控制電纜感應電壓引起設備異常分析及應對策略

李東風

（國網江蘇省電力有限公司 檢修分公司，江蘇 南京 211102）

0 引 言

在電壓等級較高的變電站,由于保護室距離現場設備較遠，部分控制電纜線路過長，在整根電纜屏蔽良好的情況下，內部芯線之間的影響也會使得控制回路產生較高的感應電壓，導致發(fā)生電機動作異常和電氣閉鎖失效等故障，給生產運行帶來較大的安全隱患[1]。本文選取了某變電站調試過程中出現的隔離開關異常動作為例，對交流控制電纜感應電壓的產生原因進行簡要分析，提出降低感應電壓的具體方法，并通過現場測試驗證了該方法的可行性。

1 問題描述

某變電站啟動調試過程中，在進行50831隔離開關遠方分閘操作時，監(jiān)控后臺出現異常報警信號，現場檢查發(fā)現隔離開關操作未到位，分合閘指示位于中間狀態(tài)。大約20 min后，隔離開關自動分閘，操作到位后監(jiān)控后臺恢復正常。運維人員重復進行遠方操作，發(fā)現該隔離開關分閘過程會間歇性發(fā)生類似拒動、誤動現象，且誤動時間間隔具有一定的隨機性。

經現場檢查，該隔離開關就地操作正常，控制回路接線正確，無松動和虛接現象。該隔離開關控制電源為交流220 V，匯控柜與測控裝置之間的電氣連接如圖1所示，選取一相進行分析，遠方分合控制線通過電纜31DS883、31DS884連接到測控裝置的控制節(jié)點，然后再連接到控制公共端。經測量，發(fā)現匯控柜側遙分回路節(jié)點X1-125的感應電壓約為140 V，相應測控柜側節(jié)點1D2-6的感應電壓約為170 V，遠超過一般情況下交流控制電纜的正常感應電壓值。

圖1 50831隔離開關遠方操作電氣回路

2 原因分析

通過查看工程設計圖發(fā)現，該站每兩把隔離開關共用一根控制電纜，實現匯控柜與測控屏之間的連接。從設備現場布置情況來看，5083匯控柜距離保護室最遠，電纜31DS883和31DS884長度接近200 m。該控制電纜共有19芯，每把隔離開關使用控制線5芯，則兩把隔離開關使用控制線共10芯，備用9芯，其中5根控制線分別為遙控分、遙控合、就地、控制公共端以及220 V有源芯線，如圖2所示。19根芯線在電纜內部的空間分布情況如圖3所示。

圖2 隔離開關匯控柜、測控柜電氣連接示意

圖3 控制電纜芯線分布

針對遙分指令節(jié)點存在較高的懸浮電位問題展開進一步排查，將該電纜的遙分芯線兩端均解開，使其懸空，測量下來兩端感應電壓仍為140 V、170 V左右。恢復兩端接線，將電纜中有源芯線的電源空開斷開再次進行測量，感應電壓降到40 V左右。根據以往經驗，該40 V左右的懸浮電位由外部干擾產生的感應電所致，因此可以判斷遙分芯線100 V左右的懸浮電壓由同根電纜內部有源芯線感應產生[2]。

現場在匯控柜側對該控制電纜每根芯線感應電壓進行測量，測量結果如表1所示。從測量結果可以看出，與有源芯線位置鄰近的50831遙分芯線感應電壓最高，達到140 V，而位于邊緣的備用芯線、50832分合芯線感應電壓均較低，約為40 V左右。經過上述檢查分析可知，由于50831隔離開關控制電纜過長，且電纜內部控制芯線距有源芯線過近，在芯線之間分布電容的作用下，互電容耦合對控制芯線形成干擾，引起控制芯線產生很強的感應電壓，即遙分芯線產生較高的感應電壓，感應電壓值超過了接觸器吸合動作值，從而影響了隔離開關的正常動作[3]。由于不同操作時刻控制線交流電相位不同，因此感應電壓對隔離開關操作的影響具有一定的偶然性，導致拒動或誤動以及誤動時間間隔的隨機性。

表1 控制電纜芯線感應電壓測量值

3 應對策略

根據以上故障分析，圍繞如何降低控制芯線的感應電壓提出解決措施。在檢查電纜屏蔽層接地良好、敷設符合要求的情況下，調整控制芯線在同一根電纜內的分布，選擇遠離有源線的芯線作為遙分、遙合控制指令線。以本文50831隔離開關為例，現場利用19號芯替代4號芯線，改線后進行測量，31DS883回路電壓由140 V降低至48 V，降壓效果明顯，多次遠方分合操作隔離開關未發(fā)現異常[4,5]。此外，現場測試還發(fā)現電纜中每一根芯線的感應電對其他芯線都有疊加效果，將備用芯線接地也能夠降低其他芯線的感應電壓。但考慮到該工程已經安裝完畢，重新調整存在一定困難，因此該方法僅作為一種參考供后續(xù)工程借鑒。

4 結 論

控制電纜感應電壓現象是實際工程中的常見問題，一般情況下，這種問題的隱蔽性很大，導致工作人員在回路排查過程中忽視掉，給工作的順利開展帶來較大阻礙，設計和施工人員應給予高度的重視。調整電纜芯線的分布能夠起到抑制感應電壓的作用，但也只適用于相對短距離（不超過500 m）的控制電纜。對于長距離的控制電纜，還是要從采用直流控制電源、優(yōu)化電纜敷設路徑、優(yōu)化電纜選型以及采取專門抑制措施等方面解決感應電壓的問題。本文總結現場實際問題產生的原因，并有針對性的給出了解決方案，對因感應電壓引起操作故障的處理有一定的借鑒意義。