淺談液壓彈簧操動機構(gòu)對斷路器分合閘的有效性

周煜煒

摘要：上海華電奉賢熱電有限公司在對并網(wǎng)間隔三相機械聯(lián)動斷路器進行優(yōu)化改造時，選用了HMB-8.3型液壓彈簧操動機構(gòu)。現(xiàn)對這種液壓彈簧操動機構(gòu)在三相機械聯(lián)動斷路器分合閘時的有效性進行了分析，實踐證明，三相機械聯(lián)動斷路器配備HMB-8.3型液壓彈簧操動機構(gòu)具有顯著優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：GIS;HMB-8.3型液壓彈簧操動機構(gòu);三相機械聯(lián)動斷路器

0 引言

上海華電奉賢熱電有限公司220 kV母線采用1套IFT-252型GIS設(shè)備，雙母線雙分段共設(shè)19個間隔。其中#52主變間隔和#62主變間隔作為汽機發(fā)電機的并網(wǎng)間隔，采用的是三相電氣聯(lián)動結(jié)構(gòu)的斷路器。GIS設(shè)備自投產(chǎn)以來已安全運行兩年多，但機組并網(wǎng)用斷路器采用的是三相電氣聯(lián)動操作機構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上沒有三相機械聯(lián)動可靠，存在發(fā)電機非全相運行的可能。同時，根據(jù)國家電網(wǎng)及國家能源局的防止電力生產(chǎn)事故的十八項及二十五項措施要求：“220 kV及以下電壓等級機組的并網(wǎng)間隔斷路器應(yīng)采用三相機械聯(lián)動式結(jié)構(gòu)。”因此，公司將兩臺機組并網(wǎng)用斷路器由三相電氣聯(lián)動結(jié)構(gòu)改為三相機械聯(lián)動結(jié)構(gòu)。

1 IFT-252 GIS三相機械聯(lián)動斷路器介紹

2014年，特變電工中發(fā)上海高壓開關(guān)有限公司為了滿足市場需求，在220 kV GIS原單相操作的基礎(chǔ)上，開發(fā)了IFT-252型GIS三相機械聯(lián)動斷路器，它由三相斷路器本體、液壓彈簧機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、機構(gòu)箱等部分組成，其外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。該三相機械聯(lián)動斷路器為水平式布置，采用多連桿的傳動機構(gòu)將斷路器的三相與滅弧室有效連接起來。

IFT-252型GIS斷路器三相機械聯(lián)動操作機構(gòu)配用技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠的德國ABB公司生產(chǎn)的HMB-8.3型液壓彈簧操動機構(gòu)。HMB系列液壓彈簧操動機構(gòu)在瑞士ABB公司及中國高壓開關(guān)行業(yè)500 kV及以下的機組上得到了普遍應(yīng)用，并且在電力系統(tǒng)中的運行時間最長，已接近40年。HMB-8.3型液壓彈簧操動機構(gòu)以碟簧為儲能部件，液壓油為傳動載體，克服了傳統(tǒng)液壓機構(gòu)效率低、易滲漏等缺點，將各主要功能部件集成化和模塊化，使其具有很強的通用性與互換性，并且沒有管道能量損失，使機構(gòu)效率達到了最大化，是一種可靠性強、免維護的操動機構(gòu)。

HMB-8.3型液壓彈簧操動機構(gòu)的主要特點有：

（1）整體采用模塊式結(jié)構(gòu)，通用性強，互換性強。

（2）阻尼系統(tǒng)采用了截面緩沖形式，能夠有效降低分合閘時產(chǎn)生的沖擊力，在很大程度上提高了機構(gòu)的可靠性。

（3）通過節(jié)流孔平滑地調(diào)節(jié)開關(guān)分合閘，操作簡捷、方便。

（4）壓力控制采用定油量與定壓力兼容的方式，與環(huán)境溫度無關(guān)，因而機械特性十分穩(wěn)定。

（5）相較于螺旋型彈簧，碟簧的特性平穩(wěn)，所以機構(gòu)的行程變化相對小;使用多個碟簧串接，即便其中一個碟簧損壞，也不會影響機構(gòu)整體的平穩(wěn)性。

2 液壓彈簧機構(gòu)的工作原理

德國ABB公司生產(chǎn)的HMB系列液壓彈簧操動機構(gòu)（圖2）具有結(jié)構(gòu)小巧、反應(yīng)靈敏、輸出功率大、免維護、可靠性高的特點，在高壓開關(guān)行業(yè)應(yīng)用廣泛。特變電工中發(fā)上海高壓開關(guān)有限公司使用該系列三相機械聯(lián)動結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，已安全運行多年。

2.1? ? 儲能

HMB-8.3型液壓彈簧操動機構(gòu)的儲能電機運行時，油泵電機將低壓油缸內(nèi)的液壓油壓入高壓油腔內(nèi)，高壓油腔內(nèi)的高壓油推動活塞桿，向下壓縮碟簧從而形成儲能。碟簧到達儲能位置后，行程開關(guān)發(fā)出指令斷開油泵電機電源，儲能過程結(jié)束。在斷路器操作后或者油壓泄漏到設(shè)定值時，彈簧行程開關(guān)將再次接通油泵電動機補壓到儲能位置。

2.2? ? 合閘操作

合閘操作時，合閘電磁閥通電，前級切換閥在高壓油腔內(nèi)高壓油的推動下切至合閘位置，前級切換閥向下運動，切斷了原活塞桿與低壓油缸的連接管路，并接通了活塞桿下部與儲能模塊上部的高壓油管路，將高壓油注入到活塞桿下方。此時，活塞桿上、下方均有高壓油，但活塞桿下方容積大于上方容積，使活塞桿向上推動，斷路器合閘。活塞桿在合閘過程快要結(jié)束時，在阻尼系統(tǒng)作用下產(chǎn)生阻尼力，以降低合閘時產(chǎn)生的沖擊力。

2.3? ? 分閘操作

分閘操作時，分閘電磁閥通電，前級切換閥在高壓油腔內(nèi)高壓油的推動下切至分閘位置，高壓油通過換向閥與低壓油箱相連，使得活塞桿下部失去壓力，活塞桿在上部高壓油的作用下迅速向下推動，帶動斷路器分閘。活塞桿在分閘過程快要結(jié)束時，在阻尼系統(tǒng)作用下產(chǎn)生阻尼力，以降低分閘時產(chǎn)生的沖擊力。

3 結(jié)語

三相機械聯(lián)動斷路器配備HMB-8.3型液壓彈簧操動機構(gòu)的優(yōu)勢明顯，在實際應(yīng)用中具有很強的可靠性，能夠有效解決發(fā)電機非全相運行的問題，具有很高的應(yīng)用和推廣價值。

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