石油化工企業(yè)常見故障研究

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1石油化工企業(yè)電力系統(tǒng)運行特點

石油化工企業(yè)的電力系統(tǒng)運行周期長，安全性和可靠性要求高。石油化工企業(yè)的生產(chǎn)裝置用電負荷主要有大型整流裝置、大容量機泵、控制系統(tǒng)、氫或氨壓機大機組以及事故保安負荷等特殊用電負荷[2]。石油化工企業(yè)的電力系統(tǒng)復雜，故障易導致生產(chǎn)裝置重大事故，不僅給企業(yè)造成重大損失，而且影響生態(tài)環(huán)境和社會穩(wěn)定。石油化工企業(yè)的供電和配電系統(tǒng)中，大部分使用的是電力電纜，接地過電壓事故發(fā)生率較高。在6kV、10kV及35kV中性點非接地系統(tǒng)故障中，多出現(xiàn)單相接地問題，從而使系統(tǒng)接地過電壓，導致如刀開關、瓷絕緣子等一次絕緣薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)弧光短路、崩燒、擊穿及放電等，發(fā)生干式PT鐵磁諧振，熔斷PT熔絲，致使生產(chǎn)裝置非計劃停產(chǎn)事故[3]。石油化工企業(yè)環(huán)境特殊，變配電設備普遍處于惡劣的運行環(huán)境中，如氣體污染、腐蝕等。在生產(chǎn)裝置界區(qū)內，化工氣體的污染和腐蝕嚴重影響變電站的電氣設備。在惡劣的運行環(huán)境下，設備絕緣水平明顯下降，頻繁出現(xiàn)放電和閃絡，尤其是35kV金屬鎧裝柜。因此，一次電氣設備的事故發(fā)生率明顯增加，易出現(xiàn)繼電保護裝置誤動、拒動等問題，降低了電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。而部分沿海、沿江的企業(yè)受多重不利因素影響，問題更加突出[4]。

2高壓開關柜結構和性能

本次以KYN28A-12型金屬鎧裝移開式全封閉開關柜為例，分析其結構和性能，如圖1所示。開關設備整體由中置式可抽出部件即手車和柜體兩大部分組成。柜體包括各種機構、電器元件、殼體、連線及二次端子等組成部分。開關設備具備母線聯(lián)絡、電纜進出線及架空進出線等功能。斷路器使用VS1系列真空斷路器，采用先進的微機綜合保護裝置，有遙調、遙信及遙控作用，并具備較好的靈活性和安全性。開關設備包括繼電儀表室、電纜室、母線室及斷路器手車室4個獨立的隔室[5]。它們是主要的電氣元件。每個隔室間都有標準的防護等級，其中電纜室、母線室及斷路器手車室有泄壓通道。設備使用的形式是中置式，擴大了電纜室的空間，可接入多路電纜。開關設備有聯(lián)鎖裝置，可防止誤操作，使用更加安全、可靠。儀表室門裝有提示性按鈕，通過提示防止誤操作斷路器。斷路器手車在工作或者實驗位置，斷路器開始合分工作。合閘后手車不能移動，防止帶負荷誤操作，推拉斷路器。當斷路器手車處于斷開和試驗的位置時，接地開關實施合閘操作。當接地開關處于閉合位置時，斷路器手車移動到工作位置，以有效防止帶電誤合接地開關，并防止關合斷路器。當接地開關處于分閘位置時，無法打開下門和后門，進而防止誤入帶電間隔。當沒有控制電壓且斷路器手車處于工作或試驗位置時，不能合閘，只能手動分閘。當斷路器手車處于工作位置時，二次插頭被鎖定。1.泄壓裝置；2.外殼；3.分支小母線；4.母線套管；5.主母線；6.靜觸頭；7.靜觸頭盒；8.電流互感器；9.接地開關；10.電纜；11.避雷器；12.接地主母線；13.底板；14.控制小線槽；15.接地開關操作機構；16.可抽出式水平隔板；17.加熱裝置；18.斷路器手車活門；18二次插頭；20.隔板（活門）；21.裝卸式隔板圖1結構圖接地銅排是開關設備中安全、可靠的接地裝置，可用于直接接地[6]。在電纜室內，接地銅排可貫通相鄰的開關柜，并很好地聯(lián)系柜體。整個柜體使用覆鋁鋅板拼聯(lián)，處于良好的接地狀態(tài)，從而保證運行操作人員的安全。

3高壓開關柜常見故障和處理

3.1接地刀閘拒合。通常按不下主連鎖壓板時，會出現(xiàn)接地刀閘拒合故障。按不下主連鎖壓板時，操作人員會借助工具強行按下。雖然裝上了操作手柄，但無法合上接地刀閘。此外，強行合上易損壞機構部件，較常見的是鑄鋁的軸承座碎裂、電纜室前門連鎖桿變形等。處理這種故障的主要方法是修整連板端部，鋸掉多余部分。為避免連板和柜體頂撞，修整端部成圓弧形。避免主連鎖壓板操作和主軸接觸，調整接地刀閘操作的主軸的軸向串量。及時更換損壞的部件，并矯正變形的部件，若不能矯正需及時更換，避免擴大故障范圍，在恢復性能后再運行。3.2接地刀主連鎖壓板按不下的原因。實際處理中，接地刀主連鎖壓板按不下與電纜室有關。電纜室前門關閉不嚴，電纜室前門和主連鎖壓板的連鎖檔未被門上的鎖叉頂開。連鎖檔銷在鎖定位置阻擋了向下的路徑。向上的連板存在問題，端部多余部分頂箱體，無法用手的力量按下去，故操作手柄裝不上，無法進一步操作。這種故障的主要處理方法是調整好電纜室前門上的鎖叉，保持高度平行于主連鎖壓板的連鎖檔，從而關好電纜室的前門，頂開檔銷和連鎖檔，固定好前門固定螺絲，使主連鎖壓板能自由活動。3.3110kVGIS組合配電裝置的問題。早期110kVGIS組合配電裝置的問題主要是液壓操動機構泄壓和打壓頻繁，部分存在三相母線短路、盤式絕緣子爆炸、防爆膜爆裂、PT間隔振動以及開關連桿斷裂等問題。一些新建配電裝置在交接試驗中，電壓升高時發(fā)出金屬敲擊聲，隨即出現(xiàn)過流跳閘。部分裝置在改造中出現(xiàn)相關排列和現(xiàn)場不對應而導致返工的情況。這些問題的主要原因有制造工藝差、標準低、技術落后、材料性能差以及產(chǎn)品質量差等[7]。制造過程中，相關金屬部件的加工精度差，未處理好金屬毛刺，易在耐壓試驗中出現(xiàn)敲擊聲音。母線間隔內的金屬微粒未清理干凈或者清潔度不達標時，將埋下故障隱患。3.46kV、10kV和35kV金屬鎧裝柜存在的問題。6kV、10kV金屬鎧裝柜普遍存在的問題是，大電流回路開關動靜觸頭的嚴重發(fā)熱和額定容量下不能保障長期運行。由于開關柜崩燒，導致柜體發(fā)熱而出現(xiàn)較大振動，進而發(fā)生重大設備事故。35kV金屬鎧裝柜的主要問題是開關開斷性能差、開斷電流小、放電嚴重、整體質量較差以及推拉操作困難等。近年來，使用硅橡膠絕緣套和真空斷路器，提高了35kV金屬鎧裝柜的安全可靠性。對于6kV、10kV開關柜，柜內元件應具備良好的互換性。斷路器應采用真空斷路器，跳閘系統(tǒng)使用分勵系統(tǒng)且?guī)Х捞b置。開關柜的柜架需使用高質量的鍍鋅鋼板。所有部件的強度需能承受安裝、運輸及運行短路時引起的作用力。3.5機械故障。機械故障主要有操作機構故障和機械連鎖故障。操作機構故障通常發(fā)生在限位點偏移的位置，若未控制好設備中的脫口半軸和扇形輪嚙合量，將引起高壓開關柜故障。過大的嚙合量將增加脫扣阻力，導致卡死狀態(tài)。處理這種故障需調整分閘連桿的長度和限位螺栓的長度。機械連鎖主要是維持開關的正常使用性能，但在內部裝置機械連鎖會發(fā)生故障。因此，需結合機械傳動，做好故障診斷排查工作。3.6分閘、合閘及跳閘故障。分閘故障有電氣故障和機械故障兩種。電氣故障有線圈故障、開關故障及回路故障三種，需具體情況具體分析。其中，線圈故障是分閘線圈燒壞，導致焦味、冒煙；開關故障是紅燈處于熄滅狀態(tài)，無法實現(xiàn)分閘動作；回路開路故障主要是轉換開關和相關部位斷線，線圈不能得電。處理分閘故障時，先檢測診斷整個設備的電壓和電阻，然后處理故障。合閘故障主要是合閘線圈故障和防護故障。合閘線圈故障根本上是一種短路故障，會出現(xiàn)焦味和冒煙現(xiàn)象，可采取試送電的方式診斷，同時檢測是否存在限位開關和線路故障。許多高壓柜配備防護功能，合閘時經(jīng)常出現(xiàn)位置開關不閉合的情況，導致電動合閘困難。處理時需適當調整開關手車，閉合限位開關得電。若保護動作不到位，可能出現(xiàn)跳閘問題。雖然高壓開關柜設置有溫度、瓦斯及過流等保護裝置，但實際運行中會受多方面因素影響出現(xiàn)跳閘。正常狀態(tài)為溫度和瓦斯實行后出現(xiàn)相應的信號指示，繼電器運行，紅色提示運行。故障處理時需先降低負荷，防止二次跳閘。若變壓器內部問題導致重瓦斯，需調整、修理變壓器或者清除內部氣體。3.7儲能故障。儲能機構的運行是通過電動機帶動齒輪機構，拉伸彈簧。它的主要故障是電氣故障。手動可以儲能，電動則無法儲能。電機發(fā)生故障易被發(fā)現(xiàn)，通常是繞組損壞、電機停止、出現(xiàn)焦味。處理這種故障需測量電機兩端的電壓和電阻，及時更換組件。行程開關發(fā)揮控制電機儲能位置限位開關的作用。電機儲能到位，斷開高壓柜的電源。處理故障時需先使用手動方法明確儲能的具體位置。高壓柜開關出現(xiàn)故障時，電路閉合困難，電機兩端電壓為零，設備將停止運轉。此時，可使用萬能表確定故障。3.8高壓柜故障檢測技術。機械故障是高壓開關柜最常見的故障，主要是因為機械操作涉及的元器件多且復雜，許多細小的結構對維持設備運行具有重要作用。電力設備易受外界溫度的影響，隨季節(jié)的變化而發(fā)生各種故障。在高溫、低溫季節(jié)，拒動故障的發(fā)生率較高，技術人員或者操作人員需定期檢查。導電回路故障的主要原因是接觸不良，并隨時間的推移，負面影響不斷加重。尤其是隔離插頭中裝置的禁錮彈簧，由于溫度高彈性下降，接觸電阻不斷升高而出現(xiàn)故障。檢測時需通過各種性能測試調整好升溫實驗項目，并結合額定電流下的升溫實驗。確定絕緣水平是一項重要的工作。電壓等級越高，絕緣水平越重要。因此，需適當提高絕緣水平，綜合考慮經(jīng)濟消耗，促進設備的安全使用。檢測絕緣水平需嚴密觀察各個位置的運行狀況，綜合考慮運行狀態(tài)、環(huán)境因素、過電壓保護及絕緣性能等[8]。實際檢測中，需考慮到即使在不同地方使用相同絕緣水平的產(chǎn)品也會有運行上存在差異，要綜合考慮環(huán)境、過電壓保護及老化等因素。

4石油化工企業(yè)高壓開關柜操作注意事項和預防措施

4.1注意事項。每操作完一個步驟，需保證手車部件和開關柜處于正常狀態(tài)，然后進行下一步操作。若遇到阻礙，則不能強行操作。安裝和使用斷路器時，不能用堅硬的物體撞擊真空滅弧室的外殼。需定期維護斷路器，清除表面灰塵，并定期在摩擦部位涂潤滑油。不能隨意更換和原型不一致的電器元件。檢修時需檢查主回路觸頭的情況，擦除動靜觸頭上的陳舊油脂，檢查觸頭是否損傷，是否出現(xiàn)鍍層異常氧化的現(xiàn)象，同時檢查彈簧力是否變化，并及時處理異常。檢查各部分緊固件是否松動，并及時給予加固。檢查輔助回路觸頭是否出現(xiàn)異常，并及時修整。隨時巡查和記錄設備的運行情況，發(fā)現(xiàn)設備異常聲響或非正常發(fā)熱等情況，需及時停電檢修處理。另外，當斷路器出現(xiàn)頻繁跳閘時，經(jīng)估算線路所帶負荷超過定值時，需重新依據(jù)負荷計算定值，促使設備正常運行。如果指示燈不亮，通常是原件損壞，需及時更換。4.2預防措施。管理上，石油化工企業(yè)需建立健全開關設備管理體系，加強對高壓開關柜的管理。實行全過程管理制度，總結高壓開關設備事故的經(jīng)驗和教訓，防止在運行各環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。加強對運行檢修人員的培訓，提高檢修人員的技術水平，促使檢修人員熟練掌握高壓開關柜的性能和運行特點，以及檢修和安裝等技能。高壓開關柜在斷路器運行中出現(xiàn)操動機構異常、SF6斷路器氣體壓力異常及限位開關接點狀態(tài)異常等導致分合閘閉鎖時，需堅決杜絕野蠻操作斷路器。故障線路通過斷路器強送，不管是否成功，均需嚴格、仔細檢查。斷路器開斷故障電流后，需加強巡視檢查。在開關設備運行巡視時，需觀察部件連接處是否有過熱、變色現(xiàn)象，開關絕緣子是否有裂紋，是否有異響、異味等。當斷路器發(fā)生拒分時，需將斷路器脫離系統(tǒng)，檢查拒動原因并處理。當隔離開關倒閘操作時，觀察動作情況，卡澀則不能強行操作，需分析原因進行處理。技術上，石油化工企業(yè)使用的高壓開關柜應符合國家相關標準，且設備的交接驗收也應符合國家和行業(yè)標準要求，嚴禁使用已明令停產(chǎn)、停用的設備。高壓開關柜在新裝和檢修設備后，均需根據(jù)國家規(guī)范要求和標準檢查和試驗。連續(xù)運行的高壓開關柜應定期按國家或行業(yè)標準進行檢查和預防性試驗。

5結論

高壓開關柜是變配電設備中的重要電器設備，在石油化工企業(yè)中應用廣泛。石油化工企業(yè)的電力系統(tǒng)運行環(huán)境特殊，要求高。技術人員和操作人員需根據(jù)規(guī)范、標準開展工作，采取全面的安全防護措施，定期檢修和維護保養(yǎng)，減少故障的發(fā)生。

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作者:汪維 單位:南京揚子石化橡膠有限公