陈 朋

（湖南华菱湘潭钢铁有限公司宽厚板厂， 湖南 湘潭 411101）

1 高压柜的概述

湖南华菱湘潭钢铁有限公（以下简称湘钢）某厂LF 炉建于2004 年，根据总体设计结合现场工况要求以及设备选型等因素，配置2 套KYN10－40.5（Z）型铠装移开式金属封闭式开关柜，主断路器为ZN65A-40.5 型真空断路器。该高压柜由角钢和金属薄钢板焊接而成，配备进线柜、隔离柜、PT 柜、断路器柜、保护柜等单元，断路器柜柜内用接地的金属隔板按功能分割成4 个独立隔室：即手车室、主母线室、电缆室和继电器室等。

2 设备运行状态

自2004 年投产已运行10 a，设备部分绝缘老化，因电炉变压器反复停送电的工作性质，断路器频繁操作，故障频发，对生产影响较大，主要存在如下缺陷：

1）柜体为2.5 mm 厚的钢板，易变形，安全等级低，如：柜门无法关闭严实，小动物防护不到位，柜门辅助开关信号不稳定；五防功能不全。

2）部分活动机构工艺较为粗糙，精度差，如：PT柜和断路器柜防护门相继损坏，PT 小车和断路器小车定位精度差，小车已在试验位或工作位但手柄装置无法放松或锁定，需来回操作几次。

3）保护系统虽然采用西门子综合保护装置，但显示装置为信号继电器，存在误动或拒动的情况，且该信号继电器动作表现不显眼，容易漏读；断路器无位置信号指示，无储能状态指示等。

4）图纸乱，因该套系统施工阶段工期紧，边施工边改造，造成图纸更新不及时，与现场部分实况不符。

5）真空断路器触头为鸭嘴式，动静触头出现过接触不良或上下错层连接等，均造成过短路放炮事故。

6）根据表1 分析可知，该套装置的主要故障集中在真空断路器上，主要故障点为断路器操纵机构和触头，事故损失较大。

表1 近5 年故障统计

3 改造方案比选

根据当前设备缺陷及故障综合分析，对该套高压柜改造迫在眉睫，但是在考虑整体改造还是局部改造内部存在争议，现从工期、费用、功能、维护等方面对两套方案进行优劣分析。

3.1 整体改造

1）整体改造将现有旧的高压柜整体置换，高压柜地基基础改造，一次、二次系统全部重新设计，主要的工作有：旧柜拆除，新柜安装，一次进线重新做头，一次出线铜排加工，通讯和控制电缆拆接线等，工期约4 d，费用约110 万元。

2）整体改造的优点分析。设备完整：该方案整体置换成套高压柜，柜体之间衔接牢靠，兼容性好，美观；功能优化：该方案可将当前隐患全部消除，且在五防、综保等方面进行优化改进；便于维护和排故：整体改造后，图纸整合，备件统一，方便设备检修和故障排查。

3）整体改造的缺点分析。前期工程量大：需吸收和消化当前所有的设备图纸再进行优化设计，包括高压供电系统图、原理图、MCC 图纸、PLC 图纸等等，设计、制造、施工等工期均偏长；费用高：整体改造因设计时间长，施工工期长，直接工程费用较高，且对生产产量影响较大，综合费用高。

3.2 局部改造

1）局部改造即其他柜体功能和位置不变，仅对断路器柜进行改造，对一次进行利旧改造，二次回路重新设计。主要的工作有：断路器柜一次母线改造、控制小母线拆除，二次系统设计（包括保护系统），控制电缆接拆线，工期约36 h，费用约40 万。

2）局部改造的优点分析。工期短，费用低，性价比高。因改造工程量小，施工工期短，综合费用低，可达到消除设备隐患，功能优化的目的，综合性价比较高。

3）局部改造的缺点分析。不利于维检：局部改造，势必会造成多套图纸、多类设备、多种备件、多个接头等，对日常维检、备件准备、故障排查造成一定的负担；功能不够完善，易产生新的缺陷：局部改造虽然消除了断路器柜的缺陷，满足了现场的工艺要求，但新旧系统在外形尺寸、二次接线、一次母线、保护功能等多方面是利旧改造，易造成新的隐患，如：外形尺寸不合，造成孔洞封堵不严；一次母线存在管形和矩形两种，造成新的接头；控制电缆多，需一一校验，与新系统一一对应，稍有差错，会导致工期延长；专业技术能力要求高：局部改造，需将原有的控制电缆需全部对接到新系统，技术人员需消化吸收高压柜新旧图纸、PLC 图纸等，对专业能力要求较高。

综合分析钢铁市场形势、检修费用、工期等，结合两套方案的优劣（见表2），最终采取局部改造方案，局部改造有超高的性价比：产量影响小，工期短，费用低；提高技术人员综合能力：通过参与此次改造，培养技术人员的专业技能和协调、管理等能力，为其他类似项目的改造积累经验。

4 经济改造的方案和实施

4.1 具体方案

根据局部改造方案，即用ZS3.2 型开关柜替换掉在线的真空断路器柜，配套VD4 型真空断路器，采用iVD4 智能方案，附带在线测温功能。

表2 两套方案分析

4.2 施工准备

1）工器具准备。通用工器具准备（套筒、内六角、35 kV 验电笔、接地线、电工通用工具等），专用工器具准备（铜排冲孔装置、电焊机、千斤顶、液压剪、液压车等），试验用工器具准备（综保试验装置、直流电阻测试仪、交流耐压装置等）。

2）备件确认。备件拆封，外观检查，零部件检查及试验，断路器试验，控制电缆打点等。

3）图纸准备。将本次检修相关的PLC 图纸、老图纸、新图纸、MCC 图纸等相关的图纸、资料等准备好。

4）其他工作。高压检修两票，施工安全交底，停机时间，施工人员等工作提前落实。

4.3 方案实施

在做好停电、安全交底等安全措施后，按照施工方案和步骤依次实施：拆除旧柜体，二次电缆拆线及标识、一次铜排、柜体等拆除；新柜体安装，基础槽钢焊接、柜体安装、柜体焊接、柜间封板及接地；母线加工和二次电缆接线，母线加工及安装、二次电缆接线、综保装置安装及调试等；调试及试验，电缆打点、试验分合闸、连锁和信号测试、一次母线耐压、继保试验等；送电试车，检查验收、送电试车、跟踪运行等。因施工准备工作较为充分，工期较计划工期提前约2 h，施工过程较为顺利。

5 改造后运行情况和改造实施总结

改造实施后，经过3 年多的运行跟踪，运行稳定，未再出现过断路器故障，但仍有少量缺陷，如：柜体间拼缝密封不严，易进灰；部分反馈信号混乱或错误；二次电缆芯线标识不清；继保系统误报漏报事故；高压柜保护回路复位无效等。

5.1 典型故障简介

1）继保系统误报漏报事故：2018 年3 月点检发现综保装置报“过流速断”，但信号继电器无任何指示，HMI 无报警记录，经查询HMI 历史电流、电压数据，综保装置动作是因为合闸涌流冲击，动作正常。联系继保试验人员对该套高压柜进行继保试验，发现“过流速断”保护只有动作，无信号，存在漏报；“一次过流”保护有动作，但信号继电器报“一次过流”、“过流速断”，存在误报。经查询综保装置说明书及比对图纸发现是新高压柜厂家在继保系统设计中存在失误，把综保装置过流速断的DO 信号电缆接到DI端子，将电缆进行改接后，再次试验，动作和信号均正常。

2）反馈信号混乱：2017 年6 月，35 kV 油式变压器试验，在对瓦斯继电器进行试验时，高压柜信号继电器报“变压器压力释放”、“变压器重瓦斯”，HMI 画面报“重瓦斯”，经查询图纸和现场接线，为施工时接线错误导致。

5.2 改造总结

虽然改造后未在发生过故障，但潜伏的隐患却不少，经过陆续整改、改进，设备缺陷逐步消除，进入了稳定运行阶段。结合此次改造，需考虑以下几个方面：设备管理人员能力要全面，电力、自动化等都要会、都要懂；加强对国家标准的学习，要知其所以然，继保试验不仅仅关注综保装置，更多的应关注信号继电器状态、HMI 故障记录等。

6 结语

通过这次改造，在原高压柜、地基基础、二次电缆等不动的情况下，仅更换断路器柜，即可达到设备稳定运行的目标，具有施工工期短、费用低、质量高等特点，又使现场技术人员得到锻炼，积攒经验，综合效益明显，可为同类型设备改造项目提供参考。