煤化工生產(chǎn)裝置中高壓開關(guān)柜的常見故障及處理措施

鄧永新,鄧人杰

(安徽晉煤中能化工股份有限公司， 安徽臨泉 236400)

高壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制和保護等作用，廣泛應用于發(fā)電廠、變電站、石油化工、冶金軋鋼、輕工紡織、民用住宅等各種不同場所[1]。高壓開關(guān)柜的安全穩(wěn)定運行是保障企業(yè)有序生產(chǎn)的基礎(chǔ)，筆者對安徽晉煤中能化工股份有限公司(簡稱中能化工)高壓開關(guān)柜多年來在煤化工生產(chǎn)裝置中經(jīng)常出現(xiàn)的故障進行歸類梳理，總結(jié)故障處理方法和措施，盡可能減少高壓開關(guān)柜的故障發(fā)生。

1 存在的問題

為了在當前嚴峻的安全環(huán)保形勢下更好地生存和發(fā)展，煤化工企業(yè)必須杜絕各類事故的發(fā)生，減少設備故障，尤其是電氣裝置中的高壓開關(guān)柜。高壓開關(guān)柜一旦出現(xiàn)故障，輕則導致生產(chǎn)波動，重則迫使系統(tǒng)停車，并引發(fā)安全環(huán)保事件[2]。2018年中能化工高壓開關(guān)柜操作總數(shù)1 381次，故障總數(shù)59次，故障率高達4.27%，并有上升趨勢;因此，必須采取切實可行的改進措施降低高壓開關(guān)柜的故障率。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)XGN-10型高壓開關(guān)柜故障次數(shù)高達46次，占總故障次數(shù)的77.97%，其中頻繁操作的、控制電動機的高壓開關(guān)柜有41臺。

2 原因分析

造成XGN-10型高壓開關(guān)柜故障的主要原因為：傳動機構(gòu)卡滯、二次回路接觸不良、合閘電壓損失大和操作程序不完善等。

(1) 高壓開關(guān)柜的斷路器合分閘是通過線圈得電，磁鐵推動連桿傳動機構(gòu)，實現(xiàn)觸頭合分閘的[3-4]。2018年2月16日，對XGN-10型高壓開關(guān)柜進行專項檢查發(fā)現(xiàn)，該類型高壓開關(guān)柜是2003年3月投入使用的，已經(jīng)運行了15 a，彈簧疲勞，孔銷磨損嚴重，經(jīng)常出現(xiàn)孔銷分離、連桿機構(gòu)脫落的現(xiàn)象。2018年5月10日，2#造氣風機高壓開關(guān)柜傳動連桿脫落，影響開機4 h。

(2) 2019年2月17日，用直流電橋現(xiàn)場測量41臺GXN-10型高壓開關(guān)柜的合分閘回路，按照電氣技術(shù)規(guī)定，合分閘回路直流電阻應不超過0.05 Ω，但是通過現(xiàn)場測量，合閘回路有8臺電阻超標，分閘回路有6臺電阻超標。2018年8月13日化工車間2#氫氮壓縮機因二次回路接觸不良，影響15 h。

(3) 2018年11月12日，110 kV外線停電，在系統(tǒng)恢復開車過程中發(fā)現(xiàn)，連續(xù)啟動高壓電動機4次時，直流屏電壓在230 V左右；當進行第5次啟動時，直流屏電壓在200 V左右，電壓損失超過16.67%，說明合閘電壓損失大。

(4) 2016年7月2日，操作票未確認接地刀已分開步驟，2#貧液泵電機啟動時，高壓開關(guān)柜短路爆炸，系統(tǒng)停車，造成經(jīng)濟損失約102萬元。2017年3月15日，氣化工段2#循環(huán)水泵電機測量絕緣值時，未將轉(zhuǎn)換開關(guān)分開，帶負荷拉閘，造成航天爐系統(tǒng)停車，經(jīng)濟損失約80萬元。2018年7月13日，未將開關(guān)打到分閘位，出現(xiàn)帶負荷合閘事故，造成經(jīng)濟損失約50萬元。

3 處理措施

(1) 針對二次回路接觸不良問題，2019年3月1日—8日，利用計劃檢修時間，用CSC-237A型智能保護器取代電子繼電器，并檢查緊固端子排。對實施后的效果進行確認：臨時把線圈短接，用直流電橋分別測量模擬合分閘回路直流電阻,統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)41臺高壓開關(guān)柜的合分閘回路直流電阻均小于0.05 Ω，符合技術(shù)要求，該措施有效。

(2) 針對傳動機構(gòu)卡滯問題，2019年3月10日—20日，采用VS1型集成真空斷路器，代替連桿操作機構(gòu)和老舊的斷路器。實驗檢測高壓開關(guān)柜的合閘時間均小于100 ms,分閘時間均小于60 ms，符合電氣實驗標準規(guī)定，徹底消除了傳動機構(gòu)卡滯問題。

(3) 針對合閘電壓損失大的問題，2019年3月10日—20日，用鋼絲刷清除氧化層；合閘母線供電由1路改為2路，減小線路電阻，降低電壓損失。合閘電源線路優(yōu)化后，依據(jù)電氣標準，進行連續(xù)10次合閘實驗，測得電壓均在238～244 V，符合實施目標。

(4) 針對操作程序不完善的問題，2019年3月10日—20日，對不同型號的高壓開關(guān)柜，制定標準化操作票模板，增加反事故操作程序：① 確認斷路器在分閘位，并詳細注釋分閘狀態(tài)顯示的詳細內(nèi)容；② 把轉(zhuǎn)換開關(guān)由“遠方”位打到“就地分”位；③ 確認接地刀在分閘位。倒閘操作程序的完善，避免了帶地刀合閘和帶負荷拉閘，減少人身和設備事故的發(fā)生，確保了煤化工生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運行。

4 效果檢驗

由中能化工生產(chǎn)統(tǒng)計表得知2018年4月—11月因為高壓開關(guān)柜故障影響生產(chǎn)375 h;高壓開關(guān)柜改進后，2019年4月—11月高壓柜故障影響12 h,少影響生產(chǎn)363 h。折合成12個月，每月少影響生產(chǎn)554.5 h。高壓開關(guān)柜的故障率由4.27%降低到1.26%，故障率降低幅度達3.01百分點，效果非常明顯。

2019年4月12日3#冰機電動機繞組進水接地改進為XGN-10型高壓開關(guān)柜過流速斷動作，避免了1臺900 kW/6 kV電動機燒毀事故。2019年 5月12日3期雙氧水1#工作液泵電動機絕緣子擊穿改進為XGN-10型高壓開關(guān)柜零序保護動作，避免了1臺250 kW 電動機燒毀事故。2019年9月30日化工車間2#氫氮機電動機中性點電纜油污短路改進為XGN-10型高壓開關(guān)柜差動保護可靠動作，避免了1次合成氨系統(tǒng)停電停車事故。

根據(jù)對策實施中的有效手段，編制了《電氣設備運行、操作規(guī)程》和《高壓開關(guān)柜操作票標準化模板》。2019年9月，經(jīng)公司動力處審核，總工程師批準后后，在中能化工內(nèi)部使用。

5 結(jié)語

采用上述措施和方法，提高了高壓開關(guān)柜運行的穩(wěn)定性，減少了人身和電氣設備事故的發(fā)生，為煤化工生產(chǎn)裝置的長周期運行提供了保障，并為中能化工的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)；同時減少了原料氣的排放，降低了環(huán)境污染和能源消耗，提高了經(jīng)濟效益，達到了節(jié)能、減排、提質(zhì)、增效的目的。