高压断路器液压操作机构故障诊断及检修探讨

高压断路器液压操作机构故障诊断及检修探讨

楼彪王佩琦刘宇

（上海电力高压实业有限公司200333）

摘要:在电力系统中，为了保证电能的稳定性和可靠性，常采用具有保护和控制作用的设备来加以保证，高压电路器就是其中一种。高压断路器在结构上多以液压操作机构和弹簧机构为主，因此具有驱动能量大、传动平稳、动作速度快等特点。但由于在运转时，传动环节复杂，且型号众多，因此发生故障的情况较多。为了进一步提升高压断路器的使用效能，降低其故障率，对高压断路器液压操作机构进行有效的故障诊断分析和检修探讨是非常有必要的。本文简述了故障诊断常采用的方法，对常见故障及处理做了讲解，提出了有效的六部检修方法，并结合笔者自身的工作经验提出了几点检修的建议，以期能够为业内人士提供一定的参考。

关键词:高压断路器；诊断；故障；检修

随着我国科技的不断发展，我国的电力行业也有了显著的发展，电能供应逐渐实现更加稳定和可靠的发展，为我国整体实力的提升提供着坚实的电能后盾。在电力运行中，为了保证电能的稳定和可靠，电力企业采用了一些设备来进行控制，高压断路器就是主要的保护和控制设备，其动作可靠性直接影响电网的安全稳定运行。液压操作结构因驱动能量大、传动平稳、动作速度快等特点，广泛应用于220kv及以上电压等级高压断路器中。但机构由于加工工艺不良、传动环节复杂等原因常出现密封元件受损、动作失灵、接头不良等故障，严重影响断路器的正常工作。因此加强度对液压操作结构常见故障的分析，采取有效的检修和维护方法，对于提升电网运行稳定、可靠发展具有重要意义。

一、液压操作结构故障诊断采用方法

当前断路器用液压机构还不能使用智能诊断技术对故障进行预测和诊断。只能借助故障现象，凭借实践经验和简单的仪器进行主观诊断。具体有感官诊断、故障机理树图分析和液压系统图分析等。

（一）感官诊断法

感官诊断法是通过检修人员观察有否漏油，听有否异声、摸有否发热，并仔细询问值班人员液压故障前后的状态，综合分析判断并处理故障。如对LW6机构打压频繁故障，经检查其它元件正常，但手摸控制阀有微热、有泄漏声，可判断控制阀内漏引起打压频繁[1]。

（二）故障机理树图分析法

故障机理树图分析法就是从故障现象出发，从故障机理树图着手，找出引起故障现象的种种可能，并一一排除或确认。附表为液压操动机构故障机理及对策表。如对LW6液压操动机构油泵长时间打不上油压故障，对照附表可知有七种可能的故障点及原因，根据现象确认故障的真正原因并处理。

（三）液压系统图分析

液压系统图是反映液压机构各液压部件互相配合和运作的原理图，也是查找液压故障的最基本的方法。检修人员通过熟悉断路器液压系统图，可以对液压机构的使用、调试、维修及排除液压故障有所了解，对可造成异常和故障的原因、现象、部位一一对号入座。

二、液压操作结构常见故障及处理

（一）机构渗漏油

液压操作结构在运行中常发生渗漏油故障，危及设备安全运行，影响设备使用寿命

1.外部渗漏

外部渗漏故障一般可从机构外观察发现，如机构箱底部出现大面积油污，此时可初步判定为外部渗漏油故障[2]。机构发生外部渗漏故障的主要原因有：管接头拧紧力矩不够，接头松动；管接头紧固时力矩过大，造成卡套密封线变宽偏斜；接头卡套损坏，毛刺或破裂；密封圈、垫片变形或损坏。当发现机构外部渗漏故障时，首先要定位渗漏点，其次针对不同渗漏原因，采取相应处理措施。处理措施为：选择合适的管接头拧紧力矩，紧固良好；除去接头处的毛刺或更换卡套；更换密封圈或密封垫。垫片密封铜垫在安装前宜加热使之变软，安装时一次成功，否则铜垫在拆装几次后压痕变位，易产生新的渗漏点。需注意，检修时应选择质量合格、尺寸合适的橡胶密封垫，保证压缩量适中，安装时宜涂抹凡士林。

2.内部渗漏油

内部渗漏故障易导致油泵频繁打压等异常现象。处理内渗故障时难度较高，应综合分析渗漏原因，准确定位渗漏点。

内部渗漏一般是由机构组件内部高压部分和低压部分之间的阀门密封不严引起，故障常常表现在阀门的阀线出现变形和损坏导致阀门密封不良，液压油内有杂质卡在各阀门或密封处。这种故障难以用肉眼观察到，通常可根据高压油渗漏时发出的“呲呲”声音寻找渗漏点，也可以根据油管温度（高压油通过渗漏间隙进入低压油腔时发生的剧烈磨擦常导致部件局部温度异常升高）等综合判断渗漏位置。找出内部渗漏位置很大程度取决于检修人员的故障处理经验，处理步骤比较复杂，需要装拆组件，研磨阀线，更换损坏的阀针、密封垫圈，过滤或更换带杂质的液压油，工艺要求较高，因此内部渗漏故障处理难度较高。

（二）液压管路混入气体

由于液压操动机构外接管路多且长，管路中积存的空气很难通过高压放油阀完全排尽，机构死角处残存的空气会形成空气垫，对液压操动机构动作特性产生影响。断路器进行分、合闸操作时，阀体或活塞运动依靠液压油的容积变化进行能量传递，当液压油受压时体积变化正常时才能满足动作机械特性要求，如此时油中含有空气泡（空气泡可压缩性远大于液压油），致使活塞运动时需首先压缩空气泡再压缩液压油，造成液压油整体容积变化较大，分合闸运动不稳定，三相同期不合格。

处理措施为：一般断路器在可能形成死角的部分（主储压器下法兰、供排油阀阀座上等处）都设有排气口。操动机构在完成检修工作后建压过程中，应逐一打开各排气口将带有气泡的高压油从螺孔中排出，连续排油2～3min[3]，经几次慢分、慢合反复操作，直至液压管路中气体排尽，断路器机械特性合格为止。保持液压油的不可压缩性，对于液压油作为工作介质可靠地传递能量、确保操纵机构正确动作至关重要。

（三）电机储能故障

机构储能回路在储能过程中，常见故障类型为：储能电机不启动故障、储能完成后电机不停转故障。机构储能时，储能电机不启动的故障原因和处理方法通常有以下3种：

1.储能电动机电源及二次回路故障

首先观察储能电机电源是否在合位，试拉合几下，观察有何反应；用手轻按二次回路中主要触点，检查是否有虚接、接触不良等故障；用万用表检测储能回路电阻和电压是否正常、空气开关有无故障，若电压幅值达到接触器动作而接触器未吸合，检查接触器、继电器触点是否接触良好、有无氧化，二次回路接线有无松动、断线开路、绝缘破损，延时继电器气囊是否破损。当出现上述情况时，对问题部位应加以打磨、紧固或针对问题元件及时进行更换。

2.储能行程开关故障

若万用表显示无电压或电压低，问题可能由行程开关引起。检修人员应检查行程开关触头是否氧化、行程开关位置是否合适。当出现上述问题时，应对行程开关触头进行打磨或调整行程开关到合适位置。

3.储能电机故障

如接触器处于吸合状态，而电机不转动，应检查电机端子电压。当电机端子电压正常时，则可判定是电机发生故障。一般故障原因为电动机绕组短线、匝间短路以及电机碳刷磨损严重或脱落，可采取更换绕组、碳刷等措施。于断路器完成储能后，电机不停转故障，主要表现为断路器在合闸后，操作机构储能电机开始工作，但液压能量储满后，电机仍不停运转。主要原因多为行程开关位置偏高或短路受潮引起[4]。处理方法是检查储能回路中的行程开关位置是否合适，调整其上下位置来实现准确断电。对机构进行有效地干燥处理，开启机构箱内的加热驱潮装置，更换损坏部件。

三、液压操作结构检修方法

基于对液压操作结构的研究与现场工作经验，针对如何准确定位故障点，消除液压操作结构故障，总结出六步检修法。

第一步，问。提前询问值班人员故障现象，减少不必要工作量，提高检修效率。出发时，提前向运行人员详细询问故障现象，进行故障分析，初判故障原因，制定初步检修策略，备齐相应工器具、备品备件和检修资料图纸。

第二步，看。通过观察来定位设备的故障点。液压操作结构很多内部故障可通过外部异常现象表现出来，如机构压力异常、油箱渗漏油等故障，这时可通过仔细观察机构外部异常现象进而大致确定机构内部故障点。

第三步，摸。通过触摸，感知外部异常现象，进而诊断故障原因。当液压操作结构发生内部渗漏时，高压油通过渗漏间隙进入低压油腔时发生剧烈磨擦与冲击，能量转化为热能使部件局部温度异常升高，此时可通过触摸故障部位温升进而定位故障位置。

第四步，试。对断路器进行分合闸动作试验，观察液压操作结构在分合闸状态下的状况，进而分析故障可能发生的位置和原因。当断路器发生分后即合、合后即分故障时，通过试分试合可较快地判断可能故障点。液压操作结构是一个逐级放大能量的逻辑系统，各部件腔室与管道在分合闸时的油压高低可以有下列几种状态：常高压、常低压、瞬间高压，通过断路器的分合动作试验，观察液压操作结构在分合闸状态下的渗漏情况的不同，可较快诊断出故障可能发生的位置和原因。

第五步，听。通过感知设备动作时发出的异常声响，进而分析故障原因，确定故障点。当液压操作结构内密封部件发生体积变形或位置偏移等问题时，变位的活塞动作时与缸壁摩擦的声音、高压油渗漏时的冲击声音，都可作为判断故障点的理论依据。声音较小难于感知时，可使用声音放大工具（听诊器）贴在机构部件上以提高侦听效果。

第六步，测。使用万用表对二次回路进行测量，快速确定故障原因，消除设备故障。通常二次回路的断线、短路等故障，通过使用电压法或电阻法能较快找到断点和短路点。

四、泄露及其控制

对于液压操作机构的各种故障，除压力检测装置及压力组件损坏或异常造成油压异常。分合闸电磁铁线圈和一级阀顶杆，信号辅助开关故障引起拒合、拒分外，几乎都是由于泄漏引起的。据统计，液压机构的缺陷及故障80%来自泄漏[5]。泄漏是指液压油从压力较高处经过配合间隙流到压力较低的地方或大气中。泄漏分内泄漏和外泄漏。内泄漏是指液压系统内部的油液从高压部分流向低压部分的泄漏，可从蓄压器活塞杆是否下降来判断，在实际运行中以油泵启动频率判别。外泄漏是指油液漏到外面的大气中，检查机构箱内外，可目测直接判断漏点。对于泄漏造成的缺陷及故障可根据附表来判别和处理。

五、液压操作结构检修的注意事项

1.未确定故障点前，尽量保持断路器原有状态，以便检修人员正确判断故障点。一般情况下，故障在断路器不同状态下表现不同。可能一经操作或振动会暂时遮盖故障现象。在设备检修前必须将油压释放至零表压，确保机构未储能。检查储能电源及储能控制电源是否安全，避免造成机构损伤和人员挤碰伤。

2.不提倡对运行中的液压机构进行检修，如断路器确不能退出运行，则须装上断路器防分闸卡套，以防止断路器带负荷慢分引起爆炸。

3.拆除1.2级阀组件进行解体检修时，由于内部阀针、阀球极其细小，解体前应在地上铺一层塑料布，这样既可以防止细小零件的丢失，又可防止液压油滴落地面造成大片油污，同时注意不能使零件与坚硬物碰撞或挤压，以免变形。

4.更换新组件或密封圈前，要用干净的10号航空油对组件进行清洗，液压管要用纯氮气吹干工作人员的手也应清洗，确保组件、工具、人手干净无杂质，新更换的10号航空液压油必须经过过滤，以保持纯净。

5.设备补充新液压油或过滤完成后，应适当进行排气操作，避免液压油中存在气体，导致分合闸不正确。

6.根据浴盆曲线特性，设备投入初期和运行多年后，应加大设备监测和检修力度。每次检修液压操作结构应过滤或更换航空液压油，必要时对压力表等组件进行校验。

7.对于运行时间在10年左右的液压操作结构，如某元件有原则性问题，对该元件进行更换，并开展同一批次、同一运行年代液压操作机构的检查检修，状况极差的及时提出计划更换机构。对于备品备件的现场检查和选用，尤其是密封垫的挑选，应选取质量合格、尺寸合适的配件。决不能把新配件当成合格件，必须经过仔细检查和挑选。

8.加强对现场作业人员的装配工艺和执行标准管理。开展形式多样的技术培训，有效提高检修人员的综合技能素质，加强对各类设备故障的预防和消除。

六、结语

总之，高压断路器液压操作机构是当前电力系统中广泛应用的一种机械，其运行的情况会直接影响到整个电网的质量，因此针对高压断路器液压操作机构的故障以及维护必须引起重视，加大研究的力度。只有对出现的故障能认真进行检查、分析，不断地积累检修经验，做好日常维护工作，才能保证电网的安全运行，为经济的发展提供坚实的电能支持。

参考文献：

[1]叶玮.特高压断路器液压操动机构设计[D].沈阳工业大学，2013.

[2]刘峰，夏振岭，宋维功，于广辉.浅析断路器液压操作机构常见故障原因及处理方法[A].灾备技术国家工程实验室、北京邮电大学信息安全中心.2011年亚太智能电网与信息工程学术会议论文集[C].灾备技术国家工程实验室、北京邮电大学信息安全中心:，2011:3.

[3]黄备.断路器液压操作机构的异常分析[J].湖南电力，2011，04:57-58.

[4]黎锋.高压断路器液压机构故障检查处理的技术探讨[J].电气开关，2009，05:5-7.

[5]孙佳辉.高压少油断路器液压操动机构检修中几个问题的探讨[J].电力技术，2008，06:36-38.