LF 爐高壓柜的一種經濟改造

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，根據總體設計結合現場工況要求以及設備選型等因素，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，配備進線柜、隔離柜、PT 柜、斷路器柜、保護柜等單元，斷路器柜柜內用接地的金屬隔板按功能分割成4 個獨立隔室：即手車室、主母線室、電纜室和繼電器室等。

2 設備運行狀態

自2004 年投產已運行10 a，設備部分絕緣老化，因電爐變壓器反復停送電的工作性質，斷路器頻繁操作，故障頻發，對生產影響較大，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：柜門無法關閉嚴實，小動物防護不到位，柜門輔助開關信號不穩定；五防功能不全。

2）部分活動機構工藝較為粗糙，精度差，如：PT柜和斷路器柜防護門相繼損壞，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）保護系統雖然采用西門子綜合保護裝置，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不顯眼，容易漏讀；斷路器無位置信號指示，無儲能狀態指示等。

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

5）真空斷路器觸頭為鴨嘴式，動靜觸頭出現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，主要故障點為斷路器操縱機構和觸頭，事故損失較大。

表1 近5 年故障統計

3 改造方案比選

根據當前設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部存在爭議，現從工期、費用、功能、維護等方面對兩套方案進行優劣分析。

3.1 整體改造

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

2）整體改造的優點分析。設備完整：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；功能優化：該方案可將當前隱患全部消除，且在五防、綜保等方面進行優化改進；便于維護和排故：整體改造后，圖紙整合，備件統一，方便設備檢修和故障排查。

3）整體改造的缺點分析。前期工程量大：需吸收和消化當前所有的設備圖紙再進行優化設計，包括高壓供電系統圖、原理圖、MCC 圖紙、PLC 圖紙等等，設計、制造、施工等工期均偏長；費用高：整體改造因設計時間長，施工工期長，直接工程費用較高，且對生產產量影響較大，綜合費用高。

3.2 局部改造

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

2）局部改造的優點分析。工期短，費用低，性價比高。因改造工程量小，施工工期短，綜合費用低，可達到消除設備隱患，功能優化的目的，綜合性價比較高。

3）局部改造的缺點分析。不利于維檢：局部改造，勢必會造成多套圖紙、多類設備、多種備件、多個接頭等，對日常維檢、備件準備、故障排查造成一定的負擔；功能不夠完善，易產生新的缺陷：局部改造雖然消除了斷路器柜的缺陷，滿足了現場的工藝要求，但新舊系統在外形尺寸、二次接線、一次母線、保護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；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，與新系統一一對應，稍有差錯，會導致工期延長；專業技術能力要求高：局部改造，需將原有的控制電纜需全部對接到新系統，技術人員需消化吸收高壓柜新舊圖紙、PLC 圖紙等，對專業能力要求較高。

綜合分析鋼鐵市場形勢、檢修費用、工期等，結合兩套方案的優劣（見表2），最終采取局部改造方案，局部改造有超高的性價比：產量影響小，工期短，費用低；提高技術人員綜合能力：通過參與此次改造，培養技術人員的專業技能和協調、管理等能力，為其他類似項目的改造積累經驗。

4 經濟改造的方案和實施

4.1 具體方案

根據局部改造方案，即用ZS3.2 型開關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 施工準備

1）工器具準備。通用工器具準備（套筒、內六角、35 kV 驗電筆、接地線、電工通用工具等），專用工器具準備（銅排沖孔裝置、電焊機、千斤頂、液壓剪、液壓車等），試驗用工器具準備（綜保試驗裝置、直流電阻測試儀、交流耐壓裝置等）。

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

3）圖紙準備。將本次檢修相關的PLC 圖紙、老圖紙、新圖紙、MCC 圖紙等相關的圖紙、資料等準備好。

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

4.3 方案實施

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施：拆除舊柜體，二次電纜拆線及標識、一次銅排、柜體等拆除；新柜體安裝，基礎槽鋼焊接、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、綜保裝置安裝及調試等；調試及試驗，電纜打點、試驗分合閘、連鎖和信號測試、一次母線耐壓、繼保試驗等；送電試車，檢查驗收、送電試車、跟蹤運行等。因施工準備工作較為充分，工期較計劃工期提前約2 h，施工過程較為順利。

5 改造后運行情況和改造實施總結

改造實施后，經過3 年多的運行跟蹤，運行穩定，未再出現過斷路器故障，但仍有少量缺陷，如：柜體間拼縫密封不嚴，易進灰；部分反饋信號混亂或錯誤；二次電纜芯線標識不清；繼保系統誤報漏報事故；高壓柜保護回路復位無效等。

5.1 典型故障簡介

1）繼保系統誤報漏報事故：2018 年3 月點檢發現綜保裝置報“過流速斷”，但信號繼電器無任何指示，HMI 無報警記錄，經查詢HMI 歷史電流、電壓數據，綜保裝置動作是因為合閘涌流沖擊，動作正常。聯系繼保試驗人員對該套高壓柜進行繼保試驗，發現“過流速斷”保護只有動作，無信號，存在漏報；“一次過流”保護有動作，但信號繼電器報“一次過流”、“過流速斷”，存在誤報。經查詢綜保裝置說明書及比對圖紙發現是新高壓柜廠家在繼保系統設計中存在失誤，把綜保裝置過流速斷的DO 信號電纜接到DI端子，將電纜進行改接后，再次試驗，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，在對瓦斯繼電器進行試驗時，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”，經查詢圖紙和現場接線，為施工時接線錯誤導致。

5.2 改造總結

雖然改造后未在發生過故障，但潛伏的隱患卻不少，經過陸續整改、改進，設備缺陷逐步消除，進入了穩定運行階段。結合此次改造，需考慮以下幾個方面：設備管理人員能力要全面，電力、自動化等都要會、都要懂；加強對國家標準的學習，要知其所以然，繼保試驗不僅僅關注綜保裝置，更多的應關注信號繼電器狀態、HMI 故障記錄等。

6 結語

通過這次改造，在原高壓柜、地基基礎、二次電纜等不動的情況下，僅更換斷路器柜，即可達到設備穩定運行的目標，具有施工工期短、費用低、質量高等特點，又使現場技術人員得到鍛煉，積攢經驗，綜合效益明顯，可為同類型設備改造項目提供參考。