热力配电柜故障分析及升级改造

张 胜

(广东省韶关粤江发电有限责任公司，广东，韶关 512132)

0 引言

热力配电盘是集断路器、母线、交流接触器、中间继电器、热继电器、控制线路等电器元件于一体的设备，为被控设备提供动力电源、控制电源及控制回路配置，实现开关抽屉、就地控制、CRT操作、DCS逻辑控制等功能。配电盘作为电力系统中较为重要的成套设备，其运行和维修关系着供电系统或机组运行的稳定性和可靠性，以及人身和设备安全，严重时还可能引发事故。

某电厂10号机组(330 MW)机侧电动门配电柜为早期投运设备，设备老化严重，缺陷多，而该机组热力配电盘担负着100多台电动阀门的电力电源和控制方式，控制着各种容量的电动门电机达127台，因此，该热力盘的健康水平直接关系着该机组的安全出力。若设备故障严重，甚至可能直接造成停机。

以下针对该电厂早期投运的低压热力配电盘的经常性故障，开展原因分析，并提出若干技术改造措施，旨在提升相关设备的先进性和可靠性。

1 存在问题

1.1 抽屉柜严重老化

某电厂10号机组机侧电动门抽屉柜2001年投运，使用寿命快到期限，设备老化严重，不少重要电动门的控制抽屉故障频发，严重威胁机组的安全运行。

机组机侧电动门抽屉柜内部插件老化，其中许多插件接触不良；抽屉柜活动齿轮磨损、卡涩，不少抽屉电源不能正常投切；总电源抽屉内设备老化严重，开关投切不灵活，供电可靠性不高；抽屉柜内部继电器、接触器等元器件老化严重，需大面积更换；抽屉柜外观腐蚀严重，柜门活动不灵，存在脱落风险。

1.2 热力配电柜老化

该机组机侧电动门配电柜投运的两组配电柜已使用21年，设备老化严重，缺陷非常多。

(1) 配电柜内部插件老化，很多插件接触不良。

(2) 配电柜抽屉活动齿轮磨损、卡涩，多台重要电动门的开关抽屉开关活动齿轮不能正常投切。

(3) 配电柜外观腐蚀严重，柜门活动不灵，存在脱落风险，且柜背面成块固定安装，运行中背面母线带电，一般不揭开，不得不揭开时，需特别小心防止触电，不利于设备检修及巡视工作的开展。

1.3 配电方式落后

配电柜配电方式设计落后。两组配电柜配电方式为每组配电柜的电源母线由每个热力配电盘背面位于中间3个母线支柱支撑并排布置，背面柜门采用螺栓固定门柜，维修背面布置的部分控制设备时需要揭开柜门，揭开柜门时容易造成金属物或维修人员触及母线，容易造成触电或设备事故，在设备运行过程中非常不利于检修工作的开展。

1.4 开关抽屉陈旧

开关抽屉内部为老式设备，继电器、接触器、按钮指示灯等元器件老化严重，抽屉柜内塑料带孔隔板经常移动引起拉送抽屉经常卡涩；抽屉断路器连接脱扣器部分经常移位，造成开关失灵或抽屉电源不能正常断合，需大面积更换；开关抽屉内背后连接控制回路的中间过渡端子经常松动、接触不良，造成设备控制失灵，曾出现过运行中一台电机的7.5 kW凝汽器电动头顶爆故障，影响机组出力。

1.5 设备隐患

设备运行中多次出现CRT远程控制失灵现象，检查热力配电盘至电子间DCS控制柜的控制电缆，发现DI输入控制线和DO输出控制线有短接现象，基本上是遇到一起处理一起，采用备用芯进行更换处理，未发现设备真正隐患，未做出彻底处理。该热力盘共127条DCS控制电缆，热力配电盘至电子间DCS控制柜的控制电缆这段单支线存在不同程度破损，未及时处理，破损进一步加大；若大面积破损的单支线发生短路或接地，极易使正常线路短路，引起火灾，出现配电柜大面积烧毁设备，也可进一步引起电子间DCS控制卡件烧毁，进而导致火灾及其他事故。

每组配电柜配置的热力配电盘电源由该组配电柜总电源供给，每个热力配电盘电源在背面垂直布置且由透明绝缘板隔离的电源小母线分配给对应电动门抽屉，背面柜门可随意开启，检查维修方便。

2 设备升级改造

2.1 必要性

热力配电盘继电器、接触器、断路器、中间继电器、控制线路等电器元件为早期产品，投运时间长，虽然在日常故障消缺中已经更换使用了部分知名品牌，但绝大部分旧电器元件仍在使用中，设备存在不同程度老化，导致设备故障频繁。

该机组机侧电动门抽屉柜为早期投运设备，设备老化严重，配置元件也多为早期产品。为了解决该机组机侧电动门抽屉柜缺陷多、电动执行器现场接线方式落后、接线端子出现老化锈蚀等问题，有必要更换giant机组机侧电动门抽屉柜。

2.2 可行性

该项目从现场配置设备的技术参数着手，选用目前性能比较好的电器产品；重新合理设计热力配电盘内设备配置，选择费用合理、有资质且信誉高的承包方；利用该机组大修期间完成机侧电动门抽屉柜两组新电动门抽屉控制盘柜的配置，并在原址位置更换安装；采用单独抽屉式电气控制设备，经过技术论证完全可行。

2.3 改造方案

基于相关设备长期维护记录，结合考虑现场机侧电动门的型号和规格，在原有配供柜供电方式基础上，重新设计该机组机侧电动门1～7号热力配电柜，并制定相关技术改造方案。

(1) 按照现场热力配电盘的电动门抽屉所控制设备，配置断路器、交流接触器、中间继电器、热继电器等主要电器元件，需满足生产技术要求。

(2) 拆除原来的两个电动门抽屉控制盘柜，并在原位置安装两个新的电动门抽屉控制盘柜。

2.4 主要电器元件的选择

(1) 抽屉总电源空气开关(塑壳断路器)选用ABB T系列(S塑壳的升级版)、施耐德NSX系列或西门子3VL系列产品。

(2) 抽屉空气开关应具有可调脱扣电流功能。

(3) 电动门电源自动切换空气开关应选用ABB系列、施耐德NSX系列或西门子3VL系列产品。

(4) 二次部分主要元器件要求配置目前国内外先进产品。

(5) 柜内控制导线要求采用铜导线，截面积不小于1.5 mm2，导线的所有连接不能采用焊接方式。

2.5 热力配电柜配置要求

统计现场机侧电动门的电机容量，在原有配供柜供电方式基础上，从安全性、合理性等方面着手考虑，重新设计10号机组机侧热力配电柜。以现场热力配电柜的电动门抽屉所控制设备为准，配置断路器、交流接触器、中间继电器、热继电器等主要电器元件且要满足生产技术要求。

柜内主要电气元件需要满足推荐使用的系列产品要求，最终型号根据施工图纸确定，配电柜电源母线要求配装绝缘热缩胶套，其中一台一体化电动门需加装中间继电器，其他一体化电动门仅需要配置供电抽屉，其反馈状态由接线端子转接实现。抽屉空气开关具有可调脱扣电流功能，热力配电柜配置及电动门抽屉所控制的设备需要满足相关技术性能要求。

2.6 配电方式要求

2组配电柜电源抽屉设计需满足原有供电方式，且断路器(空气开关)、带灯按钮、连锁开关、交流接触器等技术参数及性能需满足现场生产要求。配电柜热力配电盘总电源母线需重新设计和布置，要求方便运行和检修人员工作并确保安全可靠。

2.7 开关抽屉要求

原抽屉式配电柜柜内隔板采用塑料带孔活动隔板，新配电柜框架及外壳采用的是金属隔板，外壳材质为钢板或不锈钢板，厚度不小于3 mm，柜内隔板采用不锈钢板带孔固连隔板。进出线回路的电器元件也均安装在可抽出的抽屉中，构成能完成某一类供电任务的功能单元。功能单元与母线或电缆之间，用接地的金属板或塑料制成的功能板隔开，形成母线、功能单元、电缆3个区域，每个功能单元之间也要有隔离措施。

3 设备改造措施及效果

热力配电盘集动力电源、配电、控制回路电气设备于一体，设备设计配置不合理和工作环境存在故障隐患，会引发设备故障，甚至人身事故，陷入生产被动的局面，也会给事故原因查找和处理带来障碍。在对该机组热力配电盘电气设备问题的分析基础上，提出了以下解决措施，完成对早期热力配电盘不合理部分的改进，并取得了良好的实施效果。

(1) 配电盘总电源空气开关、电动门抽屉空气开关、交流接触器、热继电器和中间继电器采用施耐德NSX系列产品。

(2) 两组配电柜中，每组配电柜的电源母线由原来背面中间布置改为柜顶布置，每组配电柜配置的热力配电盘电源由该组配电柜总电源供给，每个热力配电盘电源在背面垂直布置且由透明绝缘板隔离的电源小母线分配给对应电动门抽屉，背面柜门可随意开启，方便检查维修。

(3) 针对热力配电盘内DCS至抽屉的控制线路绝缘外皮出现严重皲裂和破损的问题，采用2 mm2或2.5 mm2绝缘套管作穿管护套处理，解决了多次电缆故障造成热力设备失控以及极易造成电力设备短路进而引起火灾的事故隐患。

(4) 电动门抽屉(一体化门除外)仍采用开、关、停指示灯按钮控制，抽屉开关采用试验和投运2种位置操作。

4 结束语

通过完成对早期热力配电盘不合理部分的改进，进一步了提高配电设备安全可靠性、稳定性、先进性，具有实用、借鉴价值。改造完成后，设备故障发生率大大降低，取得预期效果的同时，减少了运行和检修人员的工作量及职业健康风险。