高压断路器液压操动机构常见故障分析.pdf

周宣/工程师关键词/Keywords液压机构·打压频繁·密封件·电机电器|Machine ＆ Electrical Apparatus60·石化电气·2011 年第 30 卷第 19 期高压断路器液压操动机构常见故障分析断路器的分合闸操作是通过操动机构来执行，操动机构的工作性能和品质优劣对断路器的工作性能和可靠性都有很大的影响由于液压机构工作压力大、液压油的可压缩性和温敏性等原因，使得液压机构出现故障几率较大，且高压断路器动作次数少 ( 平均 2 次/年) ，造成了机构出现故障难以查找及检修，对变电站的安全运行造成了很大威胁针对断路器液压机构的常见故障进行分析，并提出讨论性处理方法和预防措施周宣/天脊中化高平化工有限公司液压机构的工作原理液压机构由储能部分 ( 储压器、油泵和电动机等) 、执行元件 ( 工作缸) 、控制元件 ( 阀门)和辅助元件四部分组成电动机带动油泵向储压器中打液压油，使储压器内的氮气压缩，压强增大，当储压器中的液位达到极限位置时，油泵停止打压，微动开关动作，打压闭锁断路器合闸时，已储存大量能量的氮气释放能量，通过液压油将能量传递给工作缸中的活塞，使断路器合闸，分闸时由阀门控制，利用高低压液压油的压力差使活塞动作。

液压机构工作原理如图 1、图 2 所示液压机构由于工作压力大，一般为20 ～30 MPa，如我公司液压机构的工作范围为 19. 5 ～ 26 MPa，管路连接、阀体控制等连接部位较多，液压油的粘度变化等原因使液压机构在工作中容易出现油路渗漏油现象，甚至油泵压力建立不起来，发出 “零压闭锁”信号，严重威胁断路器的安全运行常见故障原因分析及处理方法液压机构常见故障主要由液压油渗漏引起，液压油从固定连接的部件或相对运动的部件之间渗透出来，即为渗漏液压油自高压腔通过活塞与缸体的配合间隙流入低压室，即为内漏;由活塞杆与缸盖的配合间隙流入大气中，则为外漏如图3 所示，渗漏主要由压力差和间隙造成，通常渗漏会使储压器油位降低，储压杆下降，表现为油泵频繁起动1. 液压油泵频繁起动液压油泵频繁起动是断路器液压机构最常见的故障，我公司220 kV 高压断路器采用 ZF11—252L 型 SF6封闭式组合断高压断路器液压操动机构常见故障分析Machine ＆ Electrical Apparatus|电机电器www. eage. com. cn2011 年 10 月上·石化电气·61图 3液压机构渗漏 器，共 5 台。

自投运 5 年来，曾发生多次液压操动机构频繁打压的故障，最短为 12 min 起动一次，对断路器的安全运行造成了隐患 1)密封圈损坏密封圈一般选用丁腈橡胶，在液压系统中起密封液压油的作用如果密封不良，泄漏增加，将直接影响元件和系统的性能，泄漏严重时，系统建立不起压力而无法正常工作如有外泄漏，则会污染环境，甚至造成火灾如果空气混入系统，则将使系统出现刚度下降，产生气穴、噪声和油液乳化等不良现象如果灰尘入侵，则会污染油液，加速元件磨损，降低寿命因此，在液压机构中，密封件的作用很重要造成密封圈损坏的原因有:①液压油的工作压力很大，密封圈要承受很大的压力，当被压到槽沟里面时，受到磨损②液压油的粘度特性和冲击力磨损密封件③当液压油中混有空气、水分和尘土等杂质时，对密封件有腐蚀作用④检修后安装不当，出现密封圈扭曲、表面飞边和裂缝等现象⑤密封件质量差⑥环境温度过高或过低，使密封圈老化或硬化，密封性变差⑦阀体泄油孔割坏密封圈由于密封圈损坏造成频繁打压的部位主要有:①储压筒与活塞动密封不良②工作缸与活塞动密封不良③工作缸盖与活塞杆密封不良由于密封圈损坏造成频繁打压的处理方法:①更换有质量保证的密封圈②由于筒壁或缸壁有毛刺划伤密封件的，应先打磨光滑。

③由于液压油有杂质腐蚀密封圈的，应先过滤或更换液压油④由于温度引起的密封圈损坏，应加强通风或及时投入加热器⑤活塞杆有划痕，应用细沙纸打磨至光滑，或更换活塞杆 2)阀体密封不良断路器只在合闸位置漏油时，合闸二级阀活塞的锥面、分闸一级阀密封不良;断路器只在分闸位置漏油时，合闸一、二级球阀，工作缸活塞密封圈密封不良造成阀体密封不良的原因有:①液压油有杂质 ( 如装配时带入的灰尘、液压系统锈蚀颗粒等)进入阀体间隙，使阀体磨损②阀体有毛刺，加工精度不够造成阀体密封不良的处理方法:①分合闸一级阀阀座密封面与钢球有磨损时，将钢球放在阀座上，用煤油渗透法或嘴吸试漏，若轻微渗漏，用铜棒顶住钢球，用锤轻敲一下，使阀座压出密封线，宽约 0. 1 mm，严重渗漏应更换②合闸二级阀用煤油渗透法检查锥阀和阀体的密封状况，轻微渗透将阀锥固定，转动阀体，进行研磨处理，如磨损严重应更换③高压放油阀及逆止阀高压放油阀密封不良:阀针和阀体密封不良，可进行研磨，研磨无效时更换逆止阀:钢球与阀体密封良好，如密封不良，可更换钢球并敲击重打密封线，密封线不应过宽④液压泵出口逆止阀钢球与阀口密封良好，如因磨损密封不良，可研磨或重打密封线，严重者更换。

低压吸油逆止阀的阀片和阀口的密封情况不良，同样用上述方法进行处理 3)各高压管路连接处密封不良高压管路通常使用卡套连接，当液压油中有杂质或安装时卡套有灰尘、安装不对中等情况下，卡套处会密封不良，有液压油渗出卡套密封不良时，需用钳子拧紧，力度不应过大，没有渗油即可;若拧紧后还渗油，则应拆下卡套，用液压油清洗干净后，重新对准装配2. 液压系统油压建立不起来公司发生一次油泵压力建立不起来的事故，甚至1 ～2 min 打压一次，不得不断开油泵控制电源，以免烧坏油泵电机经检查高压放油阀未关闭 1)高压放油阀关闭不严或放油阀活塞顶杆返回不到位储压筒或工作缸检修时，顺时针扭动高压阀把手，排出高压油重新打压时，顺时针方向扭动高压放油阀，使其关闭，这时高压放油阀关闭不严或放油阀活塞顶杆返回不到位，高压油从高压放油阀向油箱内泄油，从而使油压建立不起来 2)高压安全阀关闭不严当液压机构压力升高到安全阀释放压力值时，电机电器|Machine ＆ Electrical Apparatus62·石化电气·2011 年第 30 卷第 19 期高压油会把安全阀中的阀锥推开，把高压油排到油箱中，等高压油压力降至安全阀释放压力时，锥阀在压力弹簧的作用下复位，关闭高压安全阀，停止排油。

此时高压安全阀可能因为液压油中有运动零件的金属磨损颗粒、灰尘以及金属腐蚀后的剥落锈片等杂质的原因使安全阀关闭不严 3)液压泵进液压管被堵塞液压泵长期打压，油液中的相对运动零件的金属磨损颗粒、灰尘和金属腐蚀后的剥落锈片等杂质会使低压滤油器堵塞，影响液压油的流通量，使油泵打压效率降低 4)液压泵中有空气若液压泵吸油管安装不当或管路密封不好，使液压泵吸油口或吸油管路压力过低而产生气穴，从而产生泡沫，气泡随油液流到高压区后迅速破灭，产生酸性气体，引起气蚀这不仅使液压泵机吸输油量减少，机械效率降低，还会产生噪声和振动，腐蚀液压元件，缩短液压零件寿命 ( 5)液压泵出口逆止阀密封圈损坏液压泵停止打压时，液压泵出口逆止阀关闭，使高压油保持压力运行中，出口逆止阀密封圈可能由于磨损、压力冲击以及腐蚀等原因损坏，使油泵打压系统泄漏，油泵压力建立不起来 ( 6)低压滤油网堵塞液压泵长期打压，油液中的相对运动零件的金属磨损颗粒、灰尘和金属腐蚀后的剥落锈片等杂质会使低压滤油器堵塞，影响液压油的流通量，使油泵打压效率降低 7)吸油阀的螺纹可能有裂纹吸油阀在长期运行中，由于磨损或装配力度过大，导致吸油阀螺纹出现裂纹，使油泵吸油有渗漏，吸油量减少，压力建立不起来。

( 8)柱塞与缸座配合间隙过大由于加工精度、装配不当以及磨损等原因会造成柱塞与工作缸缸座配合间隙过大，高压油经配合间隙直接进入低压缸，高压油压力降低，使油泵压力建立不起来针对上述问题，处理方法如下: 1)密封件损坏的处理方法:①分析密封件损坏的原因，采取相应的措施予以消除②使用正确的方法更换密封件，更换密封件要在液压油中进行，并清洗干净，建议运行一年更换一次密封圈③应在装密封圈的沟槽内加装保护挡圈，以防 O 形密封圈被挤进配合间隙而损坏，且密封圈要有一定的压缩量④更换密封件要清洗干净相关配合元件，不能有杂质⑤可增加 V 形密封环的数量来提高密封性2)液压油有杂质的处理方法:清洗过滤器或更换合格液压油据统计，液压系统的故障中，有 75%是由于液压油选择不当以及油液不清洁所造成的长时间运行中，滤油器不断过滤液压油以保持油液的清洁度，液压油中的杂质可能会堵塞过滤器，因此建议运行1 ～2 年清洗过滤器，防止液压元件内零件表面的划伤、过度磨损、孔口堵塞或滑阀卡死等故障的发生3. 压力异常增高1)压力异常增高的原因分析:①储压筒的活塞密封或筒壁磨损，液压油进入氮气室，使氮气室压力增加，表现为油压增高。

②油泵打压时，活塞杆上升到最高位置时，微动开关失灵，不能使活塞停止上升，油泵一直打压，从而使压力异常增高③压力表失灵，油泵打压至最高压力值时，不能发出闭锁信号，使油泵停止打压④电动机控制回路中，接触器卡滞，使电动机无法断电，电动机一直运转打压，压力异常增高⑤机构箱内温度异常增高，热传递作用使氮气和油压温度都升高，从而使压力异常增高2)压力异常增高的处理方法:①更换储压筒的活塞密封，合理装配密封件②空气潮湿使微动开关、接触器等触点接触不良，动作失灵，使油泵频繁打压，压力增高应对触点进行打磨，消除金属锈层，增加加热器，保持机构箱内空气干燥③在炎热季节要加强通风，对机构箱进行散热 4. 压力异常降低当液压机构大量漏油或漏氮时，压力会急剧下降，氮气缸上单向逆止阀密封不严漏气或储压罐活塞杆头部两个密封圈损坏，会使氮气进入油中，出现 “分合闸闭锁信号” ，严重时甚至造成 “零压闭锁” ，已严重威胁高压断路器的安全运行，此时必须进行停电检修，以防断路器拒动、误动，越级跳闸，扩大事故范围 下转第 71 页)一种油井电加热系统功率优化方法的理论分析Engineering Design|方案设计www. eage. com. cn2011 年 10 月上·石化电气·71设为系统的最优温度、功率运行点。

若拟合得到的最优温度所对应的功率值非最小，可以重新进行曲线拟合，或取整个区间内的最小功率值所对应的温度、功率点作为系统的最优温度功率运行点为了获得更高精确的最优温度、功率值，根据需要也可以进行第三次或更多次的曲线拟合结束语利用曲线拟合技术对系统功率优化过程不依赖于系统的数学模型，只需知道几组相关的现场试验数据或历史统计数据就可以对系统功率进行优化同时，它也不依赖于油井电加热系统平台的配置，主要是对测得的数据进行离线处理，并能够直观地评判拟合结果的优劣因此，利用曲线拟合技术对系统功率优化具有很高的实用性参考文献［ 1］方星豪，孙梅生，徐文立，等． 一种稠油热采节能方法的理论分析与实践 ［J］ ． 清华大学学报，2003，43 ( 7) :891- 894．［ 2］ 白山，邹积涛．稠油开采变频、中频联动电源设计［ J］ ． 沈阳工业大学学报，2008，30 ( 5) :510- 513．［ 3］ 张锐，等． 稠油热采技术 ［M］ ． 北京:石油工业出版社，1999．［ 4］Berna Hascakir，Cagdas Acar，Serhat Akin．Micro-wave- assisted heavy oil production:an experimental ap-proach ［ J］ ． Energy Fuels，2009，23:6 033- 6 039．［ 5］李琳，王平，张奇志，等． 用分布参数电路模型研究稠油油井加热功率问题 ［J］ ． 西安石油大学大学学报，2006，21 ( 3) :91- 93．［ 6］Rangel E R．Electrical- heating assisted recovery forheavy oil ［J］ ．Journa。