用指示燈消除控制電纜感應電壓的影響

牛艷偉

(國家電投集團河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002)

用指示燈消除控制電纜感應電壓的影響

牛艷偉

(國家電投集團河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002)

以某電廠輸煤系統7號皮帶管狀輸送機開關在運行中時有跳閘現象發生為例，分析了控制電纜感應電壓產生的原因，介紹了降低感應電壓的原理，并利用經常用到的指示燈消除了感應電壓帶來的不良影響，在設備運行中取得了良好的效果。

感應電壓；控制電纜；指示燈

0 引言

隨著電廠自動化程度的提高，很多控制系統采用遠方集中控制，因此不可避免地接入了長距離的控制電纜，在電纜上產生了較高的感應電壓，影響了電氣設備的正常工作。

控制電纜實際上是自然形成的電容器，電纜中的芯線導體相當于極板，芯線導體外包裹的絕緣層相當于電容的介質，所以電纜相當于電容量隨長度變化的分布電容。由于分布電容的存在，同一根電纜中的通電芯線會給其他芯線帶來感應電壓。如果控制電纜不是很長，這種感應電壓就不明顯，也不會造成惡劣后果；當控制電纜較長時(即電容量較大)，受到其他外部因素的影響，就會產生明顯的感應電壓，造成現場就地控制開關誤動及人員觸電，給生產和運行人員帶來安全隱患。由于這種感應電壓不可能被完全消除，因此只能采取措施，降低其產生的不良影響。

1 皮帶管狀輸送機開關跳閘問題

某電廠輸煤系統7號皮帶管狀輸送機開關在運行中時有跳閘現象發生，影響正常供煤。皮帶管狀輸送機開關在跳閘時沒有人為發出跳閘指令，其保護也沒有動作。經檢查，開關的跳閘回路所接入的電纜、盤內線、跳閘端子均絕緣良好，接線正確無誤。

7號皮帶管狀輸送機開關分閘的條件有：

(1) 遠方輸煤程控發出跳閘指令；

(2) 就地操作分閘按鈕；

(3) 電動機保護裝置動作發出跳閘脈沖；

(4) 皮帶管狀輸送機事故拉繩繼電器常開觸點動作接通跳閘回路。

在排除前3個引起開關跳閘的條件后，判斷為開關“偷跳”，初步懷疑是由于事故拉繩繼電器LSJ瞬時動作，造成常開接點閉合，接通了跳閘回路。事故拉繩繼電器LSJ的型號為：施耐德RXM4AB2P7 220 V50/60 HZ 6 A/250 V，線圈為交流220 V。

2 拉繩繼電器控制原理及開關跳閘原因

2.1 拉繩繼電器控制原理

拉繩繼電器控制原理如圖1所示。該繼電器的線圈一端接在交流220 V的N上，另一端串接事故拉繩開關的常開接點后，接到交流220 V的火線L上。事故拉繩開關沿7號皮帶管狀輸送機(全長約為200 m)兩側布置，每隔50 m布置1個，其接線方式為每個拉繩開關的常開接點并接。在7號皮帶管狀輸送機兩側的任何位置拉動該拉繩開關的拉繩，使其常開接點閉合，事故拉繩繼電器的線圈就會勵磁，滿足第4個跳閘條件，使7號皮帶管狀輸送機開關分閘。但這樣就導致了該拉繩繼電器線圈的非接地端接入了大約150 m的控制電纜，電纜型號為ZR-KVV-4×1．5。

2.2 開關跳閘原因分析

用萬用表測量拉繩繼電器線圈的非接地端接入電纜的對地電壓為AC 47 V，拉繩繼電器的動作電壓為AC 127 V、返回電壓為AC 64 V。初步判斷為：感應電壓較高，造成拉繩繼電器瞬時動作，導致7號皮帶開關跳閘。

圖1 拉繩繼電器控制原理

若將長控制電纜連接拉繩開關接點兩芯間的分布電容用等效電容C0表示(由于控制電纜的電阻和感抗值遠小于容抗值Xc，可以忽略不計)，R，XL分別為繼電器線圈的電抗和感抗，Uc、UL分別為等效電容電壓和繼電器線圈兩端電壓。

拉繩繼電器控制原理等效電路如圖2所示。電纜的等效電容量與電纜的長度成正比，即電纜越長，電容量越大，流過電容C0與繼電器線圈的電容電流就越大；線圈兩端的感應電壓UL與流過的電流成正比，即當流過的電流增大時，UL值則隨著增高。當感應電壓UL大于繼電器的動作電壓時，即使控制繼電器的常開觸頭處于斷開位置，繼電器的線圈仍然能勵磁動作，從而造成7號皮帶管狀輸送機開關“偷跳”。

圖2 拉繩繼電器控制原理等效電放

3 降低感應電壓或抗感應電壓干擾的方法

(1) 在工程設計時，應考慮長控制電纜感應電壓帶來的干擾，盡可能地減小控制電纜的長度。

(2) 選用介電強度更好的交聯聚乙烯絕緣或乙丙橡皮絕緣的控制電纜。

(3) 在生產現場敷設電纜時，應嚴格按照電纜安裝規程規定及反措要求施工。如采用動力電纜與控制電纜分層敷設，在電纜末端盡可能減少無屏蔽電纜芯線的長度，并使屏蔽層可靠接地等方法來減小感應電帶來的影響。

(4) 在繼電器或接觸器的一端接有長控制電纜時，應選用動作功率較大的繼電器或接觸器。

(5) 將控制電纜的備用芯線一端可靠接地，以降低電纜的感應電壓。

(6) 控制電纜的芯線較多時，可采用調整運行中帶電芯線與所用的不帶電芯線的相對位置，以降低電纜的感應電壓。如盡量避免將電纜的中心芯線作為運行中長期帶電的芯線來使用。

(7) 將接觸器或繼電器的線圈兩端并聯電阻，以減小線圈兩端的感應電壓。

(8) 將接觸器或繼電器的線圈兩端并聯電容，來減小線圈兩端的感應電壓。

作為生產設備的維護人員，常常面臨設備已經投入運行，電纜已經敷設完畢，或者生產現場處于復雜的電磁環境等情況，使用方法(1)—(4)時，需要耗費大量的人力物力，或者已不允許改變生產環境；使用方法(5)和(6)后，感應電壓可能降低了一些，但仍然達不到要求；使用方法(7)和(8)時，可利用電阻、電容分流原理以減小流過繼電器或接觸器線圈的感應電容電流，從而降低線圈兩端的感應電壓，使其低于繼電器或接觸器的動作電壓，以保證繼電器或接觸器正確分合。

4 具體解決措施

根據上述(7)的方法，擬采用指示燈來降低感應電壓。

具體措施是：采用1個上海二工電器廠生產的普通指示燈，型號為AD16-220/S31，交流額定電壓為220 V，將其一端接在拉繩繼電器線圈的非接地端，另一端接在N上，如圖3所示。接入指示燈后，用萬用表測量拉繩繼電器線圈的非接地端接入電纜的電壓為AC 27 V。經過長時間運行后，7號皮帶管狀輸送機開關沒有再發生“偷跳”現象。

圖3 并聯指示燈后

采用指示燈來降低感應電壓，其等效原理如圖4所示。指示燈實際上相當于電阻，具有接線簡單方便、價格便宜的優點，且在生產維護工作中方便取用，節省了大量的人力物力。

5 結束語

目前，該電廠在實際生產中將指示燈應用于拉繩繼電器，經過2年多時間的觀察，已有效解決了感應電壓帶來的干擾。但使用指示燈還存在以下隱患：當指示燈開路(或短路)時，會失去防止誤動作用(或造成該保護失效)；拉繩繼電器線圈在電源斷開瞬間，繼電器兩端產生的反電勢會很高(達額定電壓的幾倍)，燈泡長期承受這種通電及反電勢沖擊，不可避免地會加速老化，無法鑒定其使用壽命，存在一定的安全隱患。因此，今后將改用適當阻值的電阻并聯，以進一步提高安全性。

圖4 并聯指示燈后的拉繩繼電器控制原理等效

雖然控制電纜感應電壓問題得到了有效解決，但此類問題應從源頭上加以控制，即從工程設計、電纜選型及敷設安裝施工中給予足夠重視。

2016-12-06；

2017-02-16。

牛艷偉(1974—)，男，助理工程師，主要從事發電廠電氣設備維護工作，email：605489797@qq．com。