液压弹簧机构储能回路的故障诊断与处理

液压弹簧机构储能回路的故障诊断与处理

张述军

（国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山063000）

摘要：断路器分合闸控制回路故障，直接影响到断路器的正常分合，尤其是对电力系统故障的分断，控制回路运行异常时，会导致开关拒动或误动，同时由于不同厂家断路器操作机构不同，控制回路故障类型不同，故障测试方法不同，尤其对于一些隐蔽故障的排查，总结出有效的方法，有利于提高检修工作效率。在本文之中，主要是针对了液压弹簧机构储能回路的故障诊断与处理进行了全面的分析，在这个基础上提出了下文之中的一些内容。

关键词：液压弹簧机构；储能回路；故障诊断；处理；分析

1导言

近年来，随着SF6高压断路器技术日趋成熟，与其配套使用的液压弹簧操动机构也获得了长足的发展。鉴于断路器每完成一次分闸或合闸，其液压操动机构都需要通过储能回路启动储能电机进行打压，回路通断频繁，因此发生故障的几率也就相对较高。检修人员对此类故障如果不能够及时准确地做出判断和处理，就极有可能造成断路器机构在电网发生事故时不能正确分合，从而导致事故范围的被动扩大等严重后果。

2液压弹簧机构结构及蓄能器的功用和结构

2.1液压弹簧机构结构

液压弹簧机构的结构大都采用模块结构，由工作模块、充压模块、储能模块、控制模块、监测模块和适配模块6个主要模块和上下盖、外壳等一些辅助模块组成。液压弹簧操动机构的结构和动作原理参见相关的产品说明书或文章，文中主要介绍储能回路。储能回路是由电气部分和机械部分共同组成的，储能回路在断路器的正常操作过程中和因液压机构正常允许的泄漏或故障引起的泄漏补压都会再启动储能过程，即这个回路的动作次数最多，所以发生故障几率也较高。

2.2蓄能器的功用及工作原理

蓄能器在液压弹簧机构中是储能回路中的主要机械部分，蓄能器用以储存油液的压力能，是利用力的平衡原理，使工作油液的体积发生变化，从而达到贮存和释放液压能的一种装置。蓄能器基本上由壳体、活塞、活塞上部的弹簧和活塞下部与系统相连的工作油液4部分组成，工作过程可分储能和释放2个阶段。在液压机构中的主要作用是储存液压能，即把储存的压力油供给系统，补充系统泄漏或保持系统恒定压力，还有在液压泵源发生故障时作应急能源使用。次要作用是吸收压力冲击和压力脉动。

2.3液压弹簧机构中蓄能器的结构

弹簧蓄能器产生的压力取决于弹簧的刚度和压缩量，液压弹簧机构中常用碟形弹簧结构作为储能用蓄能器。储能电机得电转动，通过一对锥齿轮减速并变换方向，带动偏心轴转动，装于其上的柱塞油泵通过容积变化，把低压油箱中的低压油经低压吸油阀吸到柱塞腔，经高压排油阀压向高压油腔，向下推动贮能活塞、支撑碟簧、压缩碟簧组储能，到达额定油压位置时，行程开关切断电机控制回路，贮能电机停转，储能过程结束。

3断路器控制回路隐性故障

隐性故障即是指不易被发觉且通过简单判断无法确定的故障，隐性故障有别于常见故障，诸如：一是SF6断路器气体压力降至闭锁；二是机械原因导致不能分合闸，如机构传动部位卡死、液压机构断路器压力不足、弹簧操作机构故障造成弹簧未储能等；三是控制回路故障，如控制回路断线、控制回路中继电器线圈烧毁等；四是储能回路或储能电机故障，如储能电机烧毁、储能回路断线造成电机失压等。上述故障类型单一，通过颜色、气味、观察以及简单测量即可发现问题，而隐性故障则不明显或涉及某个控制回路。

4故障分析、诊断与排除

液压弹簧机构储能回路的故障分析、诊断与排除，在很大程度上取决于运行、检修人员在这方面的经验和对所用机构的理解，有可能同一问题出来不同的判断结果，处理也较复杂。树状图分析法是一种将故障原因作为树根，按结构原理推断出的分支原因作为树干，将故障的常见原因作为树枝，构成一棵向下倒长的树状因果关系图。根据工作实践经验结合逻辑分析作出了液压弹簧机构储能回路最易出现故障的树状故障分析图。经过分析，指出了这些故障表现出来的特征和特点，提出了应对方法和解决措施。分析故障与形成要素之间的关系，从明确诊断出故障到寻求解决故障所应采取的手段和措施，将储能回路的故障按类别逐渐分解成越来越细的层次，最终给于故障定位和解决。因图形幅面所限。通过在生产和用户现场的故障诊断及处理的实际应用，证明此方法具有明显的实效性，可以实现故障迅速排查、诊断、处理，有利于提高检修工作效率。可以提高今后对现场故障处理的时效性，保障对异常、紧急情况下的应急处置以及设备正常检修维护的快捷、方便。

1）首先看碳刷是否脱离原位与电机换向器没接触或接触不好，如果是这样将碳刷重新复位使其与电机换向器可靠接触；如果断路器运行时间长或电机动作次数太多，应检查碳刷长度，一般应不少于11mm长（详看说明书个别品牌为5mm），否则应更换碳刷。

2）如果断路器运行时间长油液较脏造成滤芯堵塞的情况，应在更换滤芯的同时过滤油液或用新油更换原来油液；油箱油位太低（巡视可看到）可造成打压到一定程度时油泵柱塞副吸入空气，在电机运转超时的同时，使高压油中混入气泡，在系统中造成气蚀，危害较大。可采取的措施为：所示额定油压位置时油标油位及抽真空注油连接，开启真空泵，关闭排油阀等待约min；产生一个1.0-1.5kPa的真空，保持该真空约5min左右，交替按动分、合闸电磁阀，打开排油阀开始注油），在合闸状态额定油压位置时补油至油标可见。

3）如果电机打压运行时已到额定位置，但电机不停始终打压，且故障大多发生在冬季或午夜温度较低的时候。导致这种故障的原因可能为：震动引起的螺纹松动移位或温度低引起的材料收缩导致安全阀提前打开。可采取的措施为：重新调整安全阀的打开距离，调整时注意和额定（停压）位置的差值，如果电机打压运行时油压也能建立，但不能储能到额定位置。导致这种故障的原因可能为：注油时抽真空过度，油泵吸油时回油箱负压太强。处理方法：在液压机构合闸状态下合分闭锁油压位置附近使电机停转，打开油箱上抽真空螺堵吸气至油箱内气体和大气压平衡，柱塞副磨损或吸油阀关闭不良也会导致电机运转超时，严重时甚至打不上压。导致这种故障的原因可能为：油泵动作次数太多或油液太脏。判断是否正常可在拆下后将柱塞泵的柱塞复位弹簧去掉，手堵排油阀，将柱塞压下，气体将柱塞自动弹起为好，反之可能为坏。处理方法：清洗或更换油泵，同时应过滤或更换油液。

5结论

通过对液压弹簧机构储能回路故障类型的分析、分类和实例介绍，说明了这些故障表现出来的特征和特点，提出了基于故障树生成的液压弹簧机构储能回路常见故障的应对方法和解决措施，该方法通过在生产和用户现场的故障诊断及处理的实际应用，证明具有明显的实效性，可以实现故障迅速排查、诊断、处理，有利于提高检修工作效率。可以提高今后对现场故障处理的时效性，保障对异常、紧急情况下的应急处置以及设备正常检修维护的快捷、方便。在此同时可对故障原因进行分析，归纳出关键问题，提出改进措施，对电气设备安全稳定运行起到有益的作用。希望和产品用户加强联系沟通，互相交流学习使用、维护液压机构的经验，共同提高，进一步提高电网的运行可靠性。

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