變電一次設(shè)備機構(gòu)箱模塊化改造方法

林志鵬，李海賢，馮錦文

（廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

0 引 言

隔離開關(guān)、斷路器等一次設(shè)備廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，其電氣一次導(dǎo)流部分由相應(yīng)的機構(gòu)箱去控制動作，這就對機構(gòu)箱內(nèi)元器件的可靠性有極高的要求。當設(shè)備運行年限長、動作次數(shù)過于頻繁、運行環(huán)境惡劣或操作不當時，就容易發(fā)生機構(gòu)箱內(nèi)機械元件或電氣元件損壞?，F(xiàn)階段，變電站內(nèi)各類型機構(gòu)箱由機械元件與電氣元件混合組成，箱內(nèi)結(jié)構(gòu)與二次接線極為復(fù)雜，不便于事故搶修與故障排除[1]。為了提高設(shè)備檢修與事故搶修的效率，在對多批次、多型號的機構(gòu)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行研究后，本文對變電站內(nèi)各類型一次設(shè)備機構(gòu)箱的模塊化改造思路加以分析，并提出相應(yīng)的解決方法。

1 設(shè)備維修現(xiàn)狀

目前，變電站內(nèi)斷路器及隔離開關(guān)的機構(gòu)箱種類眾多，部分設(shè)備運行年限過久且難以找到相同規(guī)格型號的備品代替，相關(guān)圖紙存在遺失的可能，無疑增加了維修的難度。在完成電器元件的更換后，需要檢修人員、繼保人員、運行人員多方配合來驗證二次回路的準確性和設(shè)備的各項運行性能，任何一方缺席都會造成工作時間延長，存在延誤送電的風險[2]。

機構(gòu)箱大修的普遍方法是先由工作人員在變電站內(nèi)根據(jù)圖紙核對現(xiàn)場，出具二次措施單后對各電器元件逐個解線，解線后對裸露的導(dǎo)線進行包扎，方可拆除機構(gòu)箱內(nèi)各零部件。復(fù)裝前，同樣根據(jù)二次措施單對接線進行恢復(fù)?，F(xiàn)有的各類斷路器及隔離開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)部接線密集，為了內(nèi)部走線美觀，在機構(gòu)箱內(nèi)大量使用扎帶等對電線進行綁扎處理，無論是檢查維護還是二次回路工作均需花費較長時間進行解線拆線作業(yè)。受變電站內(nèi)工作環(huán)境、辦理工作票的進程等因素影響，更換時長不可控，工作量大幅增加，同時還影響到其他作業(yè)進度。

現(xiàn)階段，隔離開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)常見故障有電機燒毀、接觸器損壞、輔助開關(guān)損壞等，多表現(xiàn)為二次元器件老化故障，少部分體現(xiàn)為機械零部件出現(xiàn)金屬疲勞、配合不當?shù)取Ｓ捎诟綦x開關(guān)長時間運行在高電壓、強電場或日曬雨淋的開放環(huán)境中，無法避免箱體內(nèi)部積熱導(dǎo)致密封膠圈老化，當膠圈老化超過一定程度時，容易造成防潮措施失效，潮氣在電氣元器件內(nèi)導(dǎo)線駁接部位凝結(jié)，造成線路不通、電線發(fā)熱等隱患，大大降低電氣元器件的運行壽命。這些隱患長時間累積，往往會導(dǎo)致隔離開關(guān)在電動運行時回路失效，具體表現(xiàn)為機構(gòu)拒動或動作阻塞[3]。

在現(xiàn)有設(shè)備的運維條件下，無論是零部件更換還是機構(gòu)箱整體大修，均需要檢修人員和繼保人員同時到場配合，完全無法避免作業(yè)中的干擾。對于緊急搶修來說，時效性根本無法得到保障。

2 機構(gòu)箱模塊化改造思路

對于隔離開關(guān)的檢修，一種理想的方式是先將容易老化損壞的分合閘接觸器、熱繼電器、行程開關(guān)、分合閘按鈕以及轉(zhuǎn)換開關(guān)等全部集成于一體式控制面板模塊內(nèi)，然后將舊機構(gòu)箱內(nèi)的二次線路改造集成為航空插頭線纜，通過航空插頭拔插的方式連接控制面板模塊與輸入電源、電機、輔助開關(guān)等，實現(xiàn)接線的集約化。當需要緊急搶修時，只需要拔下航空插頭就可以斷開相應(yīng)模塊之間的連接，直接就地更換疑似損壞模塊，從而實現(xiàn)先換后修、優(yōu)先保證供電的目標。理想的隔離開關(guān)機構(gòu)箱維修流程如圖1所示。

圖1 隔離開關(guān)機構(gòu)箱理想維修流程

對隔離開關(guān)的二次回路進行改造，盡可能將各類電路元器件集成為一個電機控制器單元，通過控制器單元來實現(xiàn)驅(qū)動隔離開關(guān)電機工作，并采集隔離開關(guān)的位置信號。在不同功能板塊之間通過特制的航空插頭實現(xiàn)電氣連接，以達成各模塊互不影響、拔插更換的效果。將與控制回路有關(guān)的大部分元器件盡可能集成在電機控制器單元中，其余元器件與控制器單元之間通過易于拔插的航空插頭來實現(xiàn)二次回路之間的連接。在變電站現(xiàn)場，當隔離開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)出現(xiàn)故障導(dǎo)致隔離開關(guān)無法動作時，如果出現(xiàn)人員調(diào)配困難、無法快速定位并排除故障，可以先考慮整體更換控制器單元來進行故障快速處理，將損壞的功能模塊直接拆下來并帶到條件與人員充足的檢修中心進行修理[4]。

這種模塊化的改造方法帶來了設(shè)備檢修流程上的優(yōu)化和安全性能上的提升，無須繼保人員配合在站內(nèi)開展二次回路排查工作，避免了復(fù)雜的工作流程與作業(yè)空間交叉。此外，設(shè)備缺陷得以快速解決，能夠及時恢復(fù)送電，減少了負荷損失和經(jīng)濟損失。在故障模塊更換后，檢修人員可以立即開展下一步的隔離開關(guān)試分合操作與分合閘行程調(diào)整工作，無須擔心二次回路走線美觀、二次回路漏電等對操作帶來的影響。

對于斷路器機構(gòu)箱維修，目前采用的是整體拆除機構(gòu)箱并運回無塵車間進行檢修的方式。該方法需要在現(xiàn)場先拆除機械連接部位，再對二次電纜進行解線方能將機構(gòu)箱整體取下，其中解線這一步驟花費時間過長。如果能將通往后臺的二次線纜改造為航插接線方式與機構(gòu)箱進行連接，則無須考慮現(xiàn)場接線問題，高效快捷。理想的斷路器機構(gòu)箱維修流程如圖2所示。

圖2 斷路器機構(gòu)箱理想維修流程

將傳統(tǒng)的斷路器機構(gòu)箱內(nèi)二次回路至后臺的連接方式由大量單芯電線直連改為通過航空插頭橋接的形式，避免復(fù)雜的拆線工作。采用航空插頭后，只需拆除機械連接部位的傳動軸、拐臂等，拔出航插后即可取下整個斷路器機構(gòu)箱，基本避免了需要繼保人員現(xiàn)場拆線作業(yè)，使得檢修工作能夠不間斷進行。

3 改造技術(shù)創(chuàng)新點

采用模塊化改造思路使得電氣元件箱與機械元件箱實現(xiàn)功能區(qū)分，不但避免了檢修、繼保作業(yè)空間交叉的可能性，而且使設(shè)備小型化、輕量化的程度得到進一步提高，進一步節(jié)省安裝時間與成本。在降低大型吊裝機械使用頻率的同時，提高了變電站內(nèi)人身安全與設(shè)備安全系數(shù)。采用模塊化改造方法后，大量散布式元件組合變成少量模塊化功能組合，減少了故障定位的時間，從以往的逐條電線地毯式排查變成各項模塊功能驗證。在對故障部位大致判斷后，采用模塊試錯的方法很容易更換故障模塊[5-7]。

模塊化改造后，機械元件箱、電氣元件箱及后臺信息主機等模塊之間通過航空插頭來連接，設(shè)備運維單位可對各模塊進行備品備件小批量定制和儲存。當需要開展設(shè)備維護、事故搶修時，對故障模塊進行整體輪換即可快速投入運行，大大縮短停電時間，降低經(jīng)濟損失。故障模塊可帶出現(xiàn)場后再進行精細化維修，減少現(xiàn)場二次接線拆裝工程量并降低調(diào)試難度。

模塊化機構(gòu)箱能夠很好地保護電氣元件，延長其使用壽命。在傳統(tǒng)機構(gòu)箱中，電氣元件極容易受到機械部分的震動影響，從而出現(xiàn)線路松動、元件破裂等回路故障。在模塊化改造后，由于減少了電氣元件與機械振動部位的直接連接，電器元件很少受震動影響，有效解決接線不牢固的隱患，也同時減少了設(shè)備巡視的工作量。在對機構(gòu)箱進行模塊化改造后，對于有著不同防護需求的模塊也可以進行客制化的防潮和防銹處理，降低設(shè)備維護的頻率[8-10]。模塊化的隔離開關(guān)機構(gòu)箱結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4 結(jié) 論

通過對變電設(shè)備機構(gòu)箱現(xiàn)存問題的分析，提出了一種可以延長設(shè)備使用壽命、加快搶修速度、降低作業(yè)風險的機構(gòu)箱模塊化改造方案。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備機構(gòu)箱存在的缺陷，結(jié)合日常維護、緊急搶修工作中常見的問題，制定了詳細的對策。通過該方案，可以大大優(yōu)化傳統(tǒng)的檢修環(huán)節(jié)，節(jié)省大量的人力和物力，降低設(shè)備運行成本。在未來的老舊設(shè)備改造與新設(shè)備設(shè)計建造環(huán)節(jié)，設(shè)備管理人員及單位可以對機構(gòu)箱模塊化改造方法進行優(yōu)化完善，以達到最佳運維效果，提高變電設(shè)備的可靠性，保障電力供應(yīng)穩(wěn)定。