牛艷偉

(國(guó)家電投集團(tuán)河南電力有限公司開(kāi)封發(fā)電分公司，河南 開(kāi)封 475002)

用指示燈消除控制電纜感應(yīng)電壓的影響

牛艷偉

(國(guó)家電投集團(tuán)河南電力有限公司開(kāi)封發(fā)電分公司，河南 開(kāi)封 475002)

以某電廠(chǎng)輸煤系統(tǒng)7號(hào)皮帶管狀輸送機(jī)開(kāi)關(guān)在運(yùn)行中時(shí)有跳閘現(xiàn)象發(fā)生為例，分析了控制電纜感應(yīng)電壓產(chǎn)生的原因，介紹了降低感應(yīng)電壓的原理，并利用經(jīng)常用到的指示燈消除了感應(yīng)電壓帶來(lái)的不良影響，在設(shè)備運(yùn)行中取得了良好的效果。

感應(yīng)電壓；控制電纜；指示燈

0 引言

隨著電廠(chǎng)自動(dòng)化程度的提高，很多控制系統(tǒng)采用遠(yuǎn)方集中控制，因此不可避免地接入了長(zhǎng)距離的控制電纜，在電纜上產(chǎn)生了較高的感應(yīng)電壓，影響了電氣設(shè)備的正常工作。

控制電纜實(shí)際上是自然形成的電容器，電纜中的芯線(xiàn)導(dǎo)體相當(dāng)于極板，芯線(xiàn)導(dǎo)體外包裹的絕緣層相當(dāng)于電容的介質(zhì)，所以電纜相當(dāng)于電容量隨長(zhǎng)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(xiàn)會(huì)給其他芯線(xiàn)帶來(lái)感應(yīng)電壓。如果控制電纜不是很長(zhǎng)，這種感應(yīng)電壓就不明顯，也不會(huì)造成惡劣后果；當(dāng)控制電纜較長(zhǎng)時(shí)(即電容量較大)，受到其他外部因素的影響，就會(huì)產(chǎn)生明顯的感應(yīng)電壓，造成現(xiàn)場(chǎng)就地控制開(kāi)關(guān)誤動(dòng)及人員觸電，給生產(chǎn)和運(yùn)行人員帶來(lái)安全隱患。由于這種感應(yīng)電壓不可能被完全消除，因此只能采取措施，降低其產(chǎn)生的不良影響。

1 皮帶管狀輸送機(jī)開(kāi)關(guān)跳閘問(wèn)題

某電廠(chǎng)輸煤系統(tǒng)7號(hào)皮帶管狀輸送機(jī)開(kāi)關(guān)在運(yùn)行中時(shí)有跳閘現(xiàn)象發(fā)生，影響正常供煤。皮帶管狀輸送機(jī)開(kāi)關(guān)在跳閘時(shí)沒(méi)有人為發(fā)出跳閘指令，其保護(hù)也沒(méi)有動(dòng)作。經(jīng)檢查，開(kāi)關(guān)的跳閘回路所接入的電纜、盤(pán)內(nèi)線(xiàn)、跳閘端子均絕緣良好，接線(xiàn)正確無(wú)誤。

7號(hào)皮帶管狀輸送機(jī)開(kāi)關(guān)分閘的條件有：

(1) 遠(yuǎn)方輸煤程控發(fā)出跳閘指令；

(2) 就地操作分閘按鈕；

(3) 電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)出跳閘脈沖；

(4) 皮帶管狀輸送機(jī)事故拉繩繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)動(dòng)作接通跳閘回路。

在排除前3個(gè)引起開(kāi)關(guān)跳閘的條件后，判斷為開(kāi)關(guān)“偷跳”，初步懷疑是由于事故拉繩繼電器LSJ瞬時(shí)動(dòng)作，造成常開(kāi)接點(diǎn)閉合，接通了跳閘回路。事故拉繩繼電器LSJ的型號(hào)為：施耐德RXM4AB2P7 220 V50/60 HZ 6 A/250 V，線(xiàn)圈為交流220 V。

2 拉繩繼電器控制原理及開(kāi)關(guān)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(xiàn)圈一端接在交流220 V的N上，另一端串接事故拉繩開(kāi)關(guān)的常開(kāi)接點(diǎn)后，接到交流220 V的火線(xiàn)L上。事故拉繩開(kāi)關(guān)沿7號(hào)皮帶管狀輸送機(jī)(全長(zhǎng)約為200 m)兩側(cè)布置，每隔50 m布置1個(gè)，其接線(xiàn)方式為每個(gè)拉繩開(kāi)關(guān)的常開(kāi)接點(diǎn)并接。在7號(hào)皮帶管狀輸送機(jī)兩側(cè)的任何位置拉動(dòng)該拉繩開(kāi)關(guān)的拉繩，使其常開(kāi)接點(diǎn)閉合，事故拉繩繼電器的線(xiàn)圈就會(huì)勵(lì)磁，滿(mǎn)足第4個(gè)跳閘條件，使7號(hào)皮帶管狀輸送機(jī)開(kāi)關(guān)分閘。但這樣就導(dǎo)致了該拉繩繼電器線(xiàn)圈的非接地端接入了大約150 m的控制電纜，電纜型號(hào)為ZR-KVV-4×1．5。

2.2 開(kāi)關(guān)跳閘原因分析

用萬(wàn)用表測(cè)量拉繩繼電器線(xiàn)圈的非接地端接入電纜的對(duì)地電壓為AC 47 V，拉繩繼電器的動(dòng)作電壓為AC 127 V、返回電壓為AC 64 V。初步判斷為：感應(yīng)電壓較高，造成拉繩繼電器瞬時(shí)動(dòng)作，導(dǎo)致7號(hào)皮帶開(kāi)關(guān)跳閘。

圖1 拉繩繼電器控制原理

若將長(zhǎng)控制電纜連接拉繩開(kāi)關(guān)接點(diǎn)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(yuǎn)小于容抗值Xc，可以忽略不計(jì))，R，XL分別為繼電器線(xiàn)圈的電抗和感抗，Uc、UL分別為等效電容電壓和繼電器線(xiàn)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(zhǎng)度成正比，即電纜越長(zhǎng)，電容量越大，流過(guò)電容C0與繼電器線(xiàn)圈的電容電流就越大；線(xiàn)圈兩端的感應(yīng)電壓UL與流過(guò)的電流成正比，即當(dāng)流過(guò)的電流增大時(shí)，UL值則隨著增高。當(dāng)感應(yīng)電壓UL大于繼電器的動(dòng)作電壓時(shí)，即使控制繼電器的常開(kāi)觸頭處于斷開(kāi)位置，繼電器的線(xiàn)圈仍然能勵(lì)磁動(dòng)作，從而造成7號(hào)皮帶管狀輸送機(jī)開(kāi)關(guān)“偷跳”。

圖2 拉繩繼電器控制原理等效電放

3 降低感應(yīng)電壓或抗感應(yīng)電壓干擾的方法

(1) 在工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮長(zhǎng)控制電纜感應(yīng)電壓帶來(lái)的干擾，盡可能地減小控制電纜的長(zhǎng)度。

(2) 選用介電強(qiáng)度更好的交聯(lián)聚乙烯絕緣或乙丙橡皮絕緣的控制電纜。

(3) 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)電纜時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照電纜安裝規(guī)程規(guī)定及反措要求施工。如采用動(dòng)力電纜與控制電纜分層敷設(shè)，在電纜末端盡可能減少無(wú)屏蔽電纜芯線(xiàn)的長(zhǎng)度，并使屏蔽層可靠接地等方法來(lái)減小感應(yīng)電帶來(lái)的影響。

(4) 在繼電器或接觸器的一端接有長(zhǎng)控制電纜時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)作功率較大的繼電器或接觸器。

(5) 將控制電纜的備用芯線(xiàn)一端可靠接地，以降低電纜的感應(yīng)電壓。

(6) 控制電纜的芯線(xiàn)較多時(shí)，可采用調(diào)整運(yùn)行中帶電芯線(xiàn)與所用的不帶電芯線(xiàn)的相對(duì)位置，以降低電纜的感應(yīng)電壓。如盡量避免將電纜的中心芯線(xiàn)作為運(yùn)行中長(zhǎng)期帶電的芯線(xiàn)來(lái)使用。

(7) 將接觸器或繼電器的線(xiàn)圈兩端并聯(lián)電阻，以減小線(xiàn)圈兩端的感應(yīng)電壓。

(8) 將接觸器或繼電器的線(xiàn)圈兩端并聯(lián)電容，來(lái)減小線(xiàn)圈兩端的感應(yīng)電壓。

作為生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)人員，常常面臨設(shè)備已經(jīng)投入運(yùn)行，電纜已經(jīng)敷設(shè)完畢，或者生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)處于復(fù)雜的電磁環(huán)境等情況，使用方法(1)—(4)時(shí)，需要耗費(fèi)大量的人力物力，或者已不允許改變生產(chǎn)環(huán)境；使用方法(5)和(6)后，感應(yīng)電壓可能降低了一些，但仍然達(dá)不到要求；使用方法(7)和(8)時(shí)，可利用電阻、電容分流原理以減小流過(guò)繼電器或接觸器線(xiàn)圈的感應(yīng)電容電流，從而降低線(xiàn)圈兩端的感應(yīng)電壓，使其低于繼電器或接觸器的動(dòng)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(jù)上述(7)的方法，擬采用指示燈來(lái)降低感應(yīng)電壓。

具體措施是：采用1個(gè)上海二工電器廠(chǎng)生產(chǎn)的普通指示燈，型號(hào)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(xiàn)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(wàn)用表測(cè)量拉繩繼電器線(xiàn)圈的非接地端接入電纜的電壓為AC 27 V。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，7號(hào)皮帶管狀輸送機(jī)開(kāi)關(guān)沒(méi)有再發(fā)生“偷跳”現(xiàn)象。

圖3 并聯(lián)指示燈后

采用指示燈來(lái)降低感應(yīng)電壓，其等效原理如圖4所示。指示燈實(shí)際上相當(dāng)于電阻，具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單方便、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，且在生產(chǎn)維護(hù)工作中方便取用，節(jié)省了大量的人力物力。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，該電廠(chǎng)在實(shí)際生產(chǎn)中將指示燈應(yīng)用于拉繩繼電器，經(jīng)過(guò)2年多時(shí)間的觀(guān)察，已有效解決了感應(yīng)電壓帶來(lái)的干擾。但使用指示燈還存在以下隱患：當(dāng)指示燈開(kāi)路(或短路)時(shí)，會(huì)失去防止誤動(dòng)作用(或造成該保護(hù)失效)；拉繩繼電器線(xiàn)圈在電源斷開(kāi)瞬間，繼電器兩端產(chǎn)生的反電勢(shì)會(huì)很高(達(dá)額定電壓的幾倍)，燈泡長(zhǎng)期承受這種通電及反電勢(shì)沖擊，不可避免地會(huì)加速老化，無(wú)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(dāng)阻值的電阻并聯(lián)，以進(jìn)一步提高安全性。

圖4 并聯(lián)指示燈后的拉繩繼電器控制原理等效

雖然控制電纜感應(yīng)電壓?jiǎn)栴}得到了有效解決，但此類(lèi)問(wèn)題應(yīng)從源頭上加以控制，即從工程設(shè)計(jì)、電纜選型及敷設(shè)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(fā)電廠(chǎng)電氣設(shè)備維護(hù)工作，email：605489797@qq．com。