控制电缆感应电压的分析及解决方法_控制电缆感应电压消除

　　摘要：本文根据本人参加福建鸿山电厂2X600MW 1号机组的试运调试中发现主厂房至外围脱硫系统一根长控制电缆中感应电压引起6kV真空接触器误跳的分析、判断及处理过程进行了描述，希望对以后的施工、调试提供参考。
　　 关键词： 长控制电缆感应电压分析处理
　　Abstract: in this paper, according to the power plant in fujian mountains I 2 X600MW unit 1, such as found in the commissioning of main building to peripheral desulfurization system a long piece of control cables caused by 6 kV inductive voltage vacuum contactor mistakenly jump of analysis, judgement and processing are described, and hope for the future construction, commissioning to provide the reference.
　　Keywords: long control cable induced voltage analysis
　　
　　
　　中图分类号：TM246+.5文献标识码：A文章编号：
　　1.引言
　　控制电缆中由于分布电容的存在，同一根电缆中通电线芯会给其他芯线带来感应电。通常如果控制电缆不是很长，这种感应电不明显，因此设计人员常忽视这种感应电的存在。但是当控制电缆达到一定的长度，再加上其它外部因素的影响，这种感应电就会表现出来，往往造成现场就地控制开关误动以及人员触电，给生产和运行人员带来安全隐患，而这种感应电是不可能被完全消除的，只能采取措施去降低它。
　　福建鸿山电厂为新建2X600MW机组，两台机组各设两段厂用6KV段，布置在各汽机房厂用6KV配电间，脱硫不设6KV段，6KV电源从各机组的6KV厂用段取，控制脱硫6KV开关的ECS布置在离主厂房较远的脱硫综合楼，脱硫氧化风机6KV开关采用厦门ABB VSC-400A带熔断器的真空接触器。此接触器接受以脉冲方式发出的合分闸命令而合分闸。采用国电南京自动化股份有限公司的WDZ-430EX电动机综合保护测控装置，控制回路采用110V直流电源；控制电缆采用江苏上上电缆厂生产的ZR-KVVP2型电缆。
　　2.问题提出
　　在试运传动#1机组#1氧化风机6kV电动机控制回路的过程中，6kV接触器不能正常合闸，一合闸就误跳。将分闸二次控制电缆线折下，合闸正常，用数字万用表实测分闸二次控制电缆线电压为20V，电压小于开关30%额定操作电压，不可能使开关分闸动作，检查电缆屏蔽接地也为良好，将分闸二次控制电缆线从新接入，还是出现误跳现像；再将分闸二次控制线折除，合闸正常；用指针万用表测分闸二次控制线，发现在开关合闸瞬间电压达到88V，电压大于开关65%额定操作电压，这足可以启动分闸线圈使其误跳，确定为合分闸控制电缆带有感应电压引起的开关误跳（此开关如果ECS发过一次合闸指令误跳一次后，如果对开关发第二次合闸指令间隔时间不超过5秒时，开关合闸是正常的，不会误跳）
　　3.分析原因
　　1.在直流控制回路中，有许多大电感线圈（包括中间继电器、断路器的跳合闸线圈等），虽然在保护的直流回路中，但继电器机械线圈大都并接有电阻和二极管，使其感应电压减弱，从而保证不误动作，而开关跳合闸回路为使回路简单，减少故障点，不这样做，就是说，开关在合闸的过程中，直流电压有相当大的波动直接引起断路器误跳闸。
　　二次回路的对地绝缘阻抗远大于负载阻抗，故二次回路对地阻抗似等于负载阻抗，在这种情况下感应电压能在二次回路的负载上产生一个附加的电压，此电压大到一定程度，会引起开关设备的不正确动作。
　　2.当开关线圈断电时，在线圈通电断电过程中，引起电感线圈电流的变化，与此对应的是磁通的变化，磁通的变化会感应出一个反电势。此反电势的绝大部分加在被打开的合闸按钮两端的触点上。一般按钮触点约有1~3KV，接触器有5KV，脉冲重复频率为10kHz~1MHz，产生的高频电压频谱可达50MHz，电压上升的速度极快，也就数十纳秒。这种现象会引起对相邻回路电磁骚扰，也就是说合闸回路与跳闸回路会产生相互干扰。
　　3.直流控制系统电缆多，屏蔽电缆的使用使单位长度芯线对地电容增大，6KV开关距ECS控制盘较远，增加了电缆长度，控制线用直流电缆每百米长电缆单对屏蔽层的综合分布电容在15~30微法范围内，而该测量出分、合闸控制电缆芯线对屏蔽层电容在50微法左右。使开关在合闸时充放电过程时间增长，电流增大，感应电相应的增大导致断路器一合就跳。
　　电缆线芯分布电容的测试方法：由于电缆芯对屏蔽和其它芯的分布电容都不是孤立的，所以测试时应根据分布电容结构，采用短接部分电容的分布测量方法。芯线对地分布电容测试：全部芯线短接（即短接芯间分布电容），对屏蔽层测4根芯线的分布电容，然后除以4得Co，即对地分布电容Co=C总/4。芯线间分布电容测试：相对两对4芯（1-3和2-4）中其中2芯屏蔽短接，如1、3芯在两端与屏蔽层短接，另外相对的2芯，如2、4在两端短接，测1-3和2-4间的总电容，此时测到的总电容为4C1与Co的并联，由于Co已求出，可以用公式：C1=（C总-2Co）/4.求得C1.再将相邻2芯(1-2和3-4)中,其中2芯与屏蔽层短接,1、2芯在两端与屏蔽层短接，别外相邻的2芯3、4芯在两端短接，测1-2和3-4芯总电容，此测到的总电容为2C1与2C2的并联后再与Co并联，由于Co和C1已求出，可以用式：C2=（C总-2C-2C1）/2,要得C2。
　　开关出现合闸指令间隔时间不超过5秒时能正常合闸的现象，是因为在第一次开关误分闸时，已将合分闸控制电缆里的感应电压释放，在控制电缆感应电压达到足以使开关跳闸电压时，需要一个充电时间，所以就会出现第二次合闸正常的现象。
　　4.解决方法
　　 通过直流源检测接触器分合闸线圈（电子式线圈，容量小）电压只有34V左右，低于分闸控制线上的感应电压，此合分闸控制电缆有650米左右，因此线芯间存在很大的分布电容，在合闸瞬间芯线能产生较高的感应电压，并且足以表现出来。
　　为消除线芯存在较强的感应电，根据欧姆定律：U=RI计算，在分闸控制回路中增加一个电阻18K（2W），经反复合分闸操作，动作正常，后报甲方、厂家同意此方案，即在图4A―4，13A―12间各加入一个18K（2W）电阻，降低分合闸线圈上的感应电，全厂外围长控制电缆开关这样改进之后，接触器不再误动，运行正常。如果感应电不是很严重，先可以将同棵电缆的备用芯接地，有时也有不错的效果（华能上海石洞口电厂二期工程输煤皮带只要全部启动，感应电就会引起误跳闸，后将控制电缆备用芯直接接地，运行正常）
　　
　　5.结束语
　　由于此次故障的出现都是感应电引起的，建议以后在感应电方面引起重视。强电线芯和弱电线芯虽然在各自电缆中走线，但在屏内有时强弱电芯线走线不分，同在一侧走线，故障时强电流会影响其它回路。电缆末端无屏蔽芯线应尽可能短，这一要求常常被低估了，因为在1cm未屏蔽的信号芯线上所产生的干扰，要相当于完好的几米有屏蔽的电缆线。另外，屏蔽与地的连接的电感也有决定性作用。屏蔽的圆形同轴电缆接头明显比通过电缆编织层接地的好。目前大部分电厂屏蔽电缆施工只为美观，提早截掉屏蔽（一进屏内就没了屏蔽层），屏蔽效果没充分利用。在外围系统中施工单位较多，质量意识不强，安装工艺不达标。电缆敷设混乱也是一方面原因。
　　
　　参考文献
　　保护用控制电缆分布电容参数测试方法研究 孟恒信、张悦
　　鸿山电厂VSC开关控制回路加装电阻图纸ABB
　　电气装置安装工程质量检验及评定规程 DL/T5161.1～5161.17-2002 中国电力出版社出版、发行
　　作者简介：
　　沈宏强（1969―） 男 工程师 天津广播电视大学电力系统及自动化专业 大专毕业

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