断路器液压机构中控制阀故障分析与改进

　　引言

　　高压断路器是电力系统中最重要的一种电器设备，用于在电力系统正常运行或故障的情况下分、合各种性能的电流。高压断路器的分、合动作是通过操动机构来实现的，断路器在运行时的动作频率不高，动作过程短暂，操动机构传动环节多，工作条件比较恶劣，隐患不易及时发现。所以，操动机构的工作性能和可靠性，对断路器的工作性能和可靠性起着极为重要的作用。高压断路器最主要的功用是开断电力系统中的短路电流，由于开断电流大，要求断路器具有较高的分断速度，这就要求操动机构能提供较大的操作功。同时，要求断路器的固有分闸时间要短，以缩短断路器的全开断时间，提高电网运行的稳定性，这都需要通过操动机构来实现。液压操动机构具有结构紧凑、尺寸小、操作功大、传动快、时延小的特点，可以较好的满足高压断路器的要求。

　　某公司进口断路器在多年的运行中，其液压操动机构曾多次出现故障，使产品运行存在隐患，为此，需深入剖析故障产生的原因，从结构设计上采取措施，提高其可靠性，保证产品安全运行。

　　1 产品结构与工作原理

　　断路器由三相灭弧室、壳体和操动机构组成，每相灭弧室分别安装在充满SF6气体的壳体中，每相灭弧室与各自的液压操动机构相连。图1为某公司进口断路器液压操动机构的液压原理图，每台液压机构由液压缸1、电液控制阀2、低压油箱3、油过滤器4、油泵5、电机6、逆止阀7、安全阀8、高压放油阀9、储压器10、压力表11、油压开关12组成，其他还包括：分、合指示器和电器控制元件等。

　　图1 液压原理图

　　断路器液压操动机构属于高速、大功率双稳态电液驱动系统，操作时进行两个稳态（即分闸、合闸状态）的转换。当接到控制室的分、合闸命令时，通过电液控制阀上的分、合闸电磁铁使控制阀转换至分闸或合闸位置。控制阀为二位三通阀，当控制阀处于合闸位置时，见图1a，液压缸的下部通过控制阀与高压系统相通，由于活塞下部的作用面积大于上部的作用面积，液压缸内的活塞杆在活塞下部高压油的作用下向上运动，带动断路器的灭弧室完成合闸动作。当控制阀处于分闸位置时，见图1b，液压缸的下部通过控制阀与低压油箱相通，液压缸内的活塞杆在活塞上部高压油的作用下向下运动，带动断路器的灭弧室完成分闸动作。由上述过程可知，电液控制阀为保证液压操动机构可靠动作的核心元件。

　　图2为某公司进口断路器液压机构中电液控制阀的结构图，该电液控制阀由分闸电磁铁1、复位弹簧2、阀套3、阀体4、阀杆5、阀套6、合闸电磁铁7等零部件组成。控制阀有3个油口，分别为：T口、Z口和P口，其中T口与低压油箱连通，Z口与液压缸下部连通，P口与液压系统的高压连通，控制阀结构比较简单，内部阀杆由电磁铁直接推动，其动作过程如下：