低壓抽屜式電機控制柜運維常見隱患及預防方法探討

賈東輝

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300451)

在工業(yè)生產過程中，配電系統(tǒng)中的電機控制單元在其中起著重要的作用，連接在配電系統(tǒng)和設備之間，承擔著設備供電、啟停、監(jiān)控、報警、保護等責任，為了便于維護、保養(yǎng)、統(tǒng)一管理，通常采用集中安裝的方式進行，中大型企業(yè)會配置規(guī)范的配電間，并根據企業(yè)設備的規(guī)模程度，配置足夠的控制單元，且多采用低壓電機控制抽屜單元，因其占地小、安裝緊湊、經濟實用等特點，被廣泛使用。

海上某油田低壓設備控制單元采用400 V 抽屜式電機控制單元，共計549 個單元。抽屜柜在線時為推進模式，通過動觸頭插接到母排的靜觸頭上供電。抽屜柜在線使用時，為了避免造成啟動時的誤抽出，通常會設計機械、電氣等相關聯鎖來保障操作者和用電安全等，由于采取抽屜柜疊加、緊湊方式安裝，也造成了在運行期間的維護困難，發(fā)現問題和隱患存在滯后性，隱蔽性更強，不易發(fā)現問題和處理，從而造成電氣火災隱患。為了盡早發(fā)現該類型控制單元的問題及隱患，本文將多年生產運行實踐中如何避免和及時發(fā)現該類設備隱患問題的運維方式、方法予以總結，與讀者交流探討。

1 初始檢查

一般而言，抽屜式的電機控制單元在多年的發(fā)展演變中，都有較為成熟的設計原理，在設計和保護上也較為簡單。雖然原理設計上問題較少，但在設計與現場設備參數的實際匹配上，及在廠家生產和裝配過程中卻常出現問題，因此初始檢查是尤為重要的。常見問題歸納如下。

1.1 抽屜控制單元的測試

在初期投運期間，要徹底摸清控制原理，測試完成單元所有功能，特別要注意與外界關聯設備的聯調，如：ESD 是否可以正常觸發(fā)跳閘；跳閘是否準確；相關聲光報警是否可以進行就地、遠傳反饋等。我們通常會疏忽這方面的調試，從而造成后續(xù)長期運行出現報警時，無法及時提示現場值班人員，導致事故擴大。

1.2 控制單元設計與實際控制功率不匹配

以往排查中也常發(fā)現電機額定功率超過設計值的情況，如未及時發(fā)現長期運行容易造成元器件壽命縮短發(fā)熱或保護失效等情況。如：

①現場設備實際功率大于設計主控元件及線路，造成線路整體發(fā)熱過載。

②熱繼電保護器調節(jié)過大，造成電機超保護范圍。

③主接觸器選型接近額定電流，隨著吸合頻次的增加，造成接觸器接觸面減少，逐步發(fā)熱燒壞元器件等(圖1)。

圖1 控制單元主線路截面積過小發(fā)熱Fig.1 Heat generation caused by too small crosssectional area of main circuit of control unit

1.3 元件裝配錯誤，線路壓接部位松動

抽屜柜在工廠批量生產過程中易出現檢驗疏忽或檢測不到位的情況發(fā)生，如：

①缺少墊片、動觸頭缺少插接片等情況。

②線路壓接部位松動、安裝不到位、線路螺絲扭矩不到位(圖2)。

圖2 動觸頭插接片壓接不良造成A相過熱Fig.2 Overheat of phase A caused by bad crimping of plug-in piece of moving contact

1.4 主斷路器的校核

主斷路器在該類型控制單元起到最后的過載、短路、欠壓等相關保護，是抽屜柜的最后一道保護關卡。通常這類斷路器的過載、延時可以通過設計的保護模塊等進行調節(jié)，但調節(jié)后的值并不能確認為實際動作值，需要進行校驗確認。由于數量眾多，常常受到忽視，造成保護失效、精準降低等情況，甚至造成越級跳閘，從而釀成電氣事故或更高級別停電情況。

2 運維中的檢查

在配電抽屜柜投入運行后，由于工業(yè)生產連續(xù)性等特點，整體的配電系統(tǒng)停電維護并不能隨時進行，如何在運行中保障抽屜盤柜的持續(xù)、健康穩(wěn)定運行，檢查是非常重要的一個環(huán)節(jié)，但如何查出潛在的風險和隱患并及時排除更是關鍵所在。

2.1 常規(guī)檢查及預防性維護

在常規(guī)檢查和維護時，要特別注意每個抽屜柜的三相電壓、電流參數的變化情況、絕緣情況等。定期進行設備倒運，抽出抽屜單元，針對內部主回路和控制回路進行逐一檢查、緊固和調整，觀察線路的顏色是否有氧化變色等情況，初步進行判斷，同時對熱保護繼電器、斷路器等保護元件進行測試，達到最佳狀態(tài)。

2.2 人員巡視檢查

配電間通常按照國家標準都會配有相應的煙霧、熱探頭等設備來監(jiān)測房間火災情況，也會配有相應的滅火系統(tǒng)，但電氣火災的形成初期多為陰燃、過熱，產生輕微的焦糊味道，此種微量的氣體不足以驅動火氣系統(tǒng)報警。為了提前發(fā)現此類問題，針對無人值守的配電間，可采用操維人員相結合的方法進行半小時巡檢或1 小時巡檢輪回制，加強這方面的管控補充，同時也可以在雨季檢查房間是否存在水浸等常規(guī)探頭無法監(jiān)測到的情況。

2.3 元器件的定期更換和修復

在自動化控制中，多存在自動啟停設備，此類設備要特別注意主回路上的接觸器，可以通過計算每天的啟動次數來推算出其吸合頻次，提前考慮壽命周期。另一方面特別是控制通斷大電流的接觸器，隨著每次的吸合，觸頭間的接觸面積會在每次吸合的過程中存在拉弧現象，使接觸面燒蝕而減小接觸面積。以上這兩種情況都需要提前考慮修復和更換接觸器觸頭，來保障此類設備的長期穩(wěn)定運行。

2.4 故障處理后的“回訪”檢查

在配電系統(tǒng)長期運行中，發(fā)現并解決問題屬于常見情況，根據每個工人的經驗和技術水平，其處理方法也各有不同，有時常會出現一些問題剛解決，沒有多久問題再次出現的情況或伴隨更為嚴重的次生故障。在這些年的電氣設備管理中，針對故障處理后的最為關鍵的執(zhí)行步驟就是“回訪”，通過對故障處理后的運行情況、溫度、機械結構、電氣性能等進行整體后評估，采用該方法曾多次避免過電氣設備故障引起的次生故障，能夠有效降低故障再發(fā)生率。

2.5 倒運即熱成像檢查

由于抽屜柜單元的緊湊和相對封閉性，運行中如對柜內溫度進行檢查確實存在困難，很難發(fā)現初期問題。通過這些年的摸索，根據溫度降溫的滯后性，現場在定期倒運設備時，采取斷電后立即抽出的形式開展熱成像檢查，掃測柜內元器件及線路情況，當現場設備單元較多、人員受限時，也可以著重檢查大功率設備單元，因該類設備電流較大，更易出現問題。通過3 年多的實際應用其效果顯著，使用此方法曾連續(xù)多次查出問題設備[1]。

3 新技術在配電系統(tǒng)中的應用

針對配電抽屜柜系統(tǒng)的運行弊端及這些年此類設備造成的故障、損失等，相關的創(chuàng)新優(yōu)化、科技技術也逐步受到重視，輔助現場設備管理。

3.1 導軌巡視機器人

安裝一個集成攝像、溫度、煙氣等多功能為一體的設備，通過導軌完成對配電設備的巡回檢查、參數記錄，在巡視過程中可完成電氣參數掃測記錄、熱成像、煙氣情況等，可大幅度降低現場人員勞動強度，且安全可靠[2]。

3.2 早期空氣采樣火災預警系統(tǒng)

通過多點安裝吸氣式火災探測器，監(jiān)測每一排配電柜發(fā)熱的早期及各階段所產生的次微粒，達到提前預警的效果[3]。