煤化工生产装置中高压开关柜的常见故障及处理措施

邓永新,邓人杰

(安徽晋煤中能化工股份有限公司， 安徽临泉 236400)

高压开关柜在电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制和保护等作用，广泛应用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、民用住宅等各种不同场所[1]。高压开关柜的安全稳定运行是保障企业有序生产的基础，笔者对安徽晋煤中能化工股份有限公司(简称中能化工)高压开关柜多年来在煤化工生产装置中经常出现的故障进行归类梳理，总结故障处理方法和措施，尽可能减少高压开关柜的故障发生。

1 存在的问题

为了在当前严峻的安全环保形势下更好地生存和发展，煤化工企业必须杜绝各类事故的发生，减少设备故障，尤其是电气装置中的高压开关柜。高压开关柜一旦出现故障，轻则导致生产波动，重则迫使系统停车，并引发安全环保事件[2]。2018年中能化工高压开关柜操作总数1 381次，故障总数59次，故障率高达4.27%，并有上升趋势;因此，必须采取切实可行的改进措施降低高压开关柜的故障率。经分析发现XGN-10型高压开关柜故障次数高达46次，占总故障次数的77.97%，其中频繁操作的、控制电动机的高压开关柜有41台。

2 原因分析

造成XGN-10型高压开关柜故障的主要原因为：传动机构卡滞、二次回路接触不良、合闸电压损失大和操作程序不完善等。

(1) 高压开关柜的断路器合分闸是通过线圈得电，磁铁推动连杆传动机构，实现触头合分闸的[3-4]。2018年2月16日，对XGN-10型高压开关柜进行专项检查发现，该类型高压开关柜是2003年3月投入使用的，已经运行了15 a，弹簧疲劳，孔销磨损严重，经常出现孔销分离、连杆机构脱落的现象。2018年5月10日，2#造气风机高压开关柜传动连杆脱落，影响开机4 h。

(2) 2019年2月17日，用直流电桥现场测量41台GXN-10型高压开关柜的合分闸回路，按照电气技术规定，合分闸回路直流电阻应不超过0.05 Ω，但是通过现场测量，合闸回路有8台电阻超标，分闸回路有6台电阻超标。2018年8月13日化工车间2#氢氮压缩机因二次回路接触不良，影响15 h。

(3) 2018年11月12日，110 kV外线停电，在系统恢复开车过程中发现，连续启动高压电动机4次时，直流屏电压在230 V左右；当进行第5次启动时，直流屏电压在200 V左右，电压损失超过16.67%，说明合闸电压损失大。

(4) 2016年7月2日，操作票未确认接地刀已分开步骤，2#贫液泵电机启动时，高压开关柜短路爆炸，系统停车，造成经济损失约102万元。2017年3月15日，气化工段2#循环水泵电机测量绝缘值时，未将转换开关分开，带负荷拉闸，造成航天炉系统停车，经济损失约80万元。2018年7月13日，未将开关打到分闸位，出现带负荷合闸事故，造成经济损失约50万元。

3 处理措施

(1) 针对二次回路接触不良问题，2019年3月1日—8日，利用计划检修时间，用CSC-237A型智能保护器取代电子继电器，并检查紧固端子排。对实施后的效果进行确认：临时把线圈短接，用直流电桥分别测量模拟合分闸回路直流电阻,统计发现41台高压开关柜的合分闸回路直流电阻均小于0.05 Ω，符合技术要求，该措施有效。

(2) 针对传动机构卡滞问题，2019年3月10日—20日，采用VS1型集成真空断路器，代替连杆操作机构和老旧的断路器。实验检测高压开关柜的合闸时间均小于100 ms,分闸时间均小于60 ms，符合电气实验标准规定，彻底消除了传动机构卡滞问题。

(3) 针对合闸电压损失大的问题，2019年3月10日—20日，用钢丝刷清除氧化层；合闸母线供电由1路改为2路，减小线路电阻，降低电压损失。合闸电源线路优化后，依据电气标准，进行连续10次合闸实验，测得电压均在238～244 V，符合实施目标。

(4) 针对操作程序不完善的问题，2019年3月10日—20日，对不同型号的高压开关柜，制定标准化操作票模板，增加反事故操作程序：① 确认断路器在分闸位，并详细注释分闸状态显示的详细内容；② 把转换开关由“远方”位打到“就地分”位；③ 确认接地刀在分闸位。倒闸操作程序的完善，避免了带地刀合闸和带负荷拉闸，减少人身和设备事故的发生，确保了煤化工生产装置的稳定运行。

4 效果检验

由中能化工生产统计表得知2018年4月—11月因为高压开关柜故障影响生产375 h;高压开关柜改进后，2019年4月—11月高压柜故障影响12 h,少影响生产363 h。折合成12个月，每月少影响生产554.5 h。高压开关柜的故障率由4.27%降低到1.26%，故障率降低幅度达3.01百分点，效果非常明显。

2019年4月12日3#冰机电动机绕组进水接地改进为XGN-10型高压开关柜过流速断动作，避免了1台900 kW/6 kV电动机烧毁事故。2019年 5月12日3期双氧水1#工作液泵电动机绝缘子击穿改进为XGN-10型高压开关柜零序保护动作，避免了1台250 kW 电动机烧毁事故。2019年9月30日化工车间2#氢氮机电动机中性点电缆油污短路改进为XGN-10型高压开关柜差动保护可靠动作，避免了1次合成氨系统停电停车事故。

根据对策实施中的有效手段，编制了《电气设备运行、操作规程》和《高压开关柜操作票标准化模板》。2019年9月，经公司动力处审核，总工程师批准后后，在中能化工内部使用。

5 结语

采用上述措施和方法，提高了高压开关柜运行的稳定性，减少了人身和电气设备事故的发生，为煤化工生产装置的长周期运行提供了保障，并为中能化工的稳产、高产奠定了基础；同时减少了原料气的排放，降低了环境污染和能源消耗，提高了经济效益，达到了节能、减排、提质、增效的目的。