劉明

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司邯寶能源中心，河北邯鄲 056003）

引言

高壓開關(guān)設(shè)備在鋼鐵企業(yè)電力供配電系統(tǒng)中，起到集中和分配電能的作用，設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性對(duì)于各類生產(chǎn)設(shè)備用電關(guān)系密切，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)性的低電壓會(huì)造成大面積的生產(chǎn)停頓，并可造成重要設(shè)備損壞和聯(lián)鎖性反應(yīng)。然而，由于高壓開關(guān)柜采用了金屬鎧裝型式，普遍采用移開式中置小車和落地小車，其內(nèi)部導(dǎo)電部分，尤其是動(dòng)靜觸頭結(jié)合面在正常運(yùn)行時(shí)是無法直接觀察的，內(nèi)部發(fā)熱和放電情況不能及時(shí)掌握，為安全生產(chǎn)帶來隱患，某企業(yè)每年都會(huì)因該類設(shè)備缺陷而造成各類停產(chǎn)事故，嚴(yán)重威脅生產(chǎn)穩(wěn)定，是造成電力系統(tǒng)事故的一大原因。

因此，深入查找高壓開關(guān)柜內(nèi)部導(dǎo)電部分接觸情況，消除因接觸不良、發(fā)熱嚴(yán)重問題造成的動(dòng)靜觸頭缺陷，可以有效遏制該類事故的發(fā)生，提高供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)質(zhì)增效有十分重大的意義。

1 缺陷影響及成因分析

1.1 缺陷對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性的影響

高壓開關(guān)柜內(nèi)部缺陷，由于金屬鎧裝型式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部運(yùn)行情況無法有效觀察，尤其動(dòng)靜觸頭接觸面缺陷問題，其形成原因較為復(fù)雜。在部分電氣事故發(fā)生后，對(duì)受損設(shè)備進(jìn)行檢查并分析形成原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)因動(dòng)靜觸頭接觸不良，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱并不斷惡化，對(duì)長(zhǎng)期帶大負(fù)荷運(yùn)行的總降變電站及樞紐開關(guān)站電氣柜穩(wěn)定運(yùn)行造成直接威脅。因此，這種隱蔽性的缺陷，致使大電流長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱的累積效應(yīng)應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁嗟闹匾暋?/p>

然而，該類事故發(fā)生以后，由于需要及時(shí)恢復(fù)供電，短時(shí)間內(nèi)若來不及查明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障或具體情況排查不及時(shí)、不到位，又會(huì)導(dǎo)致類似的事故重復(fù)發(fā)生。這種因素如不能徹底消除，電力供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會(huì)存在隱患，嚴(yán)重威脅著鋼鐵企業(yè)的正常生產(chǎn)節(jié)奏。

1.2 缺陷形成原因探究

經(jīng)過多年來的電力生產(chǎn)實(shí)踐和故障情況分析，高壓開關(guān)柜內(nèi)動(dòng)靜觸頭各類缺陷的主要形成原因如下：

（1）負(fù)荷集中，電流偏大，發(fā)熱造成彈簧老化，觸頭接觸不良。

（2）建設(shè)初期遺留下來的設(shè)備缺陷，接觸面不夠，造成觸頭接觸不良。

（3）檢修過程中，不規(guī)范操作導(dǎo)致彈簧部分受損，造成接觸不良。

（4）送電操作過程中，開關(guān)小車推入位置不正，造成動(dòng)靜觸頭部分接觸。

2 缺陷問題的解決策略

2.1 對(duì)于負(fù)荷較為集中，負(fù)載電流偏大的設(shè)備

由于長(zhǎng)期發(fā)熱，累積效應(yīng)會(huì)造成觸頭表面氧化，彈簧過熱退火、彈力不足、張緊性能變差等情況，因而引起設(shè)備發(fā)熱程度集聚，易造成觸頭彈簧崩斷，形成電氣短路放炮事故導(dǎo)致觸頭甚至開關(guān)柜燒毀。主要措施如下。

（1）檢查彈簧形變、拉伸程度，更換老化彈簧。

（2）負(fù)荷電流過高時(shí)通過方式轉(zhuǎn)換，降低實(shí)際載流量。

（3）處理觸頭表面氧化層，進(jìn)行鍍銀處理，減小接觸阻值。

（4）具備擴(kuò)容條件的，通過改造增加觸頭容量。

（5）對(duì)于超大容量的開關(guān)設(shè)備，加強(qiáng)通風(fēng)散熱。

2.2 對(duì)于負(fù)荷不太大的設(shè)備

實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)熱程度偏離正常平均值，溫度明顯有差異的設(shè)備要進(jìn)行細(xì)致分析，詳細(xì)掌握相關(guān)資料，該情況較為復(fù)雜，容易忽略。此種情況是深層次缺陷潛藏的主要設(shè)備區(qū)域，是上述成因中第二種、第三種情況，主要改進(jìn)方案如下。

（1）檢查動(dòng)靜觸頭的接觸面，小于規(guī)定接觸咬合量的，列入設(shè)備改造范疇，進(jìn)行技術(shù)改造。

（2）檢查彈簧表面，有拉絲變形、過熱痕跡、發(fā)污損壞的彈簧，進(jìn)行同型號(hào)換新處理。

（3）彈簧材質(zhì)不佳或彈力、壓緊力不夠，進(jìn)行整體更換。

（4）動(dòng)靜觸頭同心度配合不到位的，進(jìn)行觸頭結(jié)構(gòu)調(diào)整。

（5）動(dòng)靜觸頭因緊固不到位，逐一加以緊固，保證接觸到位。

3 應(yīng)用案例

3.1 總降變電站實(shí)施情況

西區(qū)煉鋼變電站、鐵前變電站、原料變電站組織實(shí)施動(dòng)靜觸頭接觸缺陷排查以來，發(fā)現(xiàn)受損、發(fā)污劣化彈簧86條，安排焦化、1#燒結(jié)、2#燒結(jié)新增負(fù)荷倒換共3 次，更換動(dòng)靜觸頭4 對(duì)，處理大型配出柜因嚴(yán)重過熱觸頭粘連1 處，有效遏制了配電柜小車觸頭發(fā)熱事故的發(fā)生。

3.2 燒結(jié)余熱發(fā)電、1#2#TRT、1#2#干熄焦實(shí)施情況

燒結(jié)余熱發(fā)電、1#2#TRT、1#2#干熄焦共計(jì)5 個(gè)發(fā)電機(jī)出口，對(duì)并網(wǎng)斷路器、提升柜、聯(lián)結(jié)柜內(nèi)小車觸頭進(jìn)行縱向環(huán)節(jié)的全面排查，改造燒結(jié)余熱發(fā)電小間聯(lián)結(jié)柜內(nèi)移開式小車為裸露式隔離刀閘，徹底解決了該部位空間狹小，運(yùn)行溫度偏高的隱患。

1#、2#干熄焦并網(wǎng)開關(guān)及母排進(jìn)行了擴(kuò)容改造，并加裝通風(fēng)設(shè)施，有效解決觸頭、開關(guān)長(zhǎng)期過熱，發(fā)電負(fù)荷受限問題。

1#、2#TRT 在近3 年的運(yùn)行中，因設(shè)備質(zhì)量欠佳，無法適應(yīng)長(zhǎng)期發(fā)電負(fù)荷考驗(yàn)，更換了高質(zhì)量的ABB 開關(guān)，增加了動(dòng)靜觸頭容量，消除了設(shè)備發(fā)熱隱患，解決了觸頭過度劣化問題，避免了事故停機(jī)的發(fā)生。

3.3 西區(qū)1#、2#高爐泵站高配室實(shí)施情況

西區(qū)高爐水泵站電氣柜是老式伊頓中置柜體，該設(shè)備額定容量充足，負(fù)荷相對(duì)較輕，運(yùn)行電流不超過50 A，卻因一次短路事故，造成系統(tǒng)性低電壓，影響高爐生產(chǎn)。經(jīng)過全面排查，發(fā)現(xiàn)該批電氣柜遺留的部分安裝缺陷，動(dòng)靜觸頭接觸面積嚴(yán)重偏小，形成事故隱患點(diǎn)，在后續(xù)的排查中，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)4～6臺(tái)同類情況的柜體。整改措施：對(duì)2 個(gè)泵站的高壓電氣柜進(jìn)行全面改造，在靜觸頭盒增加銅質(zhì)墊塊，延長(zhǎng)動(dòng)觸頭125 mm，增加接觸面積70%，集中消除了該配電柜缺陷，保證了高爐泵站的安全運(yùn)行。

3.4 高配室總體實(shí)施情況

經(jīng)過對(duì)西區(qū)能中32 個(gè)高配室，640 多面電氣高壓開關(guān)柜的全面排查，共計(jì)1.5 萬條彈簧，共處理中置式小車動(dòng)觸頭觸臂壓緊彈簧問題350 多個(gè)點(diǎn)，約占總數(shù)的2.3%，消除了設(shè)備隱患，有力地保障了高壓電氣配電柜的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 缺陷改進(jìn)后的效果

經(jīng)過對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行深入、全面的隱患排查，提高了高壓開關(guān)柜運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)一步消除了由高壓開關(guān)柜發(fā)熱引發(fā)電氣事故的隱患，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電、減少事故危害，起到了明顯的效果。

（1）大負(fù)荷高壓開關(guān)柜運(yùn)行溫度穩(wěn)定，溫升控制在較低的水平（見表1）。

表1 2021年3月主要高配室電氣設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) ℃

表1 數(shù)據(jù)表明，在環(huán)境溫度為25 ℃ 附近時(shí)，最高溫升為30 ℃，最低的僅為11 ℃。而2018 年、2019年同期值，干熄焦、燒結(jié)余熱、煉鋼站及鐵前站設(shè)備結(jié)點(diǎn)最高溫度均達(dá)到75 ℃ 以上，溫升在50 ℃ 左右。兩者相比較，目前的高壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀況得到明顯改善，效果良好。

（2）高壓開關(guān)柜故障次數(shù)減少，緊急停電停機(jī)處理故障的時(shí)間大幅降低（見表2）。

表2 近3年故障停電時(shí)間統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)束語

鋼鐵企業(yè)電力供配電系統(tǒng)規(guī)模大，負(fù)荷集中度高，大量中置式高壓柜的集中使用，使原本占比不超過2%的動(dòng)靜觸頭的缺陷，給系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來重大影響。每年由動(dòng)靜觸頭缺陷引發(fā)的電力事故時(shí)有發(fā)生，造成的生產(chǎn)損失大。因此對(duì)于高壓配電柜動(dòng)靜觸頭接觸不良問題，需要從多方面、多手段、長(zhǎng)時(shí)間地審視摸索，采取有效措施，為生產(chǎn)用電保駕護(hù)航。