熱力配電柜故障分析及升級(jí)改造

張 勝

(廣東省韶關(guān)粵江發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東，韶關(guān) 512132)

0 引言

熱力配電盤是集斷路器、母線、交流接觸器、中間繼電器、熱繼電器、控制線路等電器元件于一體的設(shè)備，為被控設(shè)備提供動(dòng)力電源、控制電源及控制回路配置，實(shí)現(xiàn)開關(guān)抽屜、就地控制、CRT操作、DCS邏輯控制等功能。配電盤作為電力系統(tǒng)中較為重要的成套設(shè)備，其運(yùn)行和維修關(guān)系著供電系統(tǒng)或機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，以及人身和設(shè)備安全，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)事故。

某電廠10號(hào)機(jī)組(330 MW)機(jī)側(cè)電動(dòng)門配電柜為早期投運(yùn)設(shè)備，設(shè)備老化嚴(yán)重，缺陷多，而該機(jī)組熱力配電盤擔(dān)負(fù)著100多臺(tái)電動(dòng)閥門的電力電源和控制方式，控制著各種容量的電動(dòng)門電機(jī)達(dá)127臺(tái)，因此，該熱力盤的健康水平直接關(guān)系著該機(jī)組的安全出力。若設(shè)備故障嚴(yán)重，甚至可能直接造成停機(jī)。

以下針對(duì)該電廠早期投運(yùn)的低壓熱力配電盤的經(jīng)常性故障，開展原因分析，并提出若干技術(shù)改造措施，旨在提升相關(guān)設(shè)備的先進(jìn)性和可靠性。

1 存在問題

1.1 抽屜柜嚴(yán)重老化

某電廠10號(hào)機(jī)組機(jī)側(cè)電動(dòng)門抽屜柜2001年投運(yùn)，使用壽命快到期限，設(shè)備老化嚴(yán)重，不少重要電動(dòng)門的控制抽屜故障頻發(fā)，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。

機(jī)組機(jī)側(cè)電動(dòng)門抽屜柜內(nèi)部插件老化，其中許多插件接觸不良；抽屜柜活動(dòng)齒輪磨損、卡澀，不少抽屜電源不能正常投切；總電源抽屜內(nèi)設(shè)備老化嚴(yán)重，開關(guān)投切不靈活，供電可靠性不高；抽屜柜內(nèi)部繼電器、接觸器等元器件老化嚴(yán)重，需大面積更換；抽屜柜外觀腐蝕嚴(yán)重，柜門活動(dòng)不靈，存在脫落風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 熱力配電柜老化

該機(jī)組機(jī)側(cè)電動(dòng)門配電柜投運(yùn)的兩組配電柜已使用21年，設(shè)備老化嚴(yán)重，缺陷非常多。

(1) 配電柜內(nèi)部插件老化，很多插件接觸不良。

(2) 配電柜抽屜活動(dòng)齒輪磨損、卡澀，多臺(tái)重要電動(dòng)門的開關(guān)抽屜開關(guān)活動(dòng)齒輪不能正常投切。

(3) 配電柜外觀腐蝕嚴(yán)重，柜門活動(dòng)不靈，存在脫落風(fēng)險(xiǎn)，且柜背面成塊固定安裝，運(yùn)行中背面母線帶電，一般不揭開，不得不揭開時(shí)，需特別小心防止觸電，不利于設(shè)備檢修及巡視工作的開展。

1.3 配電方式落后

配電柜配電方式設(shè)計(jì)落后。兩組配電柜配電方式為每組配電柜的電源母線由每個(gè)熱力配電盤背面位于中間3個(gè)母線支柱支撐并排布置，背面柜門采用螺栓固定門柜，維修背面布置的部分控制設(shè)備時(shí)需要揭開柜門，揭開柜門時(shí)容易造成金屬物或維修人員觸及母線，容易造成觸電或設(shè)備事故，在設(shè)備運(yùn)行過程中非常不利于檢修工作的開展。

1.4 開關(guān)抽屜陳舊

開關(guān)抽屜內(nèi)部為老式設(shè)備，繼電器、接觸器、按鈕指示燈等元器件老化嚴(yán)重，抽屜柜內(nèi)塑料帶孔隔板經(jīng)常移動(dòng)引起拉送抽屜經(jīng)常卡澀；抽屜斷路器連接脫扣器部分經(jīng)常移位，造成開關(guān)失靈或抽屜電源不能正常斷合，需大面積更換；開關(guān)抽屜內(nèi)背后連接控制回路的中間過渡端子經(jīng)常松動(dòng)、接觸不良，造成設(shè)備控制失靈，曾出現(xiàn)過運(yùn)行中一臺(tái)電機(jī)的7.5 kW凝汽器電動(dòng)頭頂爆故障，影響機(jī)組出力。

1.5 設(shè)備隱患

設(shè)備運(yùn)行中多次出現(xiàn)CRT遠(yuǎn)程控制失靈現(xiàn)象，檢查熱力配電盤至電子間DCS控制柜的控制電纜，發(fā)現(xiàn)DI輸入控制線和DO輸出控制線有短接現(xiàn)象，基本上是遇到一起處理一起，采用備用芯進(jìn)行更換處理，未發(fā)現(xiàn)設(shè)備真正隱患，未做出徹底處理。該熱力盤共127條DCS控制電纜，熱力配電盤至電子間DCS控制柜的控制電纜這段單支線存在不同程度破損，未及時(shí)處理，破損進(jìn)一步加大；若大面積破損的單支線發(fā)生短路或接地，極易使正常線路短路，引起火災(zāi)，出現(xiàn)配電柜大面積燒毀設(shè)備，也可進(jìn)一步引起電子間DCS控制卡件燒毀，進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)及其他事故。

每組配電柜配置的熱力配電盤電源由該組配電柜總電源供給，每個(gè)熱力配電盤電源在背面垂直布置且由透明絕緣板隔離的電源小母線分配給對(duì)應(yīng)電動(dòng)門抽屜，背面柜門可隨意開啟，檢查維修方便。

2 設(shè)備升級(jí)改造

2.1 必要性

熱力配電盤繼電器、接觸器、斷路器、中間繼電器、控制線路等電器元件為早期產(chǎn)品，投運(yùn)時(shí)間長，雖然在日常故障消缺中已經(jīng)更換使用了部分知名品牌，但絕大部分舊電器元件仍在使用中，設(shè)備存在不同程度老化，導(dǎo)致設(shè)備故障頻繁。

該機(jī)組機(jī)側(cè)電動(dòng)門抽屜柜為早期投運(yùn)設(shè)備，設(shè)備老化嚴(yán)重，配置元件也多為早期產(chǎn)品。為了解決該機(jī)組機(jī)側(cè)電動(dòng)門抽屜柜缺陷多、電動(dòng)執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)接線方式落后、接線端子出現(xiàn)老化銹蝕等問題，有必要更換giant機(jī)組機(jī)側(cè)電動(dòng)門抽屜柜。

2.2 可行性

該項(xiàng)目從現(xiàn)場(chǎng)配置設(shè)備的技術(shù)參數(shù)著手，選用目前性能比較好的電器產(chǎn)品；重新合理設(shè)計(jì)熱力配電盤內(nèi)設(shè)備配置，選擇費(fèi)用合理、有資質(zhì)且信譽(yù)高的承包方；利用該機(jī)組大修期間完成機(jī)側(cè)電動(dòng)門抽屜柜兩組新電動(dòng)門抽屜控制盤柜的配置，并在原址位置更換安裝；采用單獨(dú)抽屜式電氣控制設(shè)備，經(jīng)過技術(shù)論證完全可行。

2.3 改造方案

基于相關(guān)設(shè)備長期維護(hù)記錄，結(jié)合考慮現(xiàn)場(chǎng)機(jī)側(cè)電動(dòng)門的型號(hào)和規(guī)格，在原有配供柜供電方式基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)該機(jī)組機(jī)側(cè)電動(dòng)門1～7號(hào)熱力配電柜，并制定相關(guān)技術(shù)改造方案。

(1) 按照現(xiàn)場(chǎng)熱力配電盤的電動(dòng)門抽屜所控制設(shè)備，配置斷路器、交流接觸器、中間繼電器、熱繼電器等主要電器元件，需滿足生產(chǎn)技術(shù)要求。

(2) 拆除原來的兩個(gè)電動(dòng)門抽屜控制盤柜，并在原位置安裝兩個(gè)新的電動(dòng)門抽屜控制盤柜。

2.4 主要電器元件的選擇

(1) 抽屜總電源空氣開關(guān)(塑殼斷路器)選用ABB T系列(S塑殼的升級(jí)版)、施耐德NSX系列或西門子3VL系列產(chǎn)品。

(2) 抽屜空氣開關(guān)應(yīng)具有可調(diào)脫扣電流功能。

(3) 電動(dòng)門電源自動(dòng)切換空氣開關(guān)應(yīng)選用ABB系列、施耐德NSX系列或西門子3VL系列產(chǎn)品。

(4) 二次部分主要元器件要求配置目前國內(nèi)外先進(jìn)產(chǎn)品。

(5) 柜內(nèi)控制導(dǎo)線要求采用銅導(dǎo)線，截面積不小于1.5 mm2，導(dǎo)線的所有連接不能采用焊接方式。

2.5 熱力配電柜配置要求

統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)側(cè)電動(dòng)門的電機(jī)容量，在原有配供柜供電方式基礎(chǔ)上，從安全性、合理性等方面著手考慮，重新設(shè)計(jì)10號(hào)機(jī)組機(jī)側(cè)熱力配電柜。以現(xiàn)場(chǎng)熱力配電柜的電動(dòng)門抽屜所控制設(shè)備為準(zhǔn)，配置斷路器、交流接觸器、中間繼電器、熱繼電器等主要電器元件且要滿足生產(chǎn)技術(shù)要求。

柜內(nèi)主要電氣元件需要滿足推薦使用的系列產(chǎn)品要求，最終型號(hào)根據(jù)施工圖紙確定，配電柜電源母線要求配裝絕緣熱縮膠套，其中一臺(tái)一體化電動(dòng)門需加裝中間繼電器，其他一體化電動(dòng)門僅需要配置供電抽屜，其反饋狀態(tài)由接線端子轉(zhuǎn)接實(shí)現(xiàn)。抽屜空氣開關(guān)具有可調(diào)脫扣電流功能，熱力配電柜配置及電動(dòng)門抽屜所控制的設(shè)備需要滿足相關(guān)技術(shù)性能要求。

2.6 配電方式要求

2組配電柜電源抽屜設(shè)計(jì)需滿足原有供電方式，且斷路器(空氣開關(guān))、帶燈按鈕、連鎖開關(guān)、交流接觸器等技術(shù)參數(shù)及性能需滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求。配電柜熱力配電盤總電源母線需重新設(shè)計(jì)和布置，要求方便運(yùn)行和檢修人員工作并確保安全可靠。

2.7 開關(guān)抽屜要求

原抽屜式配電柜柜內(nèi)隔板采用塑料帶孔活動(dòng)隔板，新配電柜框架及外殼采用的是金屬隔板，外殼材質(zhì)為鋼板或不銹鋼板，厚度不小于3 mm，柜內(nèi)隔板采用不銹鋼板帶孔固連隔板。進(jìn)出線回路的電器元件也均安裝在可抽出的抽屜中，構(gòu)成能完成某一類供電任務(wù)的功能單元。功能單元與母線或電纜之間，用接地的金屬板或塑料制成的功能板隔開，形成母線、功能單元、電纜3個(gè)區(qū)域，每個(gè)功能單元之間也要有隔離措施。

3 設(shè)備改造措施及效果

熱力配電盤集動(dòng)力電源、配電、控制回路電氣設(shè)備于一體，設(shè)備設(shè)計(jì)配置不合理和工作環(huán)境存在故障隱患，會(huì)引發(fā)設(shè)備故障，甚至人身事故，陷入生產(chǎn)被動(dòng)的局面，也會(huì)給事故原因查找和處理帶來障礙。在對(duì)該機(jī)組熱力配電盤電氣設(shè)備問題的分析基礎(chǔ)上，提出了以下解決措施，完成對(duì)早期熱力配電盤不合理部分的改進(jìn)，并取得了良好的實(shí)施效果。

(1) 配電盤總電源空氣開關(guān)、電動(dòng)門抽屜空氣開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器和中間繼電器采用施耐德NSX系列產(chǎn)品。

(2) 兩組配電柜中，每組配電柜的電源母線由原來背面中間布置改為柜頂布置，每組配電柜配置的熱力配電盤電源由該組配電柜總電源供給，每個(gè)熱力配電盤電源在背面垂直布置且由透明絕緣板隔離的電源小母線分配給對(duì)應(yīng)電動(dòng)門抽屜，背面柜門可隨意開啟，方便檢查維修。

(3) 針對(duì)熱力配電盤內(nèi)DCS至抽屜的控制線路絕緣外皮出現(xiàn)嚴(yán)重皸裂和破損的問題，采用2 mm2或2.5 mm2絕緣套管作穿管護(hù)套處理，解決了多次電纜故障造成熱力設(shè)備失控以及極易造成電力設(shè)備短路進(jìn)而引起火災(zāi)的事故隱患。

(4) 電動(dòng)門抽屜(一體化門除外)仍采用開、關(guān)、停指示燈按鈕控制，抽屜開關(guān)采用試驗(yàn)和投運(yùn)2種位置操作。

4 結(jié)束語

通過完成對(duì)早期熱力配電盤不合理部分的改進(jìn)，進(jìn)一步了提高配電設(shè)備安全可靠性、穩(wěn)定性、先進(jìn)性，具有實(shí)用、借鑒價(jià)值。改造完成后，設(shè)備故障發(fā)生率大大降低，取得預(yù)期效果的同時(shí)，減少了運(yùn)行和檢修人員的工作量及職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)。