長(zhǎng)距離控制電纜電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)故障解決方案

李 陽(yáng)

（山西潞安集團(tuán)五陽(yáng)熱電廠檢修分廠，山西 長(zhǎng)治 046200）

引言

目前，火電企業(yè)低壓運(yùn)行設(shè)備控制回路大都采用多芯屏蔽控制電纜作為信號(hào)傳輸和控制回路的導(dǎo)線，雖然可以有效地減少外部電路的干擾問題，但是由于長(zhǎng)距離控制電纜電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，其電纜內(nèi)部的分布電容、壓降等因素，對(duì)設(shè)備控制以及信號(hào)傳輸產(chǎn)生干擾，成為的設(shè)備的不安全因素。因此，針對(duì)長(zhǎng)距離控制電纜電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)故障解決方案展開研究。

1 設(shè)備概述

某火電廠輸煤C 系統(tǒng)7C 皮帶機(jī)總電源開關(guān)位于7、8 號(hào)機(jī)組集控樓6.9 m 配電間公用PCI 段（04BHA07D），其遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)位于輸煤B 系統(tǒng)集控室，其控制電纜長(zhǎng)超過1 000 m，電源開關(guān)與控制接口的I/O 遠(yuǎn)程站位于輸煤B 系統(tǒng)煤倉(cāng)間MCC 配電間內(nèi)，其控制回路采用ST500 智能馬達(dá)控制器，為典型的直流控制、交流自保持控制回路。

2 設(shè)備存在隱患

輸煤C 系統(tǒng)7C 皮帶電機(jī)電源開關(guān)（04BHA07D）隨機(jī)組于2007 年投入運(yùn)行，投運(yùn)后設(shè)備運(yùn)行正常。但在2016—2017 年期間多次出現(xiàn)異常現(xiàn)象，即設(shè)備在無指令的情況下自啟動(dòng)、開關(guān)DCS 無法啟停，嚴(yán)重影響人身安全和設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備主要異常情況如下：1）2016年4月5日，7C皮帶電機(jī)電源開關(guān)（04BHA07D）在無操作命令的情況下合上導(dǎo)致皮帶電機(jī)啟動(dòng)，且類似的現(xiàn)象于2017 年3—4 月再次出現(xiàn)兩次；

2）2017 年5 月15 日，7C 皮帶電機(jī)電源開關(guān)（04BHA07D）遠(yuǎn)方無法進(jìn)行停運(yùn)。

3 對(duì)設(shè)備隱患進(jìn)行分析與研究

該廠繼電保護(hù)人員通過對(duì)其二次回路圖紙精心分析并結(jié)合故障現(xiàn)象，針對(duì)7C 皮電機(jī)電源開關(guān)控制電纜存在距離長(zhǎng)的客觀問題，提出了長(zhǎng)距離電纜對(duì)電機(jī)控制回路是否存在影響，以及交流電纜與直流電纜同時(shí)敷設(shè)是否存在干擾的問題。針對(duì)上述問題，專業(yè)人員對(duì)控制電纜進(jìn)行檢查，打開外回路測(cè)量該回路電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)回路中存在嚴(yán)重干擾，直流控制回路中的交流干擾分量在15～45 V 之間波動(dòng)[1-2]。在該工況下，如供電電源（包括交、直流電源）發(fā)生瞬時(shí)擾動(dòng)或波動(dòng)則干擾分量會(huì)產(chǎn)生高電位，使得馬達(dá)控制器誤判斷電機(jī)合閘信號(hào)發(fā)出，接觸器閉合皮帶啟動(dòng)。此外通過進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)其一備用電纜芯線干擾電壓最高達(dá)94 V，經(jīng)查該系統(tǒng)所用控制電纜型號(hào)為ZR-KVVP2（阻燃、控制、聚氯乙烯絕緣護(hù)套、銅線屏蔽）現(xiàn)雖然該控制柜內(nèi)及電纜屏蔽接地良好，但長(zhǎng)電纜產(chǎn)生的干擾很難通過單芯接地線完全消除。通過就地試驗(yàn)，在強(qiáng)電干擾下K20 馬達(dá)控制器存在誤合開關(guān)以及誤跳開關(guān)的現(xiàn)象，因此可以確定只有排除電纜帶來的干擾，才能確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

4 改造方案的提出以及實(shí)施

為了徹底排除長(zhǎng)距離電纜的電容電流對(duì)控制回路的影響，并消除交流電纜對(duì)直流控制回路的影響，決定在控制回路中加裝大功率中間繼電器，如圖1 所示。該中間繼電器動(dòng)作的指令由輸煤集控PLC 控制，取兩中間繼電器各一對(duì)常開節(jié)點(diǎn)接到原合、跳閘回路中，這樣可將長(zhǎng)電纜等外來因素引起的干擾經(jīng)中間繼電器隔離吸收，同時(shí)不影響控制功能。

圖1 改造后控制回路圖

本次改造后其遠(yuǎn)方控制過程為：DCS 遠(yuǎn)方命令啟動(dòng)，電源開關(guān)Q1 閉合，控制電源開關(guān)QF1 閉合，轉(zhuǎn)換開關(guān)（sw）至遠(yuǎn)方位，DCS（PLC C）發(fā)啟動(dòng)命令，K11 繼電器帶電K11 常開點(diǎn)K11-1 閉合，至K20 馬達(dá)控制器（線號(hào)4DI 與1DO 接通），繼電器K1 帶電，K1 常開節(jié)點(diǎn)K1-1 閉合，接觸器Q2 帶電，這樣合閘回路接通。開關(guān)合閘中間繼電器安裝在四單元380 V 公用PC II 段7C 皮電機(jī)電源開關(guān)（04BHA07D）側(cè)柜電纜室內(nèi)。改造后開關(guān)在就地/遠(yuǎn)方試驗(yàn)，開關(guān)合跳正常,設(shè)備運(yùn)行至今沒有出現(xiàn)自啟動(dòng)以及無法停運(yùn)現(xiàn)象，排除了設(shè)備隱患，保證了人身和設(shè)備的安全[3-4]。

5 改造方案的優(yōu)越性以及實(shí)施情況

本次改造的經(jīng)濟(jì)性和安全性，具體有以下幾點(diǎn)：

1）成本低：本次改造僅使用了50 m、1.5 mm2單芯線、兩個(gè)中間繼電器，徹底解決了開關(guān)自啟動(dòng)、遠(yuǎn)方無法正常啟停的現(xiàn)象，避免了故障的反復(fù)性，節(jié)省了大量的人力與物力。

2）可操作性高：在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，至今沒有出現(xiàn)開關(guān)自啟動(dòng)、遠(yuǎn)方無法正常啟停的現(xiàn)象，且徹底排除了設(shè)備隱患。

3）安全性高：本成果是在設(shè)備停運(yùn)情況下，對(duì)開關(guān)二次回路進(jìn)行改造，改造完成后在試驗(yàn)位對(duì)開關(guān)進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，開關(guān)啟停以及信號(hào)正常后再進(jìn)行帶負(fù)荷傳動(dòng)，這樣既避免了誤接線的可能，又保障了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行[5-6]。

4）實(shí)用性強(qiáng)：對(duì)于長(zhǎng)距離的控制回路，為了確保其控制回路的可靠性，均可采用本方案。

6 未來發(fā)展方向及相應(yīng)的改進(jìn)措施

1）輸煤C 系統(tǒng)7C 皮電機(jī)電源開關(guān)（04BHA07D）運(yùn)行至2016 年，沒有出現(xiàn)開關(guān)自啟動(dòng)的現(xiàn)象，需進(jìn)一步分析長(zhǎng)電纜供電系統(tǒng)中隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生的電容電流越來愈大，從而加大對(duì)控制回路的影響。

2）以往對(duì)于長(zhǎng)距離的供電系統(tǒng)主要考慮產(chǎn)生的電容電流對(duì)交流控制回路會(huì)產(chǎn)生很大的干擾，造成控制繼電器誤動(dòng)，往往忽略了交流電纜與直流電纜之間存在的干擾，也是我們工程技術(shù)人員在今后的施工建設(shè)中需要考慮的問題。

3）本次案例控制電源是直流系統(tǒng)，在備用芯中產(chǎn)生了很大交流電源，對(duì)馬達(dá)控制器產(chǎn)生了干擾，進(jìn)而發(fā)生開關(guān)自啟動(dòng)的異?，F(xiàn)象，說明目前低壓設(shè)備的智能型保護(hù)控制器沒有考慮保護(hù)器對(duì)交流電源干擾的問題，也提醒我們技術(shù)人員在今后的設(shè)備選型中應(yīng)考慮設(shè)備交流電源干擾的情況下能否運(yùn)行正常，應(yīng)在設(shè)備選型時(shí)做相應(yīng)的交流干擾試驗(yàn)[7]。

4）目前，各個(gè)發(fā)電集團(tuán)，需要將交流電纜與直流電纜分層敷設(shè)，不過在基建過程中忽略了類似問題也加大了目前的整改難度，因此對(duì)于新建機(jī)組應(yīng)結(jié)合相應(yīng)的規(guī)程規(guī)定，合理敷設(shè)電纜，把隱患排除在萌芽狀態(tài)。

7 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)長(zhǎng)距離控制電纜電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)、遠(yuǎn)方無法停運(yùn)故障的分析，使我們意識(shí)到在今后的施工建設(shè)中不僅需要考慮分布電容對(duì)電纜的影響，也需要考慮到交流電纜對(duì)直流控制電纜的影響以及隨著運(yùn)行時(shí)間的推移電容電流會(huì)不會(huì)加大的問題，因此，在今后的工作中應(yīng)不斷加大對(duì)長(zhǎng)距離控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的研究。