高壓電氣設備維檢策略探討

程棟橋

（河鋼宣鋼氣體廠，河北 張家口 075100）

隨著電力系統和電氣裝備技術的不斷發展，空分制氧行業電氣裝備發展已經邁向大型化、智能化。由于生產工藝的連續性，制氧高壓電氣設備運行周期長，只是跟隨煉鋼設備檢修計劃安排停機檢修，設備意外停機往往造成氣體供應不足，備機啟動出成品也要至少2 h，期間需要啟動液體蒸發滿足煉鋼用氣需求，遇上產量特大機組，停機減產無法彌補，將造成不可估量的經濟損失。這些都要求電氣設備檢修維護人員必須具備一定的電氣設備知識，運用科學手段和日常經驗及早判斷和發現設備存在的隱患，按照一般、重大隱患分類處置，確需停機檢修的，精心做好生產組織，盡可能降低停機給整個生產鏈帶來的影響。

1 廠區設備概況

該廠主要在用制氧機組有4套，其中2套5#、6#機組的產量為15 000 Nm3/h，配套電機功率分別是7 400 kW、4700kW，7 800kW、4 900kW；1套7#機組的產量為25000Nm3/h，電機功率為14 000 kW；1套8#機組的產量為40 000 Nm3/h，電機功率為20 200 kW。除2套15 000 Nm3/h電機運行電壓是6 kW，其余都是10 kW。其余氧氣壓縮高壓設備5套，氮氣壓縮設備9套，各有6 kW、10 kW運行電壓，另有高壓水泵10套。廠區高壓設備多，功率大分布廣，設備根據生產變化啟停頻繁，設備停機造成損失可大可小，這些都給設備維護檢修帶來困難和挑戰。目前根據煉鋼生產需要，開啟5#、6#、8#機組，7#和其余小機組作為常態化備機使用。

2 電氣設備事故案例

通過日常設備檢修工作遇到的高壓電氣設備故障，可以積累豐富的現場設備事故處理經驗，鍛煉工作人員使用儀器儀表排查故障的技能，提高分析解決設備隱患的能力，下面闡述兩個比較典型的事故案例。

2.1 同步電機啟動故障

該事故發生在2019-06，6#機組計劃停機檢修完成投產啟動7 800 kW瑞士ABB運行電壓6 kW無刷同步電機，壓縮機是美國進口COOPER品牌，啟動方式采用可變液阻降壓啟動方式，勵磁柜經過后期改造成國產微機勵磁啟動裝置，電機啟動過程聲音沉悶、不能投勵，最后啟動超時停車。現場檢查勵磁啟動裝置、液阻啟動系統、遙測電機、電纜絕緣，檢查各系統二次聯絡線，均正常沒有找出具體問題，再次啟動情況相同，啟動超時停車。此次事故嚴重影響生產序列，造成生產組織很大被動，立刻啟動預案開啟備機滿足生產需要。該同步電機多年未檢修旋轉勵磁裝置，此裝置是電機一體式安裝的，安裝于電機非驅動端，是電機啟動和正常同步運行的關鍵點。經過拆解端蓋，吹掃勵磁旋轉裝置，量測6個二極管和2個晶閘管均正常，仔細檢查特別是各個端子接線，晶閘管驅動器450 V電壓接松動脫落，致使啟動異常電機轉速達不到，沒有轉速檢測正常信號，勵磁裝置不投勵磁，電機始終在啟動提速階段，最后電機保護信號動作，超時停車。旋轉勵磁啟動裝置原理如圖1所示。

圖1 旋轉勵磁啟動裝置原理

2.2 空壓機主電纜接地故障

該事故發生在2020-06，8#機電機和變頻起動裝置均是德國西門子原套進口設備，2008年底投產，當時電機正常運行，10 kW變電室綜合保護報警裝置顯示6#母線單相接地故障，維檢人員首先利用故障2 h允許實際盡快對站內開關柜、母聯柜和6#母線上其他設備進行了故障排除，判斷8#空壓機饋出線路故障引起單相接地故障報警，根據溝通調節生產8#空壓機電機停車，拆電機端口接線，遙測主電纜絕緣，發現A相一根電纜接地（注：8#電機運行電纜采用單相雙根單芯600 mm電纜），檢修人員一邊采用儀器查找，一邊根據現場電纜溝內架設情況和檢修經驗，雙方向快速查找到電纜接地故障點。電纜外皮受損加之運行電壓高，擊穿絕緣對架設電纜角鋼放電接地，經過處理故障點恢復，報警消失。值得一提的是，在故障定位排除故障期間，由于生產需要，8#電機A相采用一根600 mm電纜運行保生產，翻閱手冊600 mm單芯電纜載流量在正常使用環境溫度下約為1 000A左右，與正常加載運行電流接近。電氣人員會同崗位操作人員制定周密監測措施，關注運行電流變化，加強電纜溫度監測、電纜溝通風降溫，既保障了生產，又贏得了搶修時間。

3 設備檢修維護策略建議

從上面的典型案例中可以總結出一些設備檢修和管理的方式和方法，從而能夠盡早發現和排查事故隱患，避免設備事故發生，減少事故帶來的生產被動和經濟損失。

3.1 提高檢修隊伍知識和實踐水平

檢修工作中，人的因素是關鍵，必須擁有一支責任心強、吃苦耐勞、技術過硬的檢修隊伍。通過組織技能培訓、技能工作室、“師帶徒”“大講堂”等方式著力培養和提高隊伍的安全從業意識、技術理論水平、實際操作技能，以技能考核評比激發人員學習壓力、動力、競爭力，讓有技術、有能力的人員擔當重任、給予待遇。

3.2 加強對新知識、新設備的學習掌握

現今，電子電氣技術、自動化技術發展日新月異，設備朝著大型化、智能化發展，不更新現有知識是不能勝任設備維檢工作的。制氧設備已有60 000 Nm3/h、80 000 Nm3/h特大型機組，設備從啟動、運行、停止都由DCS（分散控制系統）實現監測、操作、連鎖控制，電機軟啟動方式復雜，特別是部分設備、控制系統為全進口設備，操作界面、報警類別全英文，更是增加了維檢難度。在項目立項、設備技術指標、安裝調試等項目會議吸納設備維檢骨干參加或列席，邀請設備廠家集中培訓講解基本操作檢修方法，成立技術攻關團隊，讓維檢人員掌握更多新設備、新知識，更好地服務檢修工作。

3.3 創新設備管理方式

廠區設備臺賬要清楚詳細，對于設備隱患類別、整改情況負責人、整改效果都要制定規章制度標準，讓設備維檢工作有的放矢、有章可循。根據設備使用年限、實際工作時間，制定合理的設備檢修計劃；將電氣區域設備劃分責任區、劃歸責任人，落實人員精檢設備責任，訂立相關獎懲制度，最大限度地調動人員工作積極性。加強重點設備、風險點的檢查巡查工作，制定點檢部位、時間、標準，強化執行落實到位，把隱患消滅在萌芽狀態。

3.4 合理規劃供配電系統

冶金企業變配電站、高低壓用電設備多，供用電容量大，工作具有連續性，要求供電質量和可靠性高。在變電站設計上要分設電壓等級，電源來自不同變配電所或母線段，降低電氣線路故障影響的設備范圍，同時不同機組、作用相同水泵可以分掛在不同變壓等級變電站或母線上，提高設備運行可靠性。河鋼宣鋼氣體廠10臺高壓水泵都為10 kV電壓運行，發生過供電站上級故障，水泵全停，損失太大，后改造3臺水泵到6 kV電壓等級，每次啟動水泵考慮電壓等級、供電母線等因素，把電網故障帶來損失降到最低。

3.5 定期進行電氣預防試驗

高壓電氣設備運行過程中，由于受到機械磨損、負荷沖擊、電磁振動、電弧燃蝕等因素影響，會產生松動、磨損和老化，定期進行預防試驗能夠及時發現設備潛在的缺陷或隱患，一般每隔1～3年進行一次試驗，以便掌握高壓電氣設備絕緣情況，主要有測量絕緣電阻和吸收比、直流耐壓試驗和泄漏電流試驗、交流耐壓試驗。試驗人員必須具有相關資質，能夠出具合法性報告，以提高設備運行可靠性，降低此類事故發生率。

4 結束語

電氣設備事故具有突發性，但發生前都由表征現象，維檢人員要從事故中積累豐富經驗，提高解決設備事故的能力。通過加強電氣設備點巡檢、進行電氣預防性試驗等方式，把事后維修逐漸變成事前維修，降低電氣事故給企業帶來的風險和損失。