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，監控后臺出現異常報警信號，現場檢查發現隔離開關操作未到位，分合閘指示位于中間狀態。大約20 min后，隔離開關自動分閘，操作到位后監控后臺恢復正常。運維人員重復進行遠方操作，發現該隔離開關分閘過程會間歇性發生類似拒動、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點，然后再連接到控制公共端。經測量，發現匯控柜側遙分回路節點X1-125的感應電壓約為140 V，相應測控柜側節點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?；謴蛢啥私泳€，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現異常[4,5]。此外，現場測試還發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、優化電纜敷設路徑、優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。