交流控制回路中感應電壓的產生及消除方法

劉宏偉

摘 要：我國電力系統的自動化程度越來越高，需要集中控制各項電力設備，這必然要增加控制電纜的長度，也很容易導致交流控制回路中產生感應電壓。感應電壓很容易造成設備控制的誤動和拒動。本文結合具體的應用實例，對交流控制回路中的感應電壓的產生進行了分析，并對如何消除交流控制回路中產生的感應電壓進行了具體的分析。

關鍵詞：交流控制回路；感應電壓；消除方法

由于電動機控制電纜越來越長，很容易造成控制線路中出現感應電壓。一旦出現感應電壓，電動機就會出現誤動和拒動，甚至導致安全事故，造成經濟損失和人身傷害。本文選取了某電廠電氣調試過程中出現的電路隔離開關無法正常控制為例，對交流控制回路中感應電流產生的原因和嚴重影響進行了簡要的分析，并提出了如何消除交流控制回路中感應電壓的具體方法。

1 交流控制回路中產生感應電壓的原因以及影響

某電廠對2×1000 MW 機組進行電氣調試，在對6號機組線路隔離開關5061和5號機組線路隔離開關5051進行遠方控制時發現，控制回路交流繼電器無法進行復歸，這樣一來就無法對隔離開關的合閘和分閘進行有效地控制。該電廠對2次回路進行了檢查，通過檢查發現控制回路中有一根銅芯電纜屬于共用狀態，其總長度達到了600m，規格為4×2.5mm。該電廠同時對交流繼電器線圈兩端的感應電壓進行了測量，測量結果為96伏。

由于兩條平行電纜之間相互靠近，就會出現電容。如果線路的長度較短，那么電容值也相對較小。一般來說，兩條較短的平行電纜相互靠近而產生的電容值是可以忽略不計的。但是如果電纜的長度很長，或者作為交流控制回路，那么其產生的電容值就相對較大[1]。由于新型的接觸器和繼電器具有較小的自身功率消耗、較高的線圈阻抗，在使用新型接觸器和繼電器時，交流控制很容易受到電纜芯線電容產生的感應電壓的影響。在控制遠方的交流繼電

器或者中間繼電器時，要通過繼電器接點或者控制開關，例如按鈕、轉換開關等等，從而控制電氣設備的運行。然而交流繼電器和控制開關之間的距離越遠，就需要越長的連接電纜進行連接。當線纜達到一定的程度時，電纜芯線之間就會產生一定的電容，進而產生感應電壓，從而造成交流繼電器和接觸器不能復歸，或者自行吸合[2]。

1.1 交流控制回路產生感應電壓的原理

隔離開關的交流中控分和中控合是集控室的分閘控制觸點和合閘控制觸點，能夠進行自動復歸。具體情況見圖1。

其中分閘控制交流繼電器為KM2，合閘控制交流繼電器為KM1，C2和C1既是分閘和合閘控制電纜線間的電容，又是KM2的常閉輔助觸點。在正常的運轉過程中，由隔離開關通過集控室來發出分閘或者合閘的指令，中控分或者中控合的觸點就會閉合，從而聯通整個控制回路。此時交流繼電器KM2和KM1的線圈就會出現勵磁后動作，完成隔離開關的分閘或者合閘。在完成分閘或者合閘之后，中控分或者中控合的觸點就會自行返回，回路會在KM2或者KM1的控制下自動斷開并復位[3]。

再例如在合閘和分閘回路中，容抗值遠大于電纜的電阻和感抗值，因此可以忽略電纜的電阻和感抗值，具體情況見圖2。

在圖2中，分閘或者合閘控制電纜的線間電容用C來表示，繼電器線圈的感抗和電抗分別用X1和R來表示，接觸器線圈的兩端電壓和線間電容電壓分別用U2和U1來表示。

1.2 交流控制回路受到感應電壓的影響

以圖1和圖2為依據，可以發現電纜的線間電容與控制電纜的長度成正比，而隨著電纜電容電壓的不斷增大，交流繼電器KM2或KM1中流過的線圈電流也會隨之增大。由于流過線圈的電流與繼電器線圈兩端的電壓成正比關系，因此繼電器線圈兩端的電壓也會增大。一旦繼電器的返回電壓小于繼電器線圈的兩端電壓，就會使交流繼電器KM2或者KM1難以返回，并一直保持動作的狀態，而二者的輔助接觸點的狀態就是保持斷開，隔離開關的合閘或者分閘控制回路就會一直處于斷線狀態[4]。當電纜進一步加長時，線間電容以及電壓就會進一步加大，加大線圈兩端的電壓，直至造成繼電器誤動，產生誤分、誤合等問題。

2 消除交流控制回路中感應電壓的具體方法

交流控制回路中產生的感應電壓會對設備的正常運行造成嚴重的影響，例如某電廠的隔離開關中的繼電器兩端感應電壓比交流繼電器的返回電壓大時，就會出現合閘之后的隔離開關難以正常復位的問題。可以采取以下一些措施來解決這一問題。

①為了使接觸器線圈上兩端的感應電壓減小，可以在接觸器的線圈兩端進行并聯電容。

②為了使接觸器線圈上兩端的感應電壓減小，可以在接觸器的線圈兩端進行并聯電阻。

③可以使用具有較高的釋放電壓限的接觸器[5]。

④可以使用具有較小的阻抗的接觸器。

⑤如果需要使用較長的交流控制電纜，可以考慮使用不同的芯電纜。

⑥如無必要，不要使用過長的控制電纜，對控制電纜的長度進行控制。

該電廠在處理交流控制回路中產生感應電壓時采用了在接觸器的線圈兩端進行并聯電阻的方法，并取得了良好的效果。通過并入電阻進行分流，控制回路的正常工作得到了有效的保障。值得注意的是，因為具有過大的電容電阻，如果使用的電阻過小，則無法有效的分流，也就無法對感應電壓進行消除，還會造成電阻的燒毀。如果選用的電阻過大，又會使整個控制回路的功耗加大。因此在選擇電阻時要充分的考慮實際情況和現場材料的情況。該電廠綜合考慮的各方面的情況，選擇了容量為50 W、阻值為 1 kΩ的電阻，將其并入分閘回路，并進了現場實驗。實驗證明，該方法具有價格低廉、操作便利、維護方便的優點，而且可以使交流控制回路中的感應電壓消除，是一種行之有效的消除交流控制回路中感應電壓的方法。

3 結語

本文結合實例，對交流控制回路中感應電壓的產生原理進行了簡要的分析，并分析了交流控制回路中產生感應電壓的危害，以此為基礎提出了相應的解決方案，并對其中的一種方案進行了實驗。交流控制回路中產生感應電壓會造成設備的損壞，甚至帶來人身傷害問題，在生產的過程中絕不能掉以輕心，必須采取有效的措施進行解決。要綜合各項實際因素，選擇價格低廉、操作和維護方便的措施來消除交流控制回路中的感應電壓。

參考文獻：

[1]鄭楠，鄭彬，班連庚，等.750kV強耦合并行單回架設線路感應電壓和電流研究[J].電網與清潔能源，2013（08）.

[2]杜建華，王長水.控制電纜分布電容對控制回路的影響分析及處理[J].自動化技術與應用，2010（09）.

[3]張婷，張振宇.消除交流控制系統信號干擾的方法[J].科技傳播，2014（07）.