石油化工企业常见故障研究

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1石油化工企业电力系统运行特点

石油化工企业的电力系统运行周期长，安全性和可靠性要求高。石油化工企业的生产装置用电负荷主要有大型整流装置、大容量机泵、控制系统、氢或氨压机大机组以及事故保安负荷等特殊用电负荷[2]。石油化工企业的电力系统复杂，故障易导致生产装置重大事故，不仅给企业造成重大损失，而且影响生态环境和社会稳定。石油化工企业的供电和配电系统中，大部分使用的是电力电缆，接地过电压事故发生率较高。在6kV、10kV及35kV中性点非接地系统故障中，多出现单相接地问题，从而使系统接地过电压，导致如刀开关、瓷绝缘子等一次绝缘薄弱环节出现弧光短路、崩烧、击穿及放电等，发生干式PT铁磁谐振，熔断PT熔丝，致使生产装置非计划停产事故[3]。石油化工企业环境特殊，变配电设备普遍处于恶劣的运行环境中，如气体污染、腐蚀等。在生产装置界区内，化工气体的污染和腐蚀严重影响变电站的电气设备。在恶劣的运行环境下，设备绝缘水平明显下降，频繁出现放电和闪络，尤其是35kV金属铠装柜。因此，一次电气设备的事故发生率明显增加，易出现继电保护装置误动、拒动等问题，降低了电力系统的安全性和可靠性。而部分沿海、沿江的企业受多重不利因素影响，问题更加突出[4]。

2高压开关柜结构和性能

本次以KYN28A-12型金属铠装移开式全封闭开关柜为例，分析其结构和性能，如图1所示。开关设备整体由中置式可抽出部件即手车和柜体两大部分组成。柜体包括各种机构、电器元件、壳体、连线及二次端子等组成部分。开关设备具备母线联络、电缆进出线及架空进出线等功能。断路器使用VS1系列真空断路器，采用先进的微机综合保护装置，有遥调、遥信及遥控作用，并具备较好的灵活性和安全性。开关设备包括继电仪表室、电缆室、母线室及断路器手车室4个独立的隔室[5]。它们是主要的电气元件。每个隔室间都有标准的防护等级，其中电缆室、母线室及断路器手车室有泄压通道。设备使用的形式是中置式，扩大了电缆室的空间，可接入多路电缆。开关设备有联锁装置，可防止误操作，使用更加安全、可靠。仪表室门装有提示性按钮，通过提示防止误操作断路器。断路器手车在工作或者实验位置，断路器开始合分工作。合闸后手车不能移动，防止带负荷误操作，推拉断路器。当断路器手车处于断开和试验的位置时，接地开关实施合闸操作。当接地开关处于闭合位置时，断路器手车移动到工作位置，以有效防止带电误合接地开关，并防止关合断路器。当接地开关处于分闸位置时，无法打开下门和后门，进而防止误入带电间隔。当没有控制电压且断路器手车处于工作或试验位置时，不能合闸，只能手动分闸。当断路器手车处于工作位置时，二次插头被锁定。1.泄压装置；2.外壳；3.分支小母线；4.母线套管；5.主母线；6.静触头；7.静触头盒；8.电流互感器；9.接地开关；10.电缆；11.避雷器；12.接地主母线；13.底板；14.控制小线槽；15.接地开关操作机构；16.可抽出式水平隔板；17.加热装置；18.断路器手车活门；18二次插头；20.隔板（活门）；21.装卸式隔板图1结构图接地铜排是开关设备中安全、可靠的接地装置，可用于直接接地[6]。在电缆室内，接地铜排可贯通相邻的开关柜，并很好地联系柜体。整个柜体使用覆铝锌板拼联，处于良好的接地状态，从而保证运行操作人员的安全。

3高压开关柜常见故障和处理

3.1接地刀闸拒合。通常按不下主连锁压板时，会出现接地刀闸拒合故障。按不下主连锁压板时，操作人员会借助工具强行按下。虽然装上了操作手柄，但无法合上接地刀闸。此外，强行合上易损坏机构部件，较常见的是铸铝的轴承座碎裂、电缆室前门连锁杆变形等。处理这种故障的主要方法是修整连板端部，锯掉多余部分。为避免连板和柜体顶撞，修整端部成圆弧形。避免主连锁压板操作和主轴接触，调整接地刀闸操作的主轴的轴向串量。及时更换损坏的部件，并矫正变形的部件，若不能矫正需及时更换，避免扩大故障范围，在恢复性能后再运行。3.2接地刀主连锁压板按不下的原因。实际处理中，接地刀主连锁压板按不下与电缆室有关。电缆室前门关闭不严，电缆室前门和主连锁压板的连锁档未被门上的锁叉顶开。连锁档销在锁定位置阻挡了向下的路径。向上的连板存在问题，端部多余部分顶箱体，无法用手的力量按下去，故操作手柄装不上，无法进一步操作。这种故障的主要处理方法是调整好电缆室前门上的锁叉，保持高度平行于主连锁压板的连锁档，从而关好电缆室的前门，顶开档销和连锁档，固定好前门固定螺丝，使主连锁压板能自由活动。3.3110kVGIS组合配电装置的问题。早期110kVGIS组合配电装置的问题主要是液压操动机构泄压和打压频繁，部分存在三相母线短路、盘式绝缘子爆炸、防爆膜爆裂、PT间隔振动以及开关连杆断裂等问题。一些新建配电装置在交接试验中，电压升高时发出金属敲击声，随即出现过流跳闸。部分装置在改造中出现相关排列和现场不对应而导致返工的情况。这些问题的主要原因有制造工艺差、标准低、技术落后、材料性能差以及产品质量差等[7]。制造过程中，相关金属部件的加工精度差，未处理好金属毛刺，易在耐压试验中出现敲击声音。母线间隔内的金属微粒未清理干净或者清洁度不达标时，将埋下故障隐患。3.46kV、10kV和35kV金属铠装柜存在的问题。6kV、10kV金属铠装柜普遍存在的问题是，大电流回路开关动静触头的严重发热和额定容量下不能保障长期运行。由于开关柜崩烧，导致柜体发热而出现较大振动，进而发生重大设备事故。35kV金属铠装柜的主要问题是开关开断性能差、开断电流小、放电严重、整体质量较差以及推拉操作困难等。近年来，使用硅橡胶绝缘套和真空断路器，提高了35kV金属铠装柜的安全可靠性。对于6kV、10kV开关柜，柜内元件应具备良好的互换性。断路器应采用真空断路器，跳闸系统使用分励系统且带防跳装置。开关柜的柜架需使用高质量的镀锌钢板。所有部件的强度需能承受安装、运输及运行短路时引起的作用力。3.5机械故障。机械故障主要有操作机构故障和机械连锁故障。操作机构故障通常发生在限位点偏移的位置，若未控制好设备中的脱口半轴和扇形轮啮合量，将引起高压开关柜故障。过大的啮合量将增加脱扣阻力，导致卡死状态。处理这种故障需调整分闸连杆的长度和限位螺栓的长度。机械连锁主要是维持开关的正常使用性能，但在内部装置机械连锁会发生故障。因此，需结合机械传动，做好故障诊断排查工作。3.6分闸、合闸及跳闸故障。分闸故障有电气故障和机械故障两种。电气故障有线圈故障、开关故障及回路故障三种，需具体情况具体分析。其中，线圈故障是分闸线圈烧坏，导致焦味、冒烟；开关故障是红灯处于熄灭状态，无法实现分闸动作；回路开路故障主要是转换开关和相关部位断线，线圈不能得电。处理分闸故障时，先检测诊断整个设备的电压和电阻，然后处理故障。合闸故障主要是合闸线圈故障和防护故障。合闸线圈故障根本上是一种短路故障，会出现焦味和冒烟现象，可采取试送电的方式诊断，同时检测是否存在限位开关和线路故障。许多高压柜配备防护功能，合闸时经常出现位置开关不闭合的情况，导致电动合闸困难。处理时需适当调整开关手车，闭合限位开关得电。若保护动作不到位，可能出现跳闸问题。虽然高压开关柜设置有温度、瓦斯及过流等保护装置，但实际运行中会受多方面因素影响出现跳闸。正常状态为温度和瓦斯实行后出现相应的信号指示，继电器运行，红色提示运行。故障处理时需先降低负荷，防止二次跳闸。若变压器内部问题导致重瓦斯，需调整、修理变压器或者清除内部气体。3.7储能故障。储能机构的运行是通过电动机带动齿轮机构，拉伸弹簧。它的主要故障是电气故障。手动可以储能，电动则无法储能。电机发生故障易被发现，通常是绕组损坏、电机停止、出现焦味。处理这种故障需测量电机两端的电压和电阻，及时更换组件。行程开关发挥控制电机储能位置限位开关的作用。电机储能到位，断开高压柜的电源。处理故障时需先使用手动方法明确储能的具体位置。高压柜开关出现故障时，电路闭合困难，电机两端电压为零，设备将停止运转。此时，可使用万能表确定故障。3.8高压柜故障检测技术。机械故障是高压开关柜最常见的故障，主要是因为机械操作涉及的元器件多且复杂，许多细小的结构对维持设备运行具有重要作用。电力设备易受外界温度的影响，随季节的变化而发生各种故障。在高温、低温季节，拒动故障的发生率较高，技术人员或者操作人员需定期检查。导电回路故障的主要原因是接触不良，并随时间的推移，负面影响不断加重。尤其是隔离插头中装置的禁锢弹簧，由于温度高弹性下降，接触电阻不断升高而出现故障。检测时需通过各种性能测试调整好升温实验项目，并结合额定电流下的升温实验。确定绝缘水平是一项重要的工作。电压等级越高，绝缘水平越重要。因此，需适当提高绝缘水平，综合考虑经济消耗，促进设备的安全使用。检测绝缘水平需严密观察各个位置的运行状况，综合考虑运行状态、环境因素、过电压保护及绝缘性能等[8]。实际检测中，需考虑到即使在不同地方使用相同绝缘水平的产品也会有运行上存在差异，要综合考虑环境、过电压保护及老化等因素。

4石油化工企业高压开关柜操作注意事项和预防措施

4.1注意事项。每操作完一个步骤，需保证手车部件和开关柜处于正常状态，然后进行下一步操作。若遇到阻碍，则不能强行操作。安装和使用断路器时，不能用坚硬的物体撞击真空灭弧室的外壳。需定期维护断路器，清除表面灰尘，并定期在摩擦部位涂润滑油。不能随意更换和原型不一致的电器元件。检修时需检查主回路触头的情况，擦除动静触头上的陈旧油脂，检查触头是否损伤，是否出现镀层异常氧化的现象，同时检查弹簧力是否变化，并及时处理异常。检查各部分紧固件是否松动，并及时给予加固。检查辅助回路触头是否出现异常，并及时修整。随时巡查和记录设备的运行情况，发现设备异常声响或非正常发热等情况，需及时停电检修处理。另外，当断路器出现频繁跳闸时，经估算线路所带负荷超过定值时，需重新依据负荷计算定值，促使设备正常运行。如果指示灯不亮，通常是原件损坏，需及时更换。4.2预防措施。管理上，石油化工企业需建立健全开关设备管理体系，加强对高压开关柜的管理。实行全过程管理制度，总结高压开关设备事故的经验和教训，防止在运行各环节出现问题。加强对运行检修人员的培训，提高检修人员的技术水平，促使检修人员熟练掌握高压开关柜的性能和运行特点，以及检修和安装等技能。高压开关柜在断路器运行中出现操动机构异常、SF6断路器气体压力异常及限位开关接点状态异常等导致分合闸闭锁时，需坚决杜绝野蛮操作断路器。故障线路通过断路器强送，不管是否成功，均需严格、仔细检查。断路器开断故障电流后，需加强巡视检查。在开关设备运行巡视时，需观察部件连接处是否有过热、变色现象，开关绝缘子是否有裂纹，是否有异响、异味等。当断路器发生拒分时，需将断路器脱离系统，检查拒动原因并处理。当隔离开关倒闸操作时，观察动作情况，卡涩则不能强行操作，需分析原因进行处理。技术上，石油化工企业使用的高压开关柜应符合国家相关标准，且设备的交接验收也应符合国家和行业标准要求，严禁使用已明令停产、停用的设备。高压开关柜在新装和检修设备后，均需根据国家规范要求和标准检查和试验。连续运行的高压开关柜应定期按国家或行业标准进行检查和预防性试验。

5结论

高压开关柜是变配电设备中的重要电器设备，在石油化工企业中应用广泛。石油化工企业的电力系统运行环境特殊，要求高。技术人员和操作人员需根据规范、标准开展工作，采取全面的安全防护措施，定期检修和维护保养，减少故障的发生。

参考文献：

[1]孟繁辉，刘畅宇.探讨石油化工设备维修常见技术问题分析[J].当代化工研究，2016，（7）：142-143.

[2]张天军，张伟虎.10kV高压开关柜常见故障及对策分析[J].技术与市场，2015，（8）：213.

[3]何波.高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术研究[J].科研，2016，（11）：167.

[4]陈晴，叶江明.10kV高压开关柜故障分析与防范措施[J].电工电气，2017，（4）：68-69.

[5]温杰.关于10kV高压开关柜故障原因分析及解决对策的研究[J].山东工业技术，2015，（7）：189.

[6]巩大伟.高压开关柜常见故障分析与维护保障措施研究[J].工程技术（全文版），2017，（1）：00130.

[7]何雪，韩丽华.高压开关柜常见故障及处理方法[J].工程技术（引文版），2016，（8）：307.

[8]严智锋.10kV开关柜运行中的常见故障及处理措施研究[J].工程技术（全文版），2016，（8）：311.

作者:汪维 单位:南京扬子石化橡胶有限公