LF 爐高壓柜的一種經(jīng)濟(jì)改造

陳 朋

（湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司寬厚板廠， 湖南 湘潭 411101）

1 高壓柜的概述

湖南華菱湘潭鋼鐵有限公（以下簡稱湘鋼）某廠LF 爐建于2004 年，根據(jù)總體設(shè)計結(jié)合現(xiàn)場工況要求以及設(shè)備選型等因素，配置2 套KYN10－40.5（Z）型鎧裝移開式金屬封閉式開關(guān)柜，主斷路器為ZN65A-40.5 型真空斷路器。該高壓柜由角鋼和金屬薄鋼板焊接而成，配備進(jìn)線柜、隔離柜、PT 柜、斷路器柜、保護(hù)柜等單元，斷路器柜柜內(nèi)用接地的金屬隔板按功能分割成4 個獨(dú)立隔室：即手車室、主母線室、電纜室和繼電器室等。

2 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

自2004 年投產(chǎn)已運(yùn)行10 a，設(shè)備部分絕緣老化，因電爐變壓器反復(fù)停送電的工作性質(zhì)，斷路器頻繁操作，故障頻發(fā)，對生產(chǎn)影響較大，主要存在如下缺陷：

1）柜體為2.5 mm 厚的鋼板，易變形，安全等級低，如：柜門無法關(guān)閉嚴(yán)實(shí)，小動物防護(hù)不到位，柜門輔助開關(guān)信號不穩(wěn)定；五防功能不全。

2）部分活動機(jī)構(gòu)工藝較為粗糙，精度差，如：PT柜和斷路器柜防護(hù)門相繼損壞，PT 小車和斷路器小車定位精度差，小車已在試驗(yàn)位或工作位但手柄裝置無法放松或鎖定，需來回操作幾次。

3）保護(hù)系統(tǒng)雖然采用西門子綜合保護(hù)裝置，但顯示裝置為信號繼電器，存在誤動或拒動的情況，且該信號繼電器動作表現(xiàn)不顯眼，容易漏讀；斷路器無位置信號指示，無儲能狀態(tài)指示等。

4）圖紙亂，因該套系統(tǒng)施工階段工期緊，邊施工邊改造，造成圖紙更新不及時，與現(xiàn)場部分實(shí)況不符。

5）真空斷路器觸頭為鴨嘴式，動靜觸頭出現(xiàn)過接觸不良或上下錯層連接等，均造成過短路放炮事故。

6）根據(jù)表1 分析可知，該套裝置的主要故障集中在真空斷路器上，主要故障點(diǎn)為斷路器操縱機(jī)構(gòu)和觸頭，事故損失較大。

表1 近5 年故障統(tǒng)計

3 改造方案比選

根據(jù)當(dāng)前設(shè)備缺陷及故障綜合分析，對該套高壓柜改造迫在眉睫，但是在考慮整體改造還是局部改造內(nèi)部存在爭議，現(xiàn)從工期、費(fèi)用、功能、維護(hù)等方面對兩套方案進(jìn)行優(yōu)劣分析。

3.1 整體改造

1）整體改造將現(xiàn)有舊的高壓柜整體置換，高壓柜地基基礎(chǔ)改造，一次、二次系統(tǒng)全部重新設(shè)計，主要的工作有：舊柜拆除，新柜安裝，一次進(jìn)線重新做頭，一次出線銅排加工，通訊和控制電纜拆接線等，工期約4 d，費(fèi)用約110 萬元。

2）整體改造的優(yōu)點(diǎn)分析。設(shè)備完整：該方案整體置換成套高壓柜，柜體之間銜接牢靠，兼容性好，美觀；功能優(yōu)化：該方案可將當(dāng)前隱患全部消除，且在五防、綜保等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)；便于維護(hù)和排故：整體改造后，圖紙整合，備件統(tǒng)一，方便設(shè)備檢修和故障排查。

3）整體改造的缺點(diǎn)分析。前期工程量大：需吸收和消化當(dāng)前所有的設(shè)備圖紙再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，包括高壓供電系統(tǒng)圖、原理圖、MCC 圖紙、PLC 圖紙等等，設(shè)計、制造、施工等工期均偏長；費(fèi)用高：整體改造因設(shè)計時間長，施工工期長，直接工程費(fèi)用較高，且對生產(chǎn)產(chǎn)量影響較大，綜合費(fèi)用高。

3.2 局部改造

1）局部改造即其他柜體功能和位置不變，僅對斷路器柜進(jìn)行改造，對一次進(jìn)行利舊改造，二次回路重新設(shè)計。主要的工作有：斷路器柜一次母線改造、控制小母線拆除，二次系統(tǒng)設(shè)計（包括保護(hù)系統(tǒng)），控制電纜接拆線，工期約36 h，費(fèi)用約40 萬。

2）局部改造的優(yōu)點(diǎn)分析。工期短，費(fèi)用低，性價比高。因改造工程量小，施工工期短，綜合費(fèi)用低，可達(dá)到消除設(shè)備隱患，功能優(yōu)化的目的，綜合性價比較高。

3）局部改造的缺點(diǎn)分析。不利于維檢：局部改造，勢必會造成多套圖紙、多類設(shè)備、多種備件、多個接頭等，對日常維檢、備件準(zhǔn)備、故障排查造成一定的負(fù)擔(dān)；功能不夠完善，易產(chǎn)生新的缺陷：局部改造雖然消除了斷路器柜的缺陷，滿足了現(xiàn)場的工藝要求，但新舊系統(tǒng)在外形尺寸、二次接線、一次母線、保護(hù)功能等多方面是利舊改造，易造成新的隱患，如：外形尺寸不合，造成孔洞封堵不嚴(yán)；一次母線存在管形和矩形兩種，造成新的接頭；控制電纜多，需一一校驗(yàn)，與新系統(tǒng)一一對應(yīng)，稍有差錯，會導(dǎo)致工期延長；專業(yè)技術(shù)能力要求高：局部改造，需將原有的控制電纜需全部對接到新系統(tǒng)，技術(shù)人員需消化吸收高壓柜新舊圖紙、PLC 圖紙等，對專業(yè)能力要求較高。

綜合分析鋼鐵市場形勢、檢修費(fèi)用、工期等，結(jié)合兩套方案的優(yōu)劣（見表2），最終采取局部改造方案，局部改造有超高的性價比：產(chǎn)量影響小，工期短，費(fèi)用低；提高技術(shù)人員綜合能力：通過參與此次改造，培養(yǎng)技術(shù)人員的專業(yè)技能和協(xié)調(diào)、管理等能力，為其他類似項目的改造積累經(jīng)驗(yàn)。

4 經(jīng)濟(jì)改造的方案和實(shí)施

4.1 具體方案

根據(jù)局部改造方案，即用ZS3.2 型開關(guān)柜替換掉在線的真空斷路器柜，配套VD4 型真空斷路器，采用iVD4 智能方案，附帶在線測溫功能。

表2 兩套方案分析

4.2 施工準(zhǔn)備

1）工器具準(zhǔn)備。通用工器具準(zhǔn)備（套筒、內(nèi)六角、35 kV 驗(yàn)電筆、接地線、電工通用工具等），專用工器具準(zhǔn)備（銅排沖孔裝置、電焊機(jī)、千斤頂、液壓剪、液壓車等），試驗(yàn)用工器具準(zhǔn)備（綜保試驗(yàn)裝置、直流電阻測試儀、交流耐壓裝置等）。

2）備件確認(rèn)。備件拆封，外觀檢查，零部件檢查及試驗(yàn)，斷路器試驗(yàn)，控制電纜打點(diǎn)等。

3）圖紙準(zhǔn)備。將本次檢修相關(guān)的PLC 圖紙、老圖紙、新圖紙、MCC 圖紙等相關(guān)的圖紙、資料等準(zhǔn)備好。

4）其他工作。高壓檢修兩票，施工安全交底，停機(jī)時間，施工人員等工作提前落實(shí)。

4.3 方案實(shí)施

在做好停電、安全交底等安全措施后，按照施工方案和步驟依次實(shí)施：拆除舊柜體，二次電纜拆線及標(biāo)識、一次銅排、柜體等拆除；新柜體安裝，基礎(chǔ)槽鋼焊接、柜體安裝、柜體焊接、柜間封板及接地；母線加工和二次電纜接線，母線加工及安裝、二次電纜接線、綜保裝置安裝及調(diào)試等；調(diào)試及試驗(yàn)，電纜打點(diǎn)、試驗(yàn)分合閘、連鎖和信號測試、一次母線耐壓、繼保試驗(yàn)等；送電試車，檢查驗(yàn)收、送電試車、跟蹤運(yùn)行等。因施工準(zhǔn)備工作較為充分，工期較計劃工期提前約2 h，施工過程較為順利。

5 改造后運(yùn)行情況和改造實(shí)施總結(jié)

改造實(shí)施后，經(jīng)過3 年多的運(yùn)行跟蹤，運(yùn)行穩(wěn)定，未再出現(xiàn)過斷路器故障，但仍有少量缺陷，如：柜體間拼縫密封不嚴(yán)，易進(jìn)灰；部分反饋信號混亂或錯誤；二次電纜芯線標(biāo)識不清；繼保系統(tǒng)誤報漏報事故；高壓柜保護(hù)回路復(fù)位無效等。

5.1 典型故障簡介

1）繼保系統(tǒng)誤報漏報事故：2018 年3 月點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)綜保裝置報“過流速斷”，但信號繼電器無任何指示，HMI 無報警記錄，經(jīng)查詢HMI 歷史電流、電壓數(shù)據(jù)，綜保裝置動作是因?yàn)楹祥l涌流沖擊，動作正常。聯(lián)系繼保試驗(yàn)人員對該套高壓柜進(jìn)行繼保試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)“過流速斷”保護(hù)只有動作，無信號，存在漏報；“一次過流”保護(hù)有動作，但信號繼電器報“一次過流”、“過流速斷”，存在誤報。經(jīng)查詢綜保裝置說明書及比對圖紙發(fā)現(xiàn)是新高壓柜廠家在繼保系統(tǒng)設(shè)計中存在失誤，把綜保裝置過流速斷的DO 信號電纜接到DI端子，將電纜進(jìn)行改接后，再次試驗(yàn)，動作和信號均正常。

2）反饋信號混亂：2017 年6 月，35 kV 油式變壓器試驗(yàn)，在對瓦斯繼電器進(jìn)行試驗(yàn)時，高壓柜信號繼電器報“變壓器壓力釋放”、“變壓器重瓦斯”，HMI 畫面報“重瓦斯”，經(jīng)查詢圖紙和現(xiàn)場接線，為施工時接線錯誤導(dǎo)致。

5.2 改造總結(jié)

雖然改造后未在發(fā)生過故障，但潛伏的隱患卻不少，經(jīng)過陸續(xù)整改、改進(jìn)，設(shè)備缺陷逐步消除，進(jìn)入了穩(wěn)定運(yùn)行階段。結(jié)合此次改造，需考慮以下幾個方面：設(shè)備管理人員能力要全面，電力、自動化等都要會、都要懂；加強(qiáng)對國家標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，要知其所以然，繼保試驗(yàn)不僅僅關(guān)注綜保裝置，更多的應(yīng)關(guān)注信號繼電器狀態(tài)、HMI 故障記錄等。

6 結(jié)語

通過這次改造，在原高壓柜、地基基礎(chǔ)、二次電纜等不動的情況下，僅更換斷路器柜，即可達(dá)到設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，具有施工工期短、費(fèi)用低、質(zhì)量高等特點(diǎn)，又使現(xiàn)場技術(shù)人員得到鍛煉，積攢經(jīng)驗(yàn)，綜合效益明顯，可為同類型設(shè)備改造項目提供參考。