電機單相電流在多根單芯電纜中分配極為不均的原因

陳 彥

（重慶鋼鐵股份有限公司能源管控中心，重慶長壽401258）

電機單相電流在多根單芯電纜中分配極為不均的原因

陳 彥

（重慶鋼鐵股份有限公司能源管控中心，重慶長壽401258）

通過對電機保護的零序電流嚴重超限報警原因的檢查、分析，測試發(fā)現(xiàn)電機單相電流在每相多根單芯電纜中電流分配極為不均（電機三相電流平衡），負荷較大時有的相中最大的電流是最小的電流的3倍左右。經(jīng)過原因分析查找，解決了電流分配極為不均異常現(xiàn)象，滿足了設(shè)備正常運行需要，總結(jié)出了施工管理經(jīng)驗。

零序電流；相電流；單芯電纜；電流分配

1 概述

重鋼環(huán)保搬遷工程項目在新區(qū)已建設(shè)投產(chǎn)了3座2500 m3高爐及其配套設(shè)施，為了充分利用老區(qū)原優(yōu)良資產(chǎn)，公司決定將老區(qū)投運時間不久的4#高爐（1350 m3）整體配套利用搬遷到新區(qū)，并將其爐容擴至1750 m3，相應(yīng)配套的AV71-14電動鼓風(fēng)機整體搬至新區(qū)，在搬遷設(shè)計綜合考慮時，通過利用機前脫濕鼓風(fēng)和增大高爐富氧率方式滿足高爐擴容后的高強度需求。

2 問題的引出

重鋼從老區(qū)搬遷到新區(qū)的4#高爐的電動鼓風(fēng)機組（AV71-14）在安裝調(diào)試后運行正常，只是電機零序保護的零序電流出現(xiàn)超限報警。針對此種情況，西門子調(diào)試技術(shù)人員認定保護邏輯和整定無誤，保護裝置正常，至于檢測到的零序電流大的原因（只取用了每相多根單芯電纜中的一根電纜作為零序檢測），要求業(yè)主單位自行查找并解決問題。針對電機保護零序電流報警，施工單位人員分別檢查處理了二次接線和一次電纜，均未發(fā)現(xiàn)明顯問題，然后重新調(diào)整穿零序電流互感器的電纜和理順電纜頭屏蔽接地線，再次啟機并網(wǎng)后電機保護零序電流報警現(xiàn)象依舊存在。

鑒于對二次、一次的檢查處理無效果，分析認為應(yīng)是電機電纜每根電纜承載的電流差異較大，從而導(dǎo)致零序互感器感應(yīng)的零序電流過大，于是采用便攜式鉗形表在不同負載下對每相每根電纜中的電流進行了測量（其中的A1等編號為測試時標(biāo)注的每相中的每根電纜），其測量結(jié)果如表1。

根據(jù)表1可以看出，①每相的電流在三根單芯電纜中電流分配不均；②所測B相電流大于A、C相電流。為此，解決相電流在三根單芯電纜中分配不均應(yīng)是主要問題，否則在今后高負荷運行情況下易出現(xiàn)電纜故障影響風(fēng)機安全運行。

3 電纜中電流分配不均的可能原因

表1 不同負荷情況下電纜相電流實測表A

（1）所敷設(shè)的電纜批次或廠家不相同，電纜質(zhì)量差異；

（2）施工中敷設(shè)的電纜長度不一致，差異較大；

（3）制作電纜頭時工藝原因，銅鼻子壓制不一致，差異較大；

（4）搭接電纜頭時施工質(zhì)量引起的接觸通流面和緊固程度；

（5）多根單芯電纜敷設(shè)工藝不規(guī)范（造成互感疊加）；

（6）敷設(shè)路徑中其他回路高壓電纜的影響，等。

4 問題的分析和處理解決

根據(jù)電流分配不均的可能原因，分析從易到難的實施程度進行處理解決。

首先確認可能原因中的（1）、（2）、（6），經(jīng)總包方和施工單位確認，所敷設(shè)的9根電纜為同廠家且為同一電纜盤的電纜；敷設(shè)時每根電纜的長度基本一致，有電纜長度尺寸編號可以確認；根據(jù)設(shè)計施工，所敷設(shè)的9根單芯電纜為獨立電纜橋架，未與其他高壓電纜混敷設(shè)，確認電纜橋架中確實如此，為此基本排除其可能。對于可能中的（4），經(jīng)現(xiàn)場實際查看，開關(guān)柜出線端和電機接線端確有搭接不到位現(xiàn)象，并且連接螺栓所用墊片已變形嚴重，搭接不到位在開關(guān)柜端極為嚴重，為此要求施工單位更換連接墊片，在重新搭接時全面檢查確保電纜頭銅鼻子與所搭接銅排的接觸面和緊固程度。

其次，對于可能中的（3）無確切的認可標(biāo)準，只能通過借助靜態(tài)測試每根電纜直阻的方法大致確定，經(jīng)電試所靜態(tài)測試，每根電纜直阻數(shù)據(jù)如表2。

表2 測試每根電纜的電阻值mΩ

從表2測試數(shù)據(jù)判斷，每根電纜的長度、電纜頭銅鼻子壓制等相差不大，不應(yīng)是影響主要原因。

對此，經(jīng)上述方式判斷處理后，重新啟機試驗測量情況如表3（因與原來大致一樣，未進行多點測量）。

表3 電纜相電流實測值（相電流290 A）

從表3數(shù)據(jù)看，雖與原來有一點點差異變化，但已進行排查了的原因看來不是影響電流分配不均的主要原因。剩下可能的原因“（5）多根單芯電纜敷設(shè)工藝不規(guī)范（造成互感疊加）”應(yīng)是引起電流分配不均的主要原因。

經(jīng)查閱電力工程電纜設(shè)計規(guī)范GB 50217-2007，其中要求有：①在線路中每一相內(nèi)包括幾根單芯電纜并聯(lián)使用時，所有電纜應(yīng)具有相同的路徑和相等的截面。而且屬于同一相的電纜應(yīng)盡量同其他相的電纜交替敷設(shè)，以免使電流的分配不均勻。②單芯電纜不宜過多盤繞和交叉，以免發(fā)生渦流損耗，盡可能地采用平行敷設(shè)法，以免無序交叉。經(jīng)查看確認，從現(xiàn)場敷設(shè)在橋架電纜盒中的電纜布置排放方式為一層平行敷設(shè)（除轉(zhuǎn)角處外），從實際現(xiàn)象看較為規(guī)范，符合要求②；但是能否滿足要求①中的“交替敷設(shè)”呢？經(jīng)實際清理測試，搭接在每相中的電纜在橋架電纜盒路徑中的排列方式實際未達到“交替敷設(shè)”的效果，而是采用了極其錯誤的排列方式，即“A相B相C相”并排依次敷設(shè)。

于是針對實際的接線和其排列布置方式，要想重新按現(xiàn)已制作好色標(biāo)的電纜達到交替敷設(shè)的要求，現(xiàn)場施工量大且不容易施工，要想達到交替敷設(shè)的目的，可以改變接電纜頭的搭接方式（需重新標(biāo)注色標(biāo)）大致形成交替敷設(shè)的目的，將其電纜兩端重新改接電纜頭后組合新的搭接方式，即A2B1C1改作為A相，B2A1C3改作為B相，C2A3B3改作為C相。改接完成確認后啟機試驗測量數(shù)據(jù)如表4。

從表4數(shù)據(jù)可見，雖電流不是很均勻，但與原來情況相比改善很大，基本合格，故產(chǎn)生相電流在多根單芯電纜中分配極為不均的原因已確定并已解決。檢查落實零序電流雖仍然超限報警但實際檢測到的值與原相比已小很多。

5 結(jié)論和經(jīng)驗總結(jié)

表4 電纜改接后不同負載情況下相電流實測表A

（1）造成相電流在多根單芯電纜中分配極為不均的原因是因為屬于同一相的單芯電纜未同其他相的單芯電纜交替敷設(shè)，以致互感不一致產(chǎn)生電流的分配極為不均現(xiàn)象。而零序電流的報警是因檢測只選取了每相中的一根電纜，由于電流分配不是完全平均，故零序電流檢測值仍超西門子整定值（33 mA），以致報警現(xiàn)象依然存在，但與原相比已小很多。若要徹底解決零序電流正常情況下達到西門子的整定要求，只能完善現(xiàn)有的檢測連接方式，增加電流零序互感器1～2只，對一次每相所有的電力電纜進行完全檢測。

（2）在造成此次電流分配不均現(xiàn)象中，經(jīng)查原因主要是由于電纜敷設(shè)施工人員和電纜頭制作施工人員不是同一施工單位的人員，在制作電纜頭時，施工人員將原分作為一組的電纜當(dāng)做了每一相的電纜所致（9根電纜，每組3根和每相3根又剛好巧合）。

（3）對于大電流負載每相采用多根單芯電纜時，為防止產(chǎn)生電流的分配極為不均現(xiàn)象，在施工中應(yīng)嚴格按規(guī)范要求進行敷設(shè)施工，同時要做好現(xiàn)場標(biāo)記，施工負責(zé)人以及監(jiān)理負責(zé)人等要清楚并要督導(dǎo)指導(dǎo)好各施工單位的施工，確保施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

The Cause of Extremely Uneven Distribution of Motor Single-phase Current in Several Single-Core Cables

CHEN Yan
(The Energy Control Center of Chongqing Steel,Changshou,Chongqing 401258,China)

Through check,analysis and test of the zero-sequence current of motor protection giving alarm due to serious overrunning current,it was found that the distribution of single-phase motor current in several single-core cables of each phase was extremely uneven (three phase current balance of motor)and the maximum current was about three times of the minimum in some phase when the load was heavy.Through cause analysis and probe,the abnormal phenomenon of extremely uneven current distribution was solved,satisfying the demand of normal operation of equipment as well as summing up experience in project management.

zero-sequence current;phase current;single-core cable;current distribution

TM247

B

1006-6764(2014)10-0006-03

2014－06－12

陳彥（1971-），男，大學(xué)本科學(xué)歷，高級工程師，現(xiàn)從事電氣技術(shù)管理工作。