试论 500千伏 SF6断路器液压油粘度阻力的影响

试论 500千伏 SF6断路器液压油粘度阻力的影响

刘建康，陈刘斌

（上海电力高压实业有限公司，上海 200331 ）

摘要：本文通过对液压油在500千伏SF6断路器液压系统中的作用和几种影响因素，通过对液压粘度等参数的计算，讨论液压油对液压系统相关故障产生造成的影响。

一 背景

液压油作为液压传动机构进行能量转换和动力传递的工作介质，它具有传送能量大、布局容易、结构紧凑、换向方便、转动平稳均匀、容易完成复杂动作等优点，因而广泛应用于工程机械领域。

液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。在500千伏断路器弹簧液压机构中，为液压传动提供动力的元件为储能弹簧。在液压控制元件的作用下，通过不同的操纵方式：手动近控操作，机械操作及电气远控操作，对断路器发出合闸指令，改变弹簧压缩量释放动能。依据工作缸活塞压力差原理，将液压油传递的动能转变成机械能，推动绝缘传动杆完成灭弧室内合闸动作的完成。除了上述的元件以外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。

二 关于液压油对操动机构的几个影响因素

在目前投入使用的几种类型（电磁、弹簧、气动、液压等）的机构中，都各有缺陷，在液压机构及液压弹簧机构中^[2]，缺点如下：

(1)液压传动因有相对运动表面不可避免地存在泄漏，同时油液不是绝对不可压缩的，加上油管等弹性变形，液压传动不能得到严格的传动比，因而不能用于如加工螺纹齿轮等机床的内联传动链中。

  (2)油液流动过程中存在沿损失、局部损失和泄漏损失，传动效率较低，不适宜远距离传动。

  (3) 液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，

(4)为防止漏油以及为满足某些性能上的要求，液压元件制造精度要求高，给使用与维修保养带来一定困难。

所以压力、温度及传动损失等因素都会影响液压机构动作特性。

一般，在液压油的选取时，应注意采购与原系统相同的油品。对液压机构保养时，更换液压油应保持清洁，防止固体杂质进入液压系统中，对解体大修时，禁止用面纱等纤维织物擦拭装配元件；注油时应过滤加注，不可求快将注油口的滤网拆除；现场工作人员应佩戴干净的手套和工作服。

三 液压油在管路中的损耗液压油粘度及摩擦损耗计算

在液压系统中，正常工作状态下，液压管道压力损失的产生原因大体可分为:

( 1 )由流体摩擦而引起的损失△Pr;

( 2 )由流动的方向、截面变化而引起△Pd。

因此,作为回路总损失的一般表达式可表示为：△Pt=Σ△Pf+Σ△Pd

其中，△Pf可由Weisbach Darey的公式，△Pd可用阻力系数与速度能量的乘积形式表示。即:

△Pt=Σ△Pf+Σ△Pd= （其中的λ和ξ都是系数，L为管道长度，d为管道内径，v为有效断面平均流速，一般v=Q/s，其中Q是流量，S是管道的内截面积）

当提供动力的液压泵与工作缸的液压管路相对较长时，应考虑液压油在液压管路中的沿程压力损失和局部压力损失，又由于液压油流主要是絮流运动，其局部阻力损失远大于油液在管路中流动时的粘性摩擦损失。所以在断路器的液压机构设计中, 粘性摩擦可以忽略不计。在机构设计初期，则采用加粗油管、增加辅助油箱及快速排油阀等措施，在500千伏断路器中，则多采用弹簧液压机构，如ABB公司AHMA系列，相较于传统的液压机构，使用碟簧作为储能元件，消除了漏氮的可能性，其各级阀间油管路减少了不必要的弯道和距离，结构更加紧凑，相对于机构产生的几百兆帕的工作压力而言，液压油管路中的沿程损耗也可忽略不计。

四 相关故障的防范措施

以上述机构为例，常见的故障见下表：

打压次数：机构在1天之内打压十次以内是正常的，如果超过十次，需对机构进行进一步的观察，如果打压次数在发展，说明泄露点在发展，需要维修。判断泄露是否合格也可用以下的方法，关闭电机电源，在24小时内弹簧下降不能超过15mm。

六 发展现状及思考

随着液压及弹簧液压机构在500千伏断路器中的普及，其后续液压油的更换等保养亦是必不可少。在严格执行机构保养维护相关操作规范的同时，应密切关注维护后出现的异常现象，如机构异响，油压下降等。

参考文献

[1] 张奕.主编.工程机械液压系统分析及故障诊断.人民交通出版社，2008

[2] 张荣耀.高压断路器液压机构阀门动作时间的计算[J].《高压电器》，1982（1）：38-42.

作者简介：

刘建康（1965-），男，工程师，从事电气试验工作。

陈刘斌（1986-）男，工程师，从事电气试验工作。