低压开关柜升级改造效果明显

李昉骏

摘 要 运行20年的低压变电所存在设备老化、发热严重、操作机构故障、备件停产、备自投功能失效、不具备后台通信监控功能等实际问题，对其进行改造后，已具备变电所综合自动化功能。文章解析了改造后的优点，并对改造全过程及关键点进行阐述。

【关键词】变电站 数字化通讯 本质安全 供电可靠性

1 概述

化工企业变电所肩负着整套化工装置的供电需求，变电所的安全可靠运行是生产装置安全、稳定地生产的重要因素。电气设备由于长期带电运行，元器件老化是不可避免的，有的隐患可以用更换元器件来延长生命周期，有的属于机械结构故障只能用升级改造的办法来解决。另外随着通讯技术在供配电行业中的广泛应用，后台监控在现代化变电所中扮演着越来越重要的角色，它能帮助变电所值班人员比以往更精确地维护变电设备的运行。但是20年前甚至更久之前建成的变电所更多是采用传统继电器来对供配电设备进行保护和控制，这类变电所无法接入网络、进入远程监视和控制系统。相比较化工企业装置的生产需求，早期建成的变电所升级改造是一件势在必行的事。

2 变电所开关柜改造前存在的问题

我厂尿素变电所0.4kV旧开关柜属于封闭式抽屉柜，产于意大利一家开关柜厂，出厂年份为1995年。目前大部分备件已经不再生产，改造前所有备件已经消耗殆尽，变电所安全运行的形势不容乐观。

另外由于配電柜操作机构复杂，柜门变形严重，有许多柜门无法合上，电气五防已不达标，存在安全隐患，严重影响生产装置的连续运行。据统计，自2009年至开关柜改造之前，先后因开关柜结构故障、元器件损坏和功能故障导致装置停车4次，累计停车2.5天，给我公司造成巨大损失。

另外，随着化工装置DCS系统的智能化升级，需要采集设备各种运行数据，旧开关柜已经无法跟上生产装置的需求，变电所开关柜改造势在必行。

3 变电所开关柜改造过程

此次纳入改造范围的开关柜包括0.4KV电源柜（PCC开关柜）和四段马达控制中心开关柜（MCC开关柜）。经过选择，我们厂最终选施耐德OKKEN柜作为替代开关柜。选好厂家后，进入改造阶段。改造工作十分庞杂，从立项到受电运行历时2年有余。整个改造周期总结如下：

（1）与开关柜设计人员共同确定待改造设备的开关柜尺寸，安装方式，电缆入口位置，开门方式等设计要求，确定整体布局不做大的改动，以适应电缆长度的需求。

（2）统计待改造设备的数量、控制方式、容量大小、工艺控制要求以及需要增加的后台通讯要求，交由设计人员绘制图纸。

（3）由于多年运行，不少开关柜有设计变更。为确保改造一次成功，我们查阅对照设计图纸和开关柜，根据开关柜实际情况重新绘制一次回路图和二次回路接线端子表，交由施工人员按表接线，如图1所示。

（4）开关厂在施工前3个月完成产品制造。我方派人到开关厂做出厂验收，并将现场发现的一些设计问题与厂方沟通，待确认这些问题可以在安装现场按照我方的要求来更改后，此批产品通过验收发往施工现场。

（5）施工阶段处于全厂停车检修期间，变电所改造的同时还要做好对外提供检修电源的工作。所以在施工开始之前做好负荷转移工作之后，施工人员开始进行旧开关柜拆除、新开关柜安装、电缆接线及新设备调试工作。

由于准备得当，全系统一次送电成功。在整个40天调试周期内，开关柜没有出现因设计、施工、调试而造成设备损坏，按制定计划完成全部调试内容，没有影响生产装置的顺利开车。

4 变电所开关柜改造后的优点

设备调试完毕，装置开车中，新开关柜各项运行指标良好，没有发生一起因开关柜故障导致设备停运或损坏事故。

与旧柜相比，新柜有以下特点：

（1）新开关柜外形设计紧凑，有效利用旧柜尺寸，设计上做到密而美，同时操作简单易上手，操作机构坚固可靠，五防功能设计完善。

（2）0.4KV电源柜全部采用施耐德Sepam S80系列综合保护器和Masterpact MT系列框架断路器组合，结构简单，维护方便，可靠性比旧柜有很大提高。马达控制中心结构设计模块化，产品元器件多采用施耐德主流产品，备件丰富，更换简单，抽屉柜制造精度高，更换容易。

（3）马达控制中心智能化，采用施耐德公司TeSys T电机管理系统对电机进行控制、保护和测量，将电机的各项运行数据传至变电所后台监控系统及中控DCS系统，并留下升级改造空间。

（4）采用直流电源给马达控制中心供电，可以避免因失电导致控制保护功能失效。利用马达控制中心自带诊断和统计功能，以及各种可配置的警告和故障，可以更准确地对电机进行控制和保护，设备的运行可靠性相较以前大大提高。

5 结语

经过半年多运行，整套开关柜运行稳定，至今没有出现元器件损坏或导致电机事故跳闸的故障。运行稳定性和可靠性受到值班员、电气技术人员和化工装置总控人员的一致好评。

随着现代化工业设计、通信技术、计算机网络技术的飞速发展，传统各类继电器式保护已基本被线路综保和马保所取代。此次改造项目费用不高，但实现了当前低压变电所的所有功能，变电运行的可靠性比以前大大提高，此次改造可作为同类低压变电所的技术改造借鉴参考。

作者单位

中海石油化学股份有限公司 海南省东方市 572600