浅析HMB-4型液压弹簧操作机构的工作原理及日常运维

浅析HMB-4型液压弹簧操作机构的工作原理及日常运维

发表时间：2018-05-14T16:31:44.253Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：王正红[导读] 摘要：电网中断路器液压操作机构可靠性关系到断路器的运行可靠性，乃至电网运行的安全性；HMB-4型液压弹簧操作机构属于维护工作量少，无渗漏，性能优越的操作机构，本文主要对其组成、工作原理、日常运维、常见故障进行简要讲述。

（云南省普洱市宁洱县普义乡崖羊山水电厂 665900）摘要：电网中断路器液压操作机构可靠性关系到断路器的运行可靠性，乃至电网运行的安全性；HMB-4型液压弹簧操作机构属于维护工作量少，无渗漏，性能优越的操作机构，本文主要对其组成、工作原理、日常运维、常见故障进行简要讲述。

关键词：机构组成；工作原理；运行及维护；故障与处理六氟化硫气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）因为其良好的绝缘性能，以及较小的占地空间、较少的维护工作量目前被广泛使用到电厂升压站、变电站，本厂采用西安高压电气研究所电器制造厂生产的ZF1-252型产品，其中断路器液压操作机构采用ABB公司生产的HMB-4型操作机构，运行稳定，可靠性高。

一、HMB-4型操作机构组成

（一）机构主要由充压模块、储能模块、工作模块、控制模块、监测模块等组成，如图1所示：

图 1 HMB-4液压操作机构机芯外形图 1-HMB-4碟簧柱 2-手动泄压阀 3-充油接头 4-活塞杆 5-低压油缸 6-油标 7-碟簧柱（非本型号） 8-充压模块 9-油泵电机 10-碳刷 11-储能模块 12-监测模块13-前级换向阀（分闸2） 14-前级换向阀（分闸1） 15-前级换向阀（合闸） 16-控制模块（二）液压弹簧操作机构的主要优点：结构紧凑、高可靠性、免维修、磨损极低、内部液压缓冲、工作特性不受温度影响、集成液压回路，不含任何油管、被广泛应用。

二、工作原理

（一）操作原理：液压储能缸压缩弹簧进行储能，操作缸进行分合闸操作。断路器触头的操动力在液压机构里靠差动活塞产生，操动活塞集成在操动机构内。如图2所示，A1为换向阀轴左端面积，A2为换向阀轴右端面积，A3为换向阀轴右端的面积，其中A3>A2，即分闸；A1+A2>A3，即合闸；

图 4合闸操作原理图（二）储能：当机构失压时，行程开关的接点导通，储能电机通电，将油从低压油区泵向高压油区，随着高压油量的增加，高压油推动三个储能活塞运动压缩弹簧，到达预定位置时，行程开关的接点断开，电机停转。由于密封系统的作用，弹簧被保持在压缩状态。

（三）合闸：当合闸线圈接到合闸信号动作，换向阀切到合闸状态，活塞杆底部与高压油相连，此时活塞杆的上部和下部都充以高压油，由于压差的作用（即A1+A2>A3），活塞杆向上运动，完成合闸操作。如图3、图4所示，合闸后，工作活塞和合闸换向阀均处于合闸闭锁状态。

图 3合闸换向电磁阀动作原理图（四）分闸：当分闸线圈接到分闸信号动作，切换阀切换到分闸状态（即A3>A2），活塞杆底部失压，活塞杆上部的高压油推动活塞杆向下运动，完成分闸操作。如图5、图6所示，分闸后，分闸换向阀与工作活塞均处于分闸闭锁状态。图 5 分闸换向电磁阀动作原理图

图 6 分闸操作原理图三、日常运行及维护（一）液压油的适用

HMB-4型液压操作机构允许使用的液压油有Aeroshell（壳牌）Fluid 4或ESSO（埃索）Unis J13，两种油也可以混合使用。（二）泄压操作

泄压操作通常应用于停电检修时，只需要将位于液压机构的泄压手柄缓慢向碟簧方向推动即可完成泄压操作，正常运行的断路器禁止操作，否则将造成断路器分闸。（三）油位的判断

当碟簧柱储能正常时，如果能在油标中观察到油，说明液压油量能够完成断路器操作；储能正常的前提下，油位最大值为油标油位中间位置，最小值为油标油位可见位置。（四）运行中油泵启动打压次数判断机构在1天之内打压十次以内属正常，若超过十次，需对机构进行进一步的观察，如果打压次数继续发展，说明泄漏点在发展，当达到二十次时，需要联系厂家技术人员维修。判断泄漏是否合格可采用关闭电机电源，在24小时内弹簧储能行程下降不超过15mm。（五）储能电机运行注意事项操作机构的储能电机只适用于短时间运行，不可将其长时间运行，在调试、维修、保护装置传动试验时必须注意，在30分钟以内，电机运行的最长时间为3分钟，如果电机运行的时间超过上述值，必须对电机进行有效的冷却后方可进行下次操作，否则将会烧损电机。（六）碳刷的更换周期碳刷在运行中每5年需检查一次，新碳刷一般长度在22mm左右，随着电机运行可能会磨损，如果碳刷的长度小于11mm，需要更换新的碳刷。

（七）分合闸线圈

分合闸线圈采用220-250V直流线圈，测量线圈电阻154Ω，合闸反应时间10ms,分闸8ms；有检修机会时应对分合闸线圈进行电阻值的测量，若电阻值降低时，确保操作可靠性应进行更换。在日常运行中，分合闸线圈损坏事件偶有发生，厂家技术人员不能及时赶到现场，需要由现场技术人员进行更换，可按照以下方法进行：更换合闸线圈时，让操作机构处于分闸状态，将储能机构泄压，打开低压油接头将机构内部有压空气排净，然后再将低压油接头封堵，之后再进行合闸线圈的更换；更换分闸线圈时让操作机构处于合闸状态，将储能机构泄压，打开低压油接头将机构内部有压空气排净，然后再将低压油接头封堵，之后再进行分闸线圈的更换；泄压后进行排气是为了使机构在无压状态下，油箱内气体和液压油均不带压，同时也能避免更换线圈时液压油泄漏。（八）微量补油后的检查

液压机构液压油位低时应进行少量补油操作，由于补油破坏了机构内部的油气比例，机构内部进气量多少决定着液压机构能否全行程储能，可以采用如下方式进行判断：首先让机构处于合闸位置并储能正常，此时打开低压油接头，手动泄压至储能活塞距离储能缸盖20-

25mm位置时，将低压油接头封堵，然后泄压至无压状态，然后重新启动储能电机储能，查看能全行程打压说明进气量适中，若不能全行程打压，应检查油位是否在正常油位。

四、关于部分机构存在的问题

（一）闭锁重合闸接点未接入断路器操作箱

为吸取某变电站事故教训，电网要求采用油压、气压作为操作机构的断路器，压力低闭锁重合闸接点应接入操作箱，接入后应能保证正常状态下可靠切除永久故障（即对于线路保护应满足“分-合-分”动作要求）；断路器弹簧机构未储能接点不得闭锁跳闸回路；对断路器机构本体配置了相应的压力低闭锁跳闸、合闸回路的新投运保护设备，应取消串接在操作箱合闸控制回路中的压力接点。

对本厂HMB-4型液压操作机构压力低闭锁重合闸回路进行了检查，经检查压力低闭锁重合闸接点未接入断路器操作箱，断路器弹簧机构未储能接点不闭锁跳闸回路，断路器机构本体未配置压力低闭锁跳闸、合闸回路。因此，根据反事故措施要求将压力低闭锁重合闸接点接入断路器操作箱。

（二）无机械闭锁装置（防慢分装置）

在断路器合闸状态下，当液压机构压力降低到一定程度时，断路器将会出现慢分现象，此时，防慢分装置闭锁杆上的弹簧推动其向里运动，顶住活塞杆上使活塞杆不能继续运动，从而达到防止失压慢分的作用。部分较老旧型号出厂时未安装机械闭锁装置，运行中的断路器一旦出现液压机构快速泄压故障，过程中将会导致断路器动触头与静触头自由分离，出现弧光烧损触头或引发更大事故，应对老旧型号机构进行排查，及时加装机械闭锁装置，确保运行安全。

（五）常见故障与处理

常见故障与处理方法见表1。

表 1常见故障及原因分析

六、结束语

HMB-4型液压操作机构运行中比较稳定，维护量较小，被广泛应用，属于进口产品，使用中应严格按照说明书规定技术要求执行。作者简介:

王正红，云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司崖羊山水电厂副厂长，助理工程师，邮编：665900。