ABB HMB-4/8型液压弹簧机构常见问题分析

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一、结构介绍

ABB HMB-4/8型液压弹簧机构在电力设备中得到广泛运用，一般用作断路器的操动机构。HMB-4/8型液压弹簧机构集成液压系统，无外部油管，模块设计，结构紧凑，液压损耗低，传动效率高。

HMB-4/8型液压弹簧机构由储能单元、监测单元、控制单元、打压单元和工作单元构成。当机构压力降低时，储能控制回路动作，储能电机运转，电机带动油泵打压，液压机构的储能活塞在压力的作用下压缩弹簧而储能。

合闸状态如下图：

分闸状态如下图：

二、存在的问题

（1）机构打压频繁

a.机构主缸体开裂造成打压频繁

2017年5月18日，某公司110kV变电站2号主变及110kV2号母线停电过程中，101开关机构每隔1分钟打压1次。现场检查机构未发现异常，将储能电机断开，5分钟压力泄至零压。与厂家技术人员沟通后，判断为工作缸缸体裂开，高压油无法保持。

故障设备是新东北公司产ZF6-126CB型组合电器，2012年2月出厂，ABB厂产液压弹簧机构， 2009年出厂，该间隔投运日期2012年4月。

该液压弹簧机构工作缸体内部较薄，同时开关主传动连杆未紧固，有松动情况，液压杆与缸体摩擦变大导致缸体开裂。分析可能是厂家在进行机构与连杆装配时，连杆末端紧固螺母没紧死，导致连杆有咣量。

b.缸体密封部件损伤造成打压频繁

案例1:2017年3月19日，某500kV变电站监控机频 5052开关B相打压，两次打压时间间隔不到1小时，现场检查机构无异常，多次手动泄压、打压，缺陷无法消除。3月20日，申请停电更换了新的机构。

更换下的机构返厂检查：

1）保压试验

分闸保压时不打压，合闸保压时打压，与现场情况一致。

2）解体检查

打开机构油箱上盖，在机构合闸位置储满能进行保压，发现主缸体主阀侧油口有气泡冒出，说明机构主阀侧（主阀或电磁阀）存在泄露。

将机构主阀拆开，发现主阀第二道密封处O型密封圈有局部破损。

根据解体检查情况，判断5052开关B相打压频繁原因为：主阀第二道密封圈破损，机构内的高压油通过密封圈破损部位从Z口流向T口，机构内高压油压力降低，造成打压频繁。

检查拆出的密封圈，有明显划伤痕迹，判断为主阀装配时划伤。密封圈属软性材料，且划痕较轻，初期机构内部密封性能下降不大，在厂内分合及保压试验未能有效发现划伤引起的机构内漏。现场运行一段时间后，在高油压及多次摩擦作用下，密封划伤部位逐渐扩大，造成机构内部泄漏、频繁打压。

案例2:2017年2月16日，某500kV变电站监控机频 5011开关B相油泵启动，3秒后复归，两次油泵启动时间间隔大约45分钟左右，现场检查机构无异常，多次手动泄压、打压，缺陷无法消除。2月17日，申请停电更换了新的机构。

更换下的机构返厂检查试验，活塞杆和缸体内无异常，，拆开储能缸，发现主阀与电机间的储能缸内，储能活塞的密封处有轻微划伤，在储能缸内孔倒角处有一处轻微磕碰，并有轻微触感。

根据机构保压及解体检查情况，判断5011开关B相机构打压频繁原因为：主阀与储能缸内孔倒角处有轻微磕碰，造成储能活塞在装入储能缸时，轻微划伤储能活塞密封。

由于该密封为聚四氟乙烯与铝青铜粉末混合物，属软性材料，在机构快速分合操作时划伤部位会暂时复原，磕碰初期机构内部密封性能下降不大，故在厂内分合及保压试验未能有效发现划伤引起的机构内漏。现场运行一段时间后，在高油压及多次摩擦作用下，密封划伤部位逐渐扩大，造成机构内部泄漏、频繁打压。

c.元器件密封损伤造成打压频繁

某检修公司曾发生3起因储能模块密封部位损伤造成的打压频繁，其中500kV开关机构2起，220kV开关机构1起。500kV开关现场更换了新的机构，220kV开关现场更换了3个储能模块。

d.机构内部杂质造成打压次数偏多

案例1:2018年1月，某检修公司500kV变电站5041开关B相打压次数偏多，为每天8次，2018年4月更换了新的机构。将更换下的机构返厂检查，具体分析过程如下：

1.保压试验

在合闸状态下进行保压试验，测量机构储能行程变化，无异常。具体数据如下：

2.解体检查

解体观察主缸体安装孔，发现该处有肉眼可见的细微粉末，手捻无颗粒感。

拆解主阀座，拆除阀芯，用无毛纸擦拭主阀座内孔，发现有肉眼可见的细微粉末，手捻无颗粒感。

分析打压次数偏多原因为：液压油内有杂质粘附在金属密封面处，导致机构内部泄漏，引起打压次数偏多。机构进行分合操作后，在液压油快速变化作用下，微粒从密封部位被带走，密封面恢复正常，机构保压测试正常。

案例2:2018年10月23日，某检修公司500kV变电站201开关B相机构打压频繁，大概10几秒1次，判断是机构内部问题。转检修后，分合闸几次后，仍存在打压频繁情况，10月24-25日用现场备用间隔机构进行了更换。

机构返厂解体检查，发现工作缸的主密封面有一道划痕，油中及密封圈上分别有一根金属丝。

（2）无法建压， 过时过流信号

a.伞齿轮断裂造成机构无法正常建压

液压弹簧机构通过伞齿轮带动油泵，实现机构建压。电机伞齿轮是金属材质，油泵伞齿轮是白色尼龙材质，2010年至今，某检修公司曾5次出现因油泵伞齿轮断裂造成电机空转、机构无法正常建压情况，该问题全部出现在500kV开关机构。

2012年损坏的某站机构伞齿轮，断裂面均存在气泡，应为加工过程中，工艺控制不严出现的产品缺陷，也是伞齿轮损坏的根本原因。2017年损坏的某站机构伞齿轮，断裂面局部呈黄色，与正常断裂面颜色存在差异，判断该伞齿轮因工艺控制不严导致内部存在瑕疵，运行后长期受力断裂。

近年来，泰开等部分厂家已将机构伞齿轮更换为铁质材料。

b.电机原因造成机构无法正常建压

该缺陷全部出现在西开、泰开220kV组合电器开关液压弹簧机构，特征为电机无法启动打压、监控 过时过流信号。

1.电机碳刷脏污

分析该类型设备箱体容易进入灰尘，造成机构储能电机碳刷表面脏污，碳刷与转子接触不良，无法启动打压，造成储能超时。擦拭电机碳刷与转子接触面，会恢复正常。

2.电机碳刷压片脱开

用于保持碳刷和电机转子接触压力的弹簧压片脱落，碳刷压紧力不足造成接触不良，电机电源回路不通而失电，机构无法正常建压，一段时间后 过流过时信号。

3.电机损坏

一般电机电源为DC220V，可以通过测量电机线圈直阻判断。正常电机线圈直阻大概是10几欧姆，如果远远大于该阻值，则判断电机损坏，需要更换电机。

（3）机构储能保护拉杆调整不当造成机构无法正常建压

2014年7月23日，某检修公司500kV变电站202开关A相 过时过流信号，检查A相机构电机正常运转，机构无法正常建压，进一步检查发现机构储能保护拉杆绷紧（正常时应有晃动量），重新调整机构保护拉杆后，机构恢复正常。 故障设备为西开LWG5-252型GIS开关，2013年8月出厂，2013年10月投运。

正常情况下，机构储满能能量（44.9±2.5MPa），电机自动停止运行，测量贮能活塞行程83.5±1mm；如果电机出现故障不能停止运行，当贮能模块活塞行程超过84.5±1mm时，储能保护拉杆伸直，从而拉动手动泄压手柄，使机构无法继续储能，此时储能保护拉杆的长度为84.5±1mm。所以，储能保护拉杆只有在机构储能超过额定压力后才会动作，从而起到保护机构的目的。

本次202开关A相机构在未储满能量时，机构储能保护拉杆即发生动作，导致手动泄压手柄自动动作，机构开始泄压，机构无法储满能量。电机未储满能量前，只能连续打压，从而发出电机过流过时信号。

机构储能保护拉杆的长度出厂前已经调整并做好位置标记，故障处理时发现螺栓位置并未移动。202开关投运前做过多次传动试验，并未发现机构不能储满能量的问题，说明保护拉杆的距离是满足要求的。经过厂家对机构的测量发现，拉杆的长度为83.5mm，属于合格范围的最小值，而机构储满能量时压力值为84.5mm，属于合格范围的较大值。随着天气情况的变化以及机构弹簧自身的轻微变化，保护拉杆发生轻微变化，从而造成机构未储满能量前保护拉杆动作。

（4）机构渗漏油

液压弹簧机构渗漏油情况不集中，多为储能模块、控制阀处质量不佳造成。

三、其它注意事项

（1）机构防慢分装置

机构失压情况下，弹簧由压缩状态变为舒张状态，储压环顶到防慢分装置顶杆下部，防慢分装置起作用。为确保防慢分装置起作用，销子一定要正确插入。为防止防慢分装置被打坏，在电机电源失电、并连续分合开关情况下，一定要拔掉销子。

（2）机构替换问题

目前，生产液压弹簧机构的公司有西开、山东泰开、新东北、上海思源等公司，机构应用所覆盖的电压等级110-1100kV，对应的参数如表中所示。2010年以后，西开公司开关配用的500kV及以下液压弹簧机构基本采用国产机构（CYA3、CYA6）。泰开公司在2009年开始批量使用国产机构，2007年之前的全部为进口机构。新东北公司。

机构能否替代，主要取决于机构安装接口、机构行程和动作特性。

例如：HMB-8.3型液压机构与CYA6-3型液压机构的安装尺寸相同，可以直接进行整机替换，但无法进行工作缸模块的替换。对于现场出现故障的HMB-8.3型液压机构，可以使用国产CYA6-3型液压机构进行整机更换。

（3）机构打压时间测试

END

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