高壓電機(jī)起動(dòng)用水阻柜改造

【摘  要】：某制氧廠兩套10000m³/h制氧機(jī)組所配套的大型高壓電機(jī)，均采用熱變型水電阻降壓模式起動(dòng)。這些水電阻柜在長(zhǎng)年的運(yùn)行過(guò)程中，絕緣逐漸老化，進(jìn)而柜壁出現(xiàn)了放電、甚至燃燒起火的重大安全隱患。為了消除放電現(xiàn)象，廠部在前期進(jìn)行了一系列的特護(hù)措施，但未能從根本上解決問(wèn)題。為徹底消除放電現(xiàn)象，確保設(shè)備長(zhǎng)期的安全運(yùn)行，廠部最終對(duì)水阻柜線路進(jìn)行了升級(jí)改造：在水阻柜進(jìn)出線端各增加一套隔離開(kāi)關(guān)，通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗍顾韫裾＿\(yùn)行中不帶電，最終從根本上排除了設(shè)備隱患。
【關(guān)鍵詞】：  水阻柜   隱患   改造
 
一：水阻柜工作原理
液體電阻起動(dòng)器又稱“液體變阻器”（俗稱“水電阻”）。是為改善大中型繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能而研制的新型起動(dòng)器。液體電阻起動(dòng)器的基本原理是在電動(dòng)機(jī)定子回路中串入起分壓和限流作用的特種液體電阻，通過(guò)液體電阻阻值平滑減小，從而實(shí)現(xiàn)繞線式大中型電動(dòng)機(jī)的重載平滑起動(dòng)。
按水電阻結(jié)構(gòu)可分為：
1、常規(guī)型水電阻——極距可調(diào)式水電阻起動(dòng)柜，主要通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置使導(dǎo)電液體中兩平行極板的距離逐漸減小，液態(tài)電阻阻值在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)由大到小無(wú)級(jí)變化，直到接近為零時(shí)，液阻自動(dòng)切除，電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)行。
2、熱變型水電阻——水電阻阻值改變是利用水電阻的負(fù)溫度特性，靠電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流使水電阻溫度升高，阻值變小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
二：改造背景介紹：
某制氧廠兩套10000m³/h制氧機(jī)組所配套的大型高壓電機(jī)，均采用熱變型水電阻降壓模式起動(dòng)，起動(dòng)完成后通過(guò)線路上并聯(lián)的全壓柜斷路器短接水阻柜，所以在起動(dòng)后的正常運(yùn)行過(guò)程中，水阻柜是帶電的，但不帶負(fù)荷。
經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行以后，水阻柜絕緣老化、阻值降低，加上高壓配電室處于一樓陰涼的環(huán)境，且室內(nèi)空間的密封效果不佳，在春季室外濕度大、室內(nèi)外溫差較大的情況下，水阻柜外壁極容易產(chǎn)生凝掛水，進(jìn)而使帶電的水阻柜產(chǎn)生放電。
2016年9月26日，2^#空壓機(jī)高壓水阻柜甚至由于靜電作用產(chǎn)生火花，導(dǎo)致水阻柜產(chǎn)生明火燃燒。幸運(yùn)的是，由于點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)及時(shí)，才避免了一場(chǎng)重大生產(chǎn)設(shè)備事故的發(fā)生。
三：水阻柜自燃事故的原因分析
由于存在著一系列的潛在因素，導(dǎo)致了水阻柜的自燃，主要因素包括：
1、外界環(huán)境影響：南方天氣，特別是夏季雨水多，空氣中的濕度高，水阻柜放電自燃提供了環(huán)境條件；
2、配電室內(nèi)環(huán)境影響：由于配電室條件有限，與外界沒(méi)有進(jìn)行充份隔離，加上室內(nèi)陰涼，導(dǎo)致室內(nèi)外溫差大，外界濕空氣進(jìn)入配電室后，高濕度空氣中的水份遇到較冷的水阻柜外壁并冷凝成水珠附著于水阻柜外壁上；
3、水阻柜自身設(shè)計(jì)影響：由于水阻柜設(shè)計(jì)上存在缺陷，在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，水阻柜雖然不帶負(fù)荷，但帶了正常的電壓。在環(huán)境濕度大，水阻柜外壁冷凝結(jié)水的情況下，柜壁的電阻值大大降低，導(dǎo)致水阻柜在帶電電壓的影響下，對(duì)外界支架產(chǎn)生靜電擊穿，形成微小的電火花。
最終在各種條件的影響下，水阻柜被電火花點(diǎn)燃，導(dǎo)致了險(xiǎn)肇事故的發(fā)生。
下圖為被燒去的水阻柜一角：

 
四、臨時(shí)處置措施
事故發(fā)生后，制氧廠部為防止事故的再次發(fā)生，緊急采取了一系列的防治措施，具體包括：
1、組織維修人員對(duì)所有高壓水阻柜進(jìn)行自查，對(duì)所有放電點(diǎn)進(jìn)行絕緣，對(duì)所有水阻柜外壁進(jìn)行清潔，并人工干燥除水；
2、組織相關(guān)人員對(duì)配電室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行整改，對(duì)所有與外界連通的部位進(jìn)行封堵，對(duì)進(jìn)出的大門(mén)進(jìn)行封閉完善，盡可能杜絕室內(nèi)外空氣的對(duì)流，冷少外界濕空氣進(jìn)入；
3、后期采購(gòu)了兩臺(tái)除濕機(jī)組，對(duì)室內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行除濕和干燥；
4、制定嚴(yán)格的特護(hù)措施，加強(qiáng)操作人員對(duì)高壓配電室內(nèi)的點(diǎn)巡檢，加強(qiáng)對(duì)水阻柜運(yùn)行過(guò)程中的監(jiān)控。
雖然一系列的處置措施防止了水阻柜放電現(xiàn)象的進(jìn)一步惡化，但在特定條件下，仍然不能徹底杜絕高壓水阻柜放電現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行仍然存在影響。為徹底解決隱患，廠部最終實(shí)施了加裝隔離開(kāi)關(guān)的整體改造方案。
 
五、最終整改方案
由于萬(wàn)立制氧機(jī)組所配備的水阻柜選用的是熱變型水電阻，電機(jī)主線路如（下圖改造前）所示。其工作原理為當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，運(yùn)行柜合閘，水阻柜與電機(jī)串聯(lián)運(yùn)行，電機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，負(fù)荷電流通過(guò)水阻柜。當(dāng)電機(jī)起動(dòng)完成后，全壓柜合閘，水阻柜與全壓柜并聯(lián)運(yùn)行，電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)負(fù)荷電流從全壓柜通過(guò)，水阻柜帶電不帶負(fù)荷。
所以由圖可知：要消除隱患，主要問(wèn)題在于解決水阻柜運(yùn)行過(guò)程中帶電壓的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多方平衡和論證以后，選定了改造方案，即：在現(xiàn)有線路基礎(chǔ)上，在水阻柜進(jìn)線和出線端各加一套隔離開(kāi)關(guān)。如（下圖改造后）所示，當(dāng)電機(jī)起動(dòng)完成后，分開(kāi)兩套隔離開(kāi)關(guān)，使水阻柜不帶電。
 
六、整改實(shí)施過(guò)程
整個(gè)改造施工過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，唯一需要協(xié)調(diào)的是正常生產(chǎn)與施工所產(chǎn)生的沖突。2017年，我廠利用“萬(wàn)立空分輪流停機(jī)特護(hù)”的有利時(shí)機(jī)，積極推進(jìn)此次整改施工工作的進(jìn)度，順利完成了所有高壓水阻柜加裝隔離開(kāi)關(guān)的工作。附（整改后效果圖）
1)整改前準(zhǔn)備
   a、挖電纜溝，改造接電纜需通過(guò)電纜溝敷設(shè)。
   b、訂購(gòu)高壓柜，兩套隔離開(kāi)關(guān)裝在高壓柜內(nèi)，實(shí)行上下分裝隔離。
c、準(zhǔn)備材料備件，包括高壓電纜、高壓隔離板、銅線頭、熱縮管、螺栓、高壓柜底座等。
2)整改實(shí)施
a、高壓柜定位，根據(jù)整改方案，根據(jù)現(xiàn)有線路合理定位，使原有高壓電纜都能合理使用。
b、敷設(shè)電纜，新增隔離開(kāi)關(guān)到水阻柜電纜。
c、電纜接線，將電纜校好相序，做好色標(biāo)及電纜頭，將電纜接好。
d、做電氣試驗(yàn)，檢查新裝高壓柜及電纜絕緣、耐壓等是否合格。
e、操作規(guī)程修改，新增隔離開(kāi)關(guān)操作，在開(kāi)機(jī)前先送水阻柜隔離開(kāi)關(guān)，機(jī)組起動(dòng)完成后斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)。
3)試車(chē)
 a、電機(jī)空載試車(chē)檢查，電纜連接是否正確，新增隔離開(kāi)關(guān)分合動(dòng)作是否到位，電機(jī)聯(lián)軸器是否拆除。
b、開(kāi)機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)電機(jī)運(yùn)行方向，如反向立即停車(chē)，如方向正確電機(jī)運(yùn)行15分鐘后停機(jī)。
截止2017年7月份，我廠萬(wàn)立制氧機(jī)5套水阻柜改造后一次試車(chē)成功。
 
七、整改效果
1、整改后，隔離開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗍顾韫裾＿\(yùn)行中不帶電，最終從根本上排除了設(shè)備隱患。
2、通過(guò)加裝隔離開(kāi)關(guān)以后，大大改善了萬(wàn)立空分所有壓縮機(jī)組的運(yùn)行安全穩(wěn)定性，對(duì)運(yùn)行環(huán)境的苛刻要求也得到了緩解。
3、提高了設(shè)備掌控能力，整改后，為維修人員對(duì)水阻柜等設(shè)備的定檢、檢修了創(chuàng)造了更好的條件。
   
結(jié)束語(yǔ)
    工業(yè)用供電設(shè)備，隨著使用年限的增加，設(shè)備老化導(dǎo)致的絕緣性能下降是行業(yè)存在的共性問(wèn)題，如何正確維護(hù)供電設(shè)備、檢查和排除供電隱患，將是我們長(zhǎng)久不懈努力的方向和工作目標(biāo)。