浅析HMB-4型液压弹簧操作机构的工作原理及日常运维

操作维护使用说明书液压弹簧操动机构出版物号: 1HDH 118 042 en Rev. B型号：HMB-4/-81 HDH 118 042 P1ABB Calor Emag Hochspannung GmbH概述HMB-4/-8型液压弹簧操动机构：概述概述1．产品说明2．运输、储存、安装与调试3．运行与维护4．部件目录表5．附录HMB-4/-8型液压弹簧操动机构目录1 概述............................................ 1-01.1 前言 .......................................... 1-11.1.1 保证书................................... 1-11.1.2 版权..................................... 1-1 1.2 安全规则....................................... 1-11.2.1 注意事项.................................. 1-2 1.3 有效期......................................... 1-2 1.4 型号的说明..................................... 1-21.5 铭牌........................................... 1-32.0 产品说明....................................... 2-0 2.1 HMB-4/-8操作机构装置设计..................... 2-12.1.1 操作机构部件模块......................... 2-12.1.2 操作机构装置............................. 2-12.1.3 操作机构HMB-4/-8的优点.................. 2-23 运输、存储、安装和试运行........................ 3-0 3.1 运输 .......................................... 3-1 3.2 存储........................................... 3-23.2.1 包装..................................... 3-23.2.2 存储区的技术要求 ........................ 3-2 3.3 安装........................................... 3-2 3.4 试运行......................................... 3-33.4.1 手动操控操作机构 ........................ 3-43.4.2 低速转换操作............................. 3-53.4.3 解除合闸状态互锁 ........................ 3-63.4.4 存储模块 ................................ 3-7 3.5 可选择的调整程序............................... 3-83.5.1 调整操作速度............................. 3-84 运行和维护 ...................................... 4-0 4.1操作指南 ....................................... 4-14.1.1 机泵的启动和检查内部的密封性............. 4-14.1.2 退出维修................................. 4-34.1.3 油位.................................... 4-4 4.2 故障排除....................................... 4-5 4.3 检查项......................................... 4-6 4.4 处理........................................... 4-75 零件明细单....................................... 5-0 5.1 备件,通用 ..................................... 5-16 附录 .......................................... 6-0 6.1详细的技术资料 ................................. 6-16.1.1 HMB-4.x.................................. 6-16.1.2 HMB-8.x................................... 6-2 6.2 螺杆的紧固扭矩.................................. 6-3 6.3 实用物品........................................ 6-3 6.4 尺寸图表........................................ 6-3HMB-4/-8型液压弹簧操动机构原始附图列表附图 1.5-1：铭牌...................................... 1-3 附图 2.1-1：操作机构装置HMB-4/-8...................... 2-3 附图 2.1-2：操作机构装置HMB-4/-8..................... 2-4 附图 3.1-1：运输的操作机构装置HMB-4/-8................ 3-1 附图 3.4-1:检查储能活塞的状态／合轴环 ............... 3-3 附图3.4-2:控制模块 .................................. 3-4 附图3.4-3:解除合闸状态闭锁 .......................... 3-6 附图 3.4-4:泵用电动机 ................................ 3-7 附图3.5-1: 控制模块 ................................. 3-8 附图4.1-1：测量内紧程度............................... 4-2 附图4.1-2:释放盘簧组合 .............................. 4-3 附图4.1-3:油位计视镜中的油位,操作机构的压强 ....... 4-4 附图4.3-1:辅助开关垫片和转向装置保护的润滑............ 4-6 附图6.4-1:尺寸图表1HDH 115 001,供电部分HMB-4......... 6-4 附图6.4-2:尺寸图表1HDH 115 002,扩展的供电部分HMB-4...6-5 附图6.4-3:尺寸图表1HDH 115 000,操作机构装置HMB-4/-8... 6-6 附图6.4-4:尺寸图表1HDH 115 003,供电部分HMB-8.........6-7 附图6.4-5:尺寸图表，扩展供电部分HMB-8................. 6-81 概述内容1.1前言....................................... 1-11.1.1 保证书................................. 1-11.1.2 版权................................... 1-11.2 安全规程..................................... 1-11.2.1注意事项............................... 1-21.3 有效性....................................... 1-21.4 型号的说明................................... 1-21.5铭牌......................................... 1-3ABB Calor EmagHochspannung GmbHPostfach 90 12 20D-63457 HanauTel:+49(0)6181/509-379Fax:+49(0)618/509-4951.1 前言这本操作说明时经过精心编制而成的。

电工电气 (20 8 No. )HMB-4型液压弹簧机构拒分闸故障的现场检修与防范林向宇1，连和1，庄建煌2，陈伟博1(1 国网福建省电力有限公司泉州供电公司，福建 泉州 362000；2 国网福建省电力有限公司莆田供电公司，福建 莆田 351100)0 引言HMB-4型液压弹簧机构是ABB公司在其AHMA 型液压弹簧机构的基础上完善改进而发展起来的产品，具有结构紧凑、体积小、可靠性高、液压回路集成化且密封良好、输出功率大、动作快、平稳灵活、维护工作少以及安装方便的优点。

因此它被很多220～550k V间电压等级的断路器采用作其操作机构。

但这种机构随着投运年限的增长，也出现了一些故障现象，应引起重视。

因此，应在H M B-4型液压弹簧操作机构现场检修中不断总结和对其故障加以防范，以提高设备的安全可靠运行。

1 故障现象及分析诊断某变电站的一台GIS中断路器配用HMB-4型液压弹簧操作机构，分相操作。

某日，它在由运行中的合闸状态到分闸操作过程中，A、B相能顺利分闸，而C相无法分闸。

检修工作人员到现场检查：故障的C相操作机构外观无渗漏油，液压力在储满能位置；A、B、C三相的分闸回路及两端电压均正常，分闸线圈通电后均正常吸合；C相操作机构的分闸线圈通电后铁芯吸合或用手按压其铁芯，该相仍不能分闸，液压力却能大幅泄压，同时电机启动储压至满能位置后停止。

为什么分闸线圈铁芯有吸合并把液压力释放，却不能把断路器分闸，检修工作人员进一步进行检查：发现合闸线圈的铁芯在断电后仍然卡在吸合位置，用力往外拔也无法恢复到初始位置。

是否是C相操作机构的合闸线圈铁芯的故障引起其操作机构不能分闸，从HMB-4型液压弹簧操作机构工作原理开始分析，具体如下：机构储能。

电机启动带动油泵运转，油泵输出的高压油进入3个储能活塞上端并推动储能活塞向下压缩碟簧进行储能。

同时高压油也进入换向阀内，等待分合闸指令。

储能到位后，行程开关切断电机，油泵停转，储能过程结束。

HMB-4型液压弹簧机构的特点、操作使用及故障处理
陈保伦
【期刊名称】《电气制造》
【年(卷),期】2009(000)005
【摘要】@@ MB-4/8型液压弹簧机构是ABB公司在其HAHMA型液压弹簧机构的基础上完善改进发展起来的产品,1997年推向市场.用于242 kV PMI、PMR 型,362 kV PMI,550 kV PM型等多个电压等级、多种形式的罐式断路器中.
【总页数】4页(P66-69)
【作者】陈保伦
【作者单位】西安西开高压电气股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH13
【相关文献】
1.HMB-4/8型开关弹簧液压操作机构频繁打压故障原因 [J], 许杨;刘之奎;潘丰峰
2.HMB-4型液压弹簧操作机构频繁打压故障的现场检修 [J], 韩筱慧;闻飞翔;费宇;卞寅飞;王彪;姚继星
3.HMB-4型液压弹簧机构 [J], 张安平;武惠珠
4.HMB-4型液压弹簧机构拒分闸故障的现场检修与防范 [J], 林向宇;连和;庄建煌;陈伟博
5.HMB-4型液压弹簧操作机构泄漏故障分析及处理 [J], 张磊;陈吉;商小峰;韩筱慧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

浅析HMB-4型液压弹簧操作机构的工作原理及日常运维摘要：电网中断路器液压操作机构可靠性关系到断路器的运行可靠性，乃至电网运行的安全性；HMB-4型液压弹簧操作机构属于维护工作量少，无渗漏，性能优越的操作机构，本文主要对其组成、工作原理、日常运维、常见故障进行简要讲述。

关键词：机构组成；工作原理；运行及维护；故障与处理六氟化硫气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）因为其良好的绝缘性能，以及较小的占地空间、较少的维护工作量目前被广泛使用到电厂升压站、变电站，本厂采用西安高压电气研究所电器制造厂生产的ZF1-252型产品，其中断路器液压操作机构采用ABB公司生产的HMB-4型操作机构，运行稳定，可靠性高。

一、HMB-4型操作机构组成（一）机构主要由充压模块、储能模块、工作模块、控制模块、监测模块等组成，如图1所示：图 1 HMB-4液压操作机构机芯外形图1-HMB-4碟簧柱 2-手动泄压阀 3-充油接头 4-活塞杆 5-低压油缸 6-油标7-碟簧柱（非本型号） 8-充压模块 9-油泵电机 10-碳刷 11-储能模块 12-监测模块13-前级换向阀（分闸2） 14-前级换向阀（分闸1） 15-前级换向阀（合闸）16-控制模块（二）液压弹簧操作机构的主要优点：结构紧凑、高可靠性、免维修、磨损极低、内部液压缓冲、工作特性不受温度影响、集成液压回路，不含任何油管、被广泛应用。

二、工作原理（一）操作原理：液压储能缸压缩弹簧进行储能，操作缸进行分合闸操作。

断路器触头的操动力在液压机构里靠差动活塞产生，操动活塞集成在操动机构内。

如图2所示，A1为换向阀轴左端面积，A2为换向阀轴右端面积，A3为换向阀轴右端的面积，其中A3>A2，即分闸；A1+A2>A3，即合闸；图 4合闸操作原理图（二）储能：当机构失压时，行程开关的接点导通，储能电机通电，将油从低压油区泵向高压油区，随着高压油量的增加，高压油推动三个储能活塞运动压缩弹簧，到达预定位置时，行程开关的接点断开，电机停转。

HMB系列液压弹簧机构频繁打压故障分析【摘要】本文针对某220kV变电站HMB系列液压弹簧机构在运行一段时间后，A相操作机构油泵出现频繁打压的故障现象，再对其操作机构进行解体检查，根据结构原理分析出有可能导致频繁打压的种种原因。

通过详细观察判断及现场机构的开盖检查验证，终于寻找出故障的原因，并提出相应的解决方法，可为其他变电站同类型一次设备的运行维护和故障处理提供借鉴和参考。

【关键词】液压弹簧操作机构；频繁打压；故障处理前言HMB系列液压弹簧操作机构适用于高压罐式断路器及瓷柱式断路器。

液压弹簧操作机构的主要特点是由碟簧作为储能元件，能量高度可靠的存储在碟簧内，利用液压油作为载体来传递动力，能量的传输由液压活塞完成，断路器的缓冲集中在液压系统中，由于可动零部件较少，操作原理简单，液压弹簧操作机构逐渐受到广泛应用。

1、液压弹簧机构工作原理1.1机构储能当碟簧释能后，行程开关的节点导通使得电机启动后带动油泵转动，液压油从低压油腔向高压油腔流动，由于高压油量的增多，油泵输出的高压油推动3个储能模块的活塞向下运动压缩碟簧进行储能。

储能到位时，行程开关切断电动机回路，电机停转，储能过程结束。

由于密封系统的作用，弹簧被保持在压缩状态。

当操作后或泄压到一定值时，行程开关接通电机启动再次补压到碟簧储能完毕。

1.2合闸操作当碟簧处于储能状态时，机构工作缸活塞上部始终为高压油，合闸线圈收到合闸信号后励磁动作，控制阀切换至合闸位置，活塞杆底部与高压油相通，此时传动杆上下都是高压油，利用压差的原理，即传动杆下面的面积大于上面的面积，使活塞杆向上运动，断路器完成合闸。

1.3分闸操作当分闸线圈收到分闸信号后励磁动作，控制阀切换到分闸位置，活塞杆下方的高压油与低压油箱连通而转换成低压油，活塞杆上部的高压油推动传动杆向下运动，带动断路器完成分闸操作，并带动辅助开关切换 , 切断分闸回路 , 为下次合闸作好准备。

由于活塞杆上部是高压油，活塞杆下部是低压油，这样活塞杆被牢牢控制在分闸位置。

HMB-4型液压弹簧操作机构频繁打压故障的现场检修韩筱慧;闻飞翔;费宇;卞寅飞;王彪;姚继星【摘要】Due to the advantages of compact structure, high reliability, high transmission efficiency, the HMB-4 hydraulic-spring operating mechanism has been widely used gradually. But compared with other hy-draulic operating mechanisms, the on-site maintenance experience for HMB-4 is deficient. The paper takes the case of on-site maintenance experience of frequent pressurizing for HMB-4 hydraulic-spring operating mechanism by the State Grid Jiaxing Power Supply Company as an example and analyzes the reasons of fre-quent pressurizing, based on which and on-site maintenance experience, the paper summarizes on-site main-tenance strategy, providing bases for on-site maintenance of the mechanism in the future.%HMB-4型液压弹簧操作机构因其结构紧凑、可靠性高、传动效率高等优点，逐渐得到广泛应用，但与其他型号的液压操作机构相比，现场检修经验缺乏。

一起HMB-4液压操作机构频繁打压缺陷处理分析摘要：液压操作机构以液压油作为传动载体，充分利用碟形弹簧的优良力特性，且压力基本不受环境温度影响，其结构紧凑，动作特性平稳。

通过一起HMB-4液压操作机构频繁打压缺陷处理分析，解释了液压操作机构频繁打压故障的原因，提出了频繁打压故障处理方法，为现场缺陷处理积累了经验，同时提出同类设备的运维建议。

关键词：液压机构；频繁打压；缺陷处理1 前言某500kV变电站220kV断路器C相液压操作机构打压频繁，随后紧急停电安排专业人员检查处理。

现场初步检查发现：（1）油位正常，无渗漏油情况，手动释压阀关闭到位。

（2）控制回路、电机储能回路接触良好，元器件完好,行程开关到位。

（3）断路器在分、合闸位置均打压频繁，分闸位置约45s打压一次，合闸位置约1-2分钟左右打压一次，每次打压时间1-5秒。

（4）手动排气，分、合闸操作多次处理后打压频繁现象仍存在。

（5）碟簧能正常压缩储满能，但无法保持，持续缓慢泄压。

机构储满能后，断开储能电源观察泄压情况。

8小时后，检查机构储能情况，碟簧泄压至一半压力位置。

查阅资料，该断路器为新东北电气（沈阳）高压开关有限公司ZF6A-252/Y-CB，液压机构为ABB公司HMB-4型液压操作机构，于2006年11月投产。

根据之前的运维记录，投产至今未发现其他缺陷。

2频繁打压的原因与处理方法对于液压操作机构, 频繁打压是常见故障之一，它的危害主要是对机构的影响。

在多次的建压、泄压过程中，电机频繁起动而易烧伤其元件，并使得接触器接点烧损严重。

同时，储能模块、工作缸内活塞频繁压缩, 使密封圈等密封件磨损显著增大, 甚至活塞磨损, 易造成机构内漏或使内漏不断加剧, 故障扩大。

由于油中杂质引起的频繁打压, 使运动部件之间的磨损加剧, 划伤模块、工作缸内壁及活塞的机会增加。

若长期不处理，不断发展，使得打压次数越来越频繁，最终导致开关的拒动或分合速度降低，影响到开关的可靠性。

弹簧操作机构的基本动作原理
1.杠杆原理
弹簧操作机构通常由弹簧、连杆和活动点（或固定点）构成，其中弹簧为核心部件。

弹簧操作机构的基本动作原理之一是杠杆原理。

根据杠杆原理，当一个绳索或臂杆施加在其中一点上的力矩平衡，必然会产生另一点上的力矩。

在弹簧操作机构中，弹簧的一端通过连杆连接到驱动装置，另一端通过连杆连接到被控制的装置，当驱动装置施加力矩时，弹簧就会产生相应的力矩，从而驱动被控制的装置完成特定运动。

2.弹簧能量储存原理
弹簧操作机构的基本动作原理之二是弹簧能量储存原理。

弹簧具有弹性变形的特性，通过外力作用，弹簧会发生形状上的变化，并且会在失去外力后恢复到原来形状的状态。

在弹簧操作机构中，弹簧通常用来储存能量。

当外力施加在弹簧上时，弹簧会被拉伸或压缩，储存弹性能量。

当外力失去时，弹簧会释放储存的能量，通过弹性变形推动被控制的装置完成特定运动。

3.虚功平衡原理
弹簧操作机构的基本动作原理之三是虚功平衡原理。

虚功平衡原理在物体处于平衡状态时，任何虚功的总和必定为零。

在弹簧操作机构中，被控制的装置通过弹簧施加的力来平衡外部施加的力，从而实现平衡状态。

当外部施加的力改变时，由于虚功平衡原理的存在，弹簧的弹性变形也会随之改变，使得被控制的装置的位置或姿态发生相应改变。

综上所述，弹簧操作机构的基本动作原理包括杠杆原理、弹簧能量储存原理和虚功平衡原理。

利用这些原理，弹簧操作机构能够实现特定的工
作功能，如压缩、伸长、弯曲等。

通过调整弹簧的材料和形状，可以实现对机构的控制，使其适应不同的工作环境和工作要求。

液压弹簧操作机构运行和维护指导HMB-4/-8型1HDH 118 041 de Rev. D文件号HMB-4/-8型液压弹簧操作机构总目录1 概述2 产品说明3 运输，存储，安装和投入运行4 运行和维护5 零件表6 附录HMB-4/-8型液压弹簧操作机构图目录图 1.5-1: 铭牌 (7)图 2.1-1: HMB-4/-8机芯 (10)图 2.1-2: HMB-4 扩展型机芯 (11)图 2.1-3: HMB-4/-8整机 (12)图 3.1-1: HMB-4/-8整机的运输 (13)图 3.1-2: HMB-4/-8（扩展型）机芯的运输 (14)图 3.1-3: HMB-4/-8（扩展型）机芯的运输 (15)图 3.4-1: 储能活塞的检查 / 对中心调整 (17)图 3.4-2: 控制模块 (18)图 3.4-3: 使失压防慢分装置失去作用 (20)图 3.4-4: 油泵电机 (21)图 3.5-1: 控制模块 (22)图 4.1-1: 内部密封的测量 (24)图 4.1-2: 碟簧柱释压 (25)图 4.1-3: 安装位置（垂直或水平）的充油油位，机构已储能 (26)图 4.3-1: 携动块和防扭块的润滑 (28)图 6.4-1: 外形尺寸图 1HDH 115 001, HMB-4 机芯 (35)图 6.4-2: 外形尺寸图1HDH 115 002, HMB-4 扩展型机芯 (36)图 6.4-3: 外形尺寸图 1HDH 115 000, HMB-4/-8 整机 (37)图 6.4-4: 外形尺寸图 1HDH 115 003, HMB-8 机芯 (38)图 6.4-5: 外形尺寸图 1HDH 115 004, HMB-8 扩展型机芯 (39)图 6.4-6: 外形尺寸图 1HDH 115 013, HMB-4 整机 (40)图 6.4-7: 外形尺寸图 1HDH 115 035, HMB-4 扩展型机芯 (41)HMB-4/-8型液压弹簧操作机构目录总目录 (1)图目录 (2)目录 (3)1概述 (5)1.1请先阅读 (5)1.1.1使用保证 (5)1.1.2版权 (5)1.2安全提示 (5)1.2.1一般性提示 (6)1.3有效性 (6)1.4型号说明 (6)1.5铭牌 (7)2产品说明 (8)HMB-4/-8 型操作机构的结构 (8)2.1.1机构的部件-模块 (8)2.1.2机芯 (9)2.1.3扩展型机芯 (9)2.1.4整机 (9)2.1.5HMB-4 /-8 型操作机构的优点 (9)3运输，存储，安装和投入运行 (13)3.1运输 (13)3.1.1整机的运输 (13)3.1.2（扩展型）机芯的运输，垂直式 (14)3.1.3（扩展型）机芯的运输，水平式 (15)3.2存储 (16)3.2.1包装 (16)3.2.2对存储区域的要求 (16)3.3安装 (16)3.4投入运行 (17)3.4.1机构的手动操作 (18)3.4.2慢操作 (19)3.4.3使失压防慢分装置失去作用 (20)3.4.4充压模块 (21)3.5可选性调整 (22)3.5.1开关速度的调整 (22)4运行和维护 (23)4.1运行提示 (23)4.1.1油泵起动和内部泄漏的检查 (23)4.1.2退出运行 (25)4.1.3油位 (26)4.2常见故障的排除 (27)4.3检查 (28)4.4回收 (29)5零件表 (30)5.1备品备件，一般性信息 (30)6附录 (31)6.1技术数据 (31)6.1.1HMB-4.x (31)6.1.2HMB-8.x (32)6.2螺栓的拧紧转距 (33)6.3运行材料 (33)6.3.1清洁剂 (33)6.4外形尺寸图 (34)1 概述1.1请先阅读 我们认真撰写了这本产品说明书，以便让我们的客户能安全地使用我们的产品。

ABB HMB-4型机构与保护间配合问题分析作者：陈吉张磊韩筱慧商小峰费宇来源：《机电信息》2021年第27期摘要：ABB HMB-4型機构在现场操作过程中会出现异常报警闭锁信号，且实际变电站中存在保护重合闸低油压闭锁功能不完善的问题。

现针对该问题进行详细分析，指出了造成该问题的根本原因，并提出了解决问题的措施，有利于消除设备隐患，保证电力设备安全运行。

关键词：断路器;重合闸闭锁;继电保护0 引言嘉兴供电公司所辖220 kV GIS（气体绝缘）变电站共11座，此外若干变电站使用共9个间隔的220 kV GIS设备，其中断路器采用ABB公司生产的HMB-4型液压弹簧机构的数量最多，共计132台，占GIS使用断路器机构总量的55%。

HMB-4型机构全称液压弹簧操作机构，最早由ABB公司生产，国内西开、泰开等公司也有类似产品。

HMB-4型机构集碟簧的机械式储能与液压式驱动的优点于一体，碟簧力直接作用于3个储能活塞上，通过储能活塞把由弹簧力和弹簧行程表示的机械能转换成由压力和体积表示的液压能，通过高油压储能活塞和工作油缸之间的能量传输，实现操作机构的快速合分闸操作。

1 问题简介在HMB-4型机构中监测模块是各模块中的重要组成部分（图1），通过监测储能弹簧的行程变化来监测油压的变化，并发出相应告警闭锁信号，如图2所示，在机构未储能时，重合闸低油压闭锁节点43—44为开节点，储能正常时为闭节点。

在运行过程中，该节点与继电保护之间的配合不当，会造成异常告警信号与重合闸闭锁功能不完善的问题[1]。

1.1 机构重合闸低油压异常告警信号HMB-4型机构在现场操作时经常出现如下报文：“重合闸低油压报警”“重合闸低油压闭锁”，储能结束后光字复归。

经过多次现场试验发现，HMB-4型机构在合位时做单分操作，即会出现该报警光字，即分一次后，压力值降到重合闸低油压闭锁压力值以下。

1.2 保护重合闸闭锁功能不完善在检修过程中，发现多个站存在保护重合闸低油压闭锁回路不完善问题：（1）某间隔开关重合闸低油压闭锁回路存在寄生，解除后机构提供的重合闸低油压闭锁节点与保护所需节点不符（储能正常时，43—44为闭节点，实际保护需要开节点），现场采用增加重动继电器对节点取反的方法满足要求（西安西电提供的LTD-3700R型继电器WY-000778接线原理图如图3所示，K9—K10对应43—44节点）;（2）前进变机构重合闸低油压闭锁节点未接入保护，也存在节点不匹配问题，新上间隔有重动继电器，但未对节点取反，最终采用在保护操作箱对重合闸低油压闭锁节点取反的方法满足要求，旧间隔未进行完善，存在安全隐患[2]。