HMB型液弹储能机构故障探析及改进措施.pdf
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1、RURAL ELECTRIFICATIONHMB 型液弹储能机构故障探析及改进措施李锴*,徐成西(国网北京市电力公司检修分公司,北京 丰台 100073)摘要:通过一起HMB 型液压弹簧机构 GIS 组合电器因油泵异常报警、液压机构无法正常建压、储能失败的故障深入探析,全面介绍采用 HMB 型液压弹簧机构的 GIS 基本组成结构、动作原理以及事故现场情况。并设计了一套 HMB 型液压弹簧机构储能失败的不停电处理措施及验证试验装置,为日后类似典型故障研判提供相关依据。关键词:液压弹簧机构;油泵异常报警;储能失败中图分类号:TM561TheAnalysisandTreatmentofDefecto
2、fHMBHydraulicSpringMechanismLIKai*,XUChengXi(MaintenanceBranchofStateGridBeijingEletricPowerCo.,Ltd.,BeijingFengtai100073,China)Abstract:ThroughanHMBtypehydraulicspringmechanism,theGIScombinationelectricalapplianceproducedbyABBisanalyzedindepthduetoabnormalalarmoftheoilpump,thehydraulicmechanismcann
3、otbuildpressurenormally,andthefailureofenergystoragefails.Thebasicstructure,operationprincipleandaccidentsceneoftheGISusing HMB hydraulic spring mechanism are comprehensively introduced,and a set of non-stop power treatmentmeasuresandverificationexperimentaldevicesforenergystoragefailureofHMBhydraul
4、icspringmechanismaredesigned,whichprovidesrelevantbasisforsimilartypicalfaultresearchandjudgmentinthefuture.Keywords:GIShydraulicspringmechanism;oilpumpabnormalalarm;energystoragefailure随着时代进步,电力系统不断发展,电网除了对断路器有极高的电气性能(操作能力)要求,越来越重视其操作机构可靠性。操动机构作为气体绝缘全封闭组合电器(GIS)用断路器的重要组成部分,同时也是 GIS 用断路器的动力来源,其电气性能和
5、可靠性决定着 GIS 用断路器的平稳运行。HMB 型液压弹簧操动机构广泛应用于 GIS 用断路器中,但其复杂的结构导致充压模块中机构液压储能齿轮易发生断裂。北京电网所辖范围内设备液弹机构齿轮隐患较为严重,存在一定风险,改造工作迫在眉睫。由于电网停电时间限制,现有技术中,液弹机构改造须要电网停电情况下拆除机构接地及连接拉杆,随后利用电动葫芦将机构吊起后拆除电机、托架、旧轴销等部件,安装新的伞齿轮部件轴销并固定,过程烦琐且周期紧张。由于以上原因申请停电处理受到电网运行方式、停电时间等情况影响较大,尤其是处在保供电期间,停电尤为困难。为了解决这一难题,就需要在不停电作业条件下设计一套临时应急处理措施
6、,避免 GIS 用断路器由于设计、制造工艺不良等质量事件,造成电网输变电主设备故障或缺陷导致非计划性停运等不良事件发生。1HMB 型液压弹簧机构基本情况1.1基本情况介绍常见的 GIS 用断路器的操动机构主要分为弹簧操动机构、气动操动机构、液压操动机构 3 种形式。其中气动操动机构包含:分闸、合闸都依靠压缩空气的纯气动操动机构,分闸(或合闸)依靠压缩空气,合闸(或分闸)依靠弹簧力的气动弹簧操动机构 2 种;液压操动机构分为氮气储能和弹簧储能2 种。本文介绍的故障断路器为厦门 ABB 公司生产的 EK0 型产品,配备 HMB 液压储能弹簧。随着断路器使用年限增加,维护开支的减少以及对免维护开关设
7、备及操作机构减少缺陷的需求。为提高可靠性,如图 1 所示,依据 CIGRE研讨会的故障统计数字表明开关设备中的绝大部分故障是由操作机构所引起的,占比 43%。HMB 型液压弹簧操作机构是根据 ABB 公司 1986 年设计定型的 AHMA 机构优收稿日期:20230816DOI:10.13882/ki.ncdqh.2023.10.008Safety|安全生产2023 年第 10 期 总第 437 期 27RURAL ELECTRIFICATION化改进而成,具备制造技术和模块化装配技术。它结合了金属弹簧机械储能与液压力传送和能量转换的优点。在设计特点上具备:内置液压阻尼系统、使用带孔螺丝调节分
8、合闸速度。结构特点上具备:对断路器液压功能的持续自我监视以及现代传感器技术的监视功能,但正因其高度集成化,也导致以往液压弹簧机构中储能齿轮部件的拆卸工艺实施过程在未采取相应临时措施情况下须要停电才能开展。112High pressureLow pressure2图 1液压弹簧操动机构动作原理图1.2液压弹簧操作机构功能原理如图 1 所示,液压泵把油从低压油缸打到 3 个高压储能活塞处,停泵时,一个逆止阀可防止高压油回流,储能活塞环绕主圆筒对碟形弹簧柱进行储能,在操作范围内,碟簧的弹簧力具备特性曲线十分平缓的特点。碟簧柱由若干弹簧组成,即使某个弹簧故障也不会对断路器操作造成影响,利用弹簧储能状态
9、的位置监视功能和液压泵的不定时启动,位置开关对弹簧柱的储能状态实现监视作用,限位开关在储能过低时闭锁操作,必要时发出告警信号。其中,HMB 型液压弹簧操动机构控制模块内一级电磁阀、内部二级电磁阀及工作模块内的工作缸、活塞杆等是利用压差原理实现开关分合闸操作的核心部件。阻尼系统与活塞杆结合在一起建立了阻尼压力,使 GIS 用断路器的运动平缓,减少加在 GIS 用断路器和自身基础上的机械负载。输出活塞的原理为利用操作气缸轴的截面积之差产生出不同的驱动力,即活塞的面积差产生压力差,推动活塞运动,在合闸和分闸位置形成一个驱动力。当需要大操作力来开断大电流时,输出活塞的速度会自然地降低而液压系统的效率会
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