德国ABB HMB-8型断路器操作机构常见故障分析

史磊

摘要：HMB-8.2型断路器为目前较常见的高压断路器操作机构，断路器操作机构故障少，维护工作量小，本文阐述了某发电公司500kV GIS断路器从投产以来发生过的故障及故障原因查找处理方法。

关键词：断路器;液压油泵;频繁打压;开关拒分拒合

一、设备概况

某电厂500kV GIS断路器液压操作机构是德国ABB公司生产的HMB-8型操作机构，此液压操作机构的主要优点是：1.结构紧凑 2.高可靠性 3.免维修 4.磨损极低 5.内部液压缓冲 6.工作特性不受温度影响 7.油量少，即使在全部漏油情况下（概率极低），外壳也可容纳所有油量8.集成液压回路，不含任何油管 9.广泛适用于自能式断路器。

该厂自2005年12月投产至今，500kV GIS断路器曾发生过断路器拒分拒合故障及液压油泵频繁打压故障，本文主要针对这两种故障进行分析及分享处理方法。

二、断路器液压操作机构结构示意图

三、液压机构频繁打压故障

1、液压油泵频繁打压的危害

1.1储能模块、工作缸内活塞频繁压缩，使密封圈等密封件磨损显著增大，甚至或扫磨损，易造成机构内漏或使内漏不断加剧，故障扩大（机构压力低闭锁）。

1.2由于油中杂质引起的频繁打压，使运动部件之间的磨损加剧，划伤模块、工作缸内壁及活塞的机会增加。

1.3二次回路接触器接点烧损严重。

1.4电机启动频繁易烧损整流元件。

一般来说，对于HMB-8型液压操作机构，由于存在密封圈等薄弱密封环节，机构24h内启动1-3次可视为正常。在断路器无操作或操作较少的情况下，油泵如果平均每天启动10次或每月启动超过300次，可以视为频繁打压故障（现场以报警或计数器为判据）。HMB-8型液压操作机构频繁打压判据为24h内电机启动20次以上，此时需要对机构进行检查、处理。

2、引起液压油泵频繁打壓原因

2.1液压油外漏造成油压下降。如模块连接处或密封面有渗油处、放油阀密封不严。

2.2机构内部高、低压油路间内漏使得机构压力无法正常保持。根据液压操作机构特点与检修经验，有以下几处密封薄弱环节：漏点手动泄压阀下过流阀;油泵出口逆止阀;控制阀（二级阀）;储能模块高压密封圈;工作缸活塞密封。（如图所示）

2.3油中杂质。油中杂质卡涩活塞或密封圈位置，使密封不严，高压油路向低压油路渗漏。

1、手动泄压阀下过流阀;2、油泵出口逆止阀;3、控制阀（二级阀）;4、储能模块高压密封圈;5工作缸活塞密封

3、油泵启动原理

启动原理图

表1为液压机构行程，图3为液压机构行程辅助开关，油泵启动监视回路如图4电路图所示。其中F1接点为图3所示叠簧控制启泵行程开关接点，当操作机构液压压力降低，弹簧行程位置减小至81.5mm以下接点闭合，接通油泵电机回路，油泵输出的高压油同时进入3个储能活塞上端，推动储能活塞向下运动压缩叠簧进行储能。储能到位（行程位置为83.5mm）后F1接点打开，弹簧行程开关切断油泵电机，油泵停运，打压过程结束。当操作后或压力降低到启泵值时，弹簧行程开关接通油泵电机再次补压到停泵位置。F2为合分闸闭锁接点，只有当行程位置减少至51.0mm以下，接点闭合;K1接点为开关合位的辅助接点，当开关处于合位接点闭合。

4、液压油泵频繁启动现场检修流程

由于HMB-8型液压机构具有高度模块化的结构特点，给现场查找、判断漏点带来困难。而一旦判断失误将大大增加工作量与处理时间，降低供电可靠性。下图为根据机构的结构特点与检修经验总结的频繁打压现场流程。

针对上述几种油泵频繁打压的原因，将开关转检修后可逐一采取以下措施进行检查处理。

4.1现场检查有无渗漏油。检查机构油位是否正常、机构外表面有无渗漏油、弹簧有无破损断裂。如果机构表面有渗漏油，检查渗漏油位置更换相应模块。

4.2仅在分位的频繁打压故障。开关合位时工作缸活塞两侧为高压油，分位时工作缸一侧为高压油、一侧为低压油。对于在开关分位的频繁打压故障，可将开关合闸，如果储能完全正常，可初步判断为工作缸内活塞两侧高、低压油路存在渗漏。由于现场不具备工作缸检修条件，需将机构返厂处理。

4.3排除油中杂质原因与二次回路原因，现场分合闸、储能操作数次，对于开关在合位出现频繁打压故障，分合闸操作数次后弹簧无法一次性完全储能（为保护电机，电机连续运行上限时间为2分钟），断开电机电源后如果泄至0压，可以排除有种杂质原因与二次回路原因。分合闸操作时间可以检查分合闸线圈电磁阀位置是否正确，动作是否灵活。

4.4操作机构内漏。排出上述情况，可以确定为操作机构内漏。针对上述几种可能造成内漏的原因，对手动泄压阀下过流阀、油泵出口逆止阀、控制阀、储能模块高压密封圈进行检查，根据外观检查及更换后储能操作情况，可以确定故障位置。如果对相应故障部分进行更换后，频繁打压、无法一次完全储能、压力无法正常保持等故障只是得到缓解，如打压时间间隔明显增加但仍然无法正常保持压力，说明工作缸内的高、低压油路存在渗漏，需将机构返厂处理。

四、HMB-8型断路器拒分拒合机械故障

1、分合闸线圈工作原理

HMB-8.2型断路器的分合闸是通过图1中13、14、15三个两位两通常闭型球阀的分合闸伺服阀状态切换来实现断路器分合闸，其中包括1个合闸伺服阀，2个分闸伺服阀。当断路器收到合闸信号时，合闸伺服阀线圈受电，阀芯吸合，使伺服阀内高低压油路联通，并促使一级阀下二级阀阀芯进行油路切换来实现合闸过程。分闸同理。

2、拒分拒合原因

断路器分合闸伺服阀在环境因素影响下，阀芯卡涩，在上一次操作后，一级阀阀芯完成指令后未回弹至初始位置，如：断路器合闸后，合闸线圈阀芯未回弹，导致油路一致保持在合闸状态，当再次操作，发送分闸指令后，分闸油路无法切换，导致断路器拒分。拒合同理。

3、拒分拒合处理

当遇到断路器拒分拒合故障时，如能够排除控制回路故障，首先打开断路器外罩，检查分合闸线圈阀芯状态，如发现阀芯未回弹情况，可使用工具将阀芯手动复位，再进行远程操作，操作完成后，及时检查其他伺服阀是否存在相同故障，并更换新伺服阀，保证供电安全可靠性。

五、结束语

HMB-8型液压操作机构在国内运行维护经验较少，但因其结构紧凑、无外接管路等特点，已经得到了越来越广泛的应用。因机构问题产生的拒分拒合故障较为少见，主要与断路器运行环境有较大关系，因此需要在检修时重点关注分合闸伺服阀阀芯灵活性，可提前预防拒分拒合故障。而液压油泵频繁打压故障是此类操作机构较为常见的典型故障，如果从结构特点分析，采用较为标准化对分析处理流程，可以缩短停电时间，提高供电可靠性。

参考文献

[1]朱素萍 高压断路器及其操作机构事故原因分析和处理  中国高新技术企业，2007，14（7）;72-73

[2]德国ABB HMB-8型操作机构说明书

[2]德国ABB HMB-8型操作机构维护手册.