控制電纜感應(yīng)電壓引起設(shè)備異常分析及應(yīng)對(duì)策略

李東風(fēng)

（國網(wǎng)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(jí)較高的變電站,由于保護(hù)室距離現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備較遠(yuǎn)，部分控制電纜線路過長，在整根電纜屏蔽良好的情況下，內(nèi)部芯線之間的影響也會(huì)使得控制回路產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓，導(dǎo)致發(fā)生電機(jī)動(dòng)作異常和電氣閉鎖失效等故障，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來較大的安全隱患[1]。本文選取了某變電站調(diào)試過程中出現(xiàn)的隔離開關(guān)異常動(dòng)作為例，對(duì)交流控制電纜感應(yīng)電壓的產(chǎn)生原因進(jìn)行簡要分析，提出降低感應(yīng)電壓的具體方法，并通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證了該方法的可行性。

1 問題描述

某變電站啟動(dòng)調(diào)試過程中，在進(jìn)行50831隔離開關(guān)遠(yuǎn)方分閘操作時(shí)，監(jiān)控后臺(tái)出現(xiàn)異常報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)隔離開關(guān)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(guān)自動(dòng)分閘，操作到位后監(jiān)控后臺(tái)恢復(fù)正常。運(yùn)維人員重復(fù)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，發(fā)現(xiàn)該隔離開關(guān)分閘過程會(huì)間歇性發(fā)生類似拒動(dòng)、誤動(dòng)現(xiàn)象，且誤動(dòng)時(shí)間間隔具有一定的隨機(jī)性。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，該隔離開關(guān)就地操作正常，控制回路接線正確，無松動(dòng)和虛接現(xiàn)象。該隔離開關(guān)控制電源為交流220 V，匯控柜與測(cè)控裝置之間的電氣連接如圖1所示，選取一相進(jìn)行分析，遠(yuǎn)方分合控制線通過電纜31DS883、31DS884連接到測(cè)控裝置的控制節(jié)點(diǎn)，然后再連接到控制公共端。經(jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)匯控柜側(cè)遙分回路節(jié)點(diǎn)X1-125的感應(yīng)電壓約為140 V，相應(yīng)測(cè)控柜側(cè)節(jié)點(diǎn)1D2-6的感應(yīng)電壓約為170 V，遠(yuǎn)超過一般情況下交流控制電纜的正常感應(yīng)電壓值。

圖1 50831隔離開關(guān)遠(yuǎn)方操作電氣回路

2 原因分析

通過查看工程設(shè)計(jì)圖發(fā)現(xiàn)，該站每兩把隔離開關(guān)共用一根控制電纜，實(shí)現(xiàn)匯控柜與測(cè)控屏之間的連接。從設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)布置情況來看，5083匯控柜距離保護(hù)室最遠(yuǎn)，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(guān)使用控制線5芯，則兩把隔離開關(guān)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(nèi)部的空間分布情況如圖3所示。

圖2 隔離開關(guān)匯控柜、測(cè)控柜電氣連接示意

圖3 控制電纜芯線分布

針對(duì)遙分指令節(jié)點(diǎn)存在較高的懸浮電位問題展開進(jìn)一步排查，將該電纜的遙分芯線兩端均解開，使其懸空，測(cè)量下來兩端感應(yīng)電壓仍為140 V、170 V左右?；謴?fù)兩端接線，將電纜中有源芯線的電源空開斷開再次進(jìn)行測(cè)量，感應(yīng)電壓降到40 V左右。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，該40 V左右的懸浮電位由外部干擾產(chǎn)生的感應(yīng)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(nèi)部有源芯線感應(yīng)產(chǎn)生[2]。

現(xiàn)場(chǎng)在匯控柜側(cè)對(duì)該控制電纜每根芯線感應(yīng)電壓進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1所示。從測(cè)量結(jié)果可以看出，與有源芯線位置鄰近的50831遙分芯線感應(yīng)電壓最高，達(dá)到140 V，而位于邊緣的備用芯線、50832分合芯線感應(yīng)電壓均較低，約為40 V左右。經(jīng)過上述檢查分析可知，由于50831隔離開關(guān)控制電纜過長，且電纜內(nèi)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(duì)控制芯線形成干擾，引起控制芯線產(chǎn)生很強(qiáng)的感應(yīng)電壓，即遙分芯線產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓值超過了接觸器吸合動(dòng)作值，從而影響了隔離開關(guān)的正常動(dòng)作[3]。由于不同操作時(shí)刻控制線交流電相位不同，因此感應(yīng)電壓對(duì)隔離開關(guān)操作的影響具有一定的偶然性，導(dǎo)致拒動(dòng)或誤動(dòng)以及誤動(dòng)時(shí)間間隔的隨機(jī)性。

表1 控制電纜芯線感應(yīng)電壓測(cè)量值

3 應(yīng)對(duì)策略

根據(jù)以上故障分析，圍繞如何降低控制芯線的感應(yīng)電壓提出解決措施。在檢查電纜屏蔽層接地良好、敷設(shè)符合要求的情況下，調(diào)整控制芯線在同一根電纜內(nèi)的分布，選擇遠(yuǎn)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(guān)為例，現(xiàn)場(chǎng)利用19號(hào)芯替代4號(hào)芯線，改線后進(jìn)行測(cè)量，31DS883回路電壓由140 V降低至48 V，降壓效果明顯，多次遠(yuǎn)方分合操作隔離開關(guān)未發(fā)現(xiàn)異常[4,5]。此外，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試還發(fā)現(xiàn)電纜中每一根芯線的感應(yīng)電對(duì)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(yīng)電壓。但考慮到該工程已經(jīng)安裝完畢，重新調(diào)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(jié) 論

控制電纜感應(yīng)電壓現(xiàn)象是實(shí)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(dǎo)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(shè)計(jì)和施工人員應(yīng)給予高度的重視。調(diào)整電纜芯線的分布能夠起到抑制感應(yīng)電壓的作用，但也只適用于相對(duì)短距離（不超過500 m）的控制電纜。對(duì)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(shè)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(yīng)電壓的問題。本文總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題產(chǎn)生的原因，并有針對(duì)性的給出了解決方案，對(duì)因感應(yīng)電壓引起操作故障的處理有一定的借鑒意義。