控制电缆感应电压的分析及解决方法

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

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)
控制电缆感应电压的分析及解决方法

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