伺服閥內高低壓油路聯通，并促使一級閥下二級閥閥芯進行油路切換來實現合閘過程。分閘同理。

2、拒分拒合原因

斷路器分合閘伺服閥在環境因素影響下，閥芯卡澀，在上一次操作后，一級閥閥芯完成指令后未回彈至初始位置，如：斷路器合閘后，合閘線圈閥芯未回彈，導致油路一致保持在合閘狀態，當再次操作，發送分閘指令后，分閘油路無法切換，導致斷路器拒分。拒合同理。

3、拒分拒合處理

當遇到斷路器拒分拒合故障時，如能夠排除控制回路故障，首先打開斷路器外罩，檢查分合閘線圈閥芯狀態，如發現閥芯未回彈情況，可使用工具將閥芯手動復位，再進行遠程操作，操作完成后，及時檢查其他伺服閥是否存在相同故障，并更換新伺服閥，保證供電安全可靠性。

五、結束語

HMB-8型液壓操作機構在國內運行維護經驗較少，但因其結構緊湊、無外接管路等特點，已經得到了越來越廣泛的應用。因機構問題產生的拒分拒合故障較為少見，主要與斷路器運行環境有較大關系，因此需要在檢修時重點關注分合閘伺服閥閥芯靈活性，可提前預防拒分拒合故障。而液壓油泵頻繁打壓故障是此類操作機構較為常見的典型故障，如果從結構特點分析，采用較為標準化對分析處理流程，可以縮短停電時間，提高供電可靠性。

參考文獻

[1]朱素萍 高壓斷路器及其操作機構事故原因分析和處理 ?中國高新技術企業，2007，14（7）;72-73

[2]德國ABB HMB-8型操作機構說明書

[2]德國ABB HMB-8型操作機構維護手冊.