电机单相电流在多根单芯电缆中分配极为不均的原因

陈 彦

（重庆钢铁股份有限公司能源管控中心，重庆长寿401258）

电机单相电流在多根单芯电缆中分配极为不均的原因

陈 彦

（重庆钢铁股份有限公司能源管控中心，重庆长寿401258）

通过对电机保护的零序电流严重超限报警原因的检查、分析，测试发现电机单相电流在每相多根单芯电缆中电流分配极为不均（电机三相电流平衡），负荷较大时有的相中最大的电流是最小的电流的3倍左右。经过原因分析查找，解决了电流分配极为不均异常现象，满足了设备正常运行需要，总结出了施工管理经验。

零序电流；相电流；单芯电缆；电流分配

1 概述

重钢环保搬迁工程项目在新区已建设投产了3座2500 m3高炉及其配套设施，为了充分利用老区原优良资产，公司决定将老区投运时间不久的4#高炉（1350 m3）整体配套利用搬迁到新区，并将其炉容扩至1750 m3，相应配套的AV71-14电动鼓风机整体搬至新区，在搬迁设计综合考虑时，通过利用机前脱湿鼓风和增大高炉富氧率方式满足高炉扩容后的高强度需求。

2 问题的引出

重钢从老区搬迁到新区的4#高炉的电动鼓风机组（AV71-14）在安装调试后运行正常，只是电机零序保护的零序电流出现超限报警。针对此种情况，西门子调试技术人员认定保护逻辑和整定无误，保护装置正常，至于检测到的零序电流大的原因（只取用了每相多根单芯电缆中的一根电缆作为零序检测），要求业主单位自行查找并解决问题。针对电机保护零序电流报警，施工单位人员分别检查处理了二次接线和一次电缆，均未发现明显问题，然后重新调整穿零序电流互感器的电缆和理顺电缆头屏蔽接地线，再次启机并网后电机保护零序电流报警现象依旧存在。

鉴于对二次、一次的检查处理无效果，分析认为应是电机电缆每根电缆承载的电流差异较大，从而导致零序互感器感应的零序电流过大，于是采用便携式钳形表在不同负载下对每相每根电缆中的电流进行了测量（其中的A1等编号为测试时标注的每相中的每根电缆），其测量结果如表1。

根据表1可以看出，①每相的电流在三根单芯电缆中电流分配不均；②所测B相电流大于A、C相电流。为此，解决相电流在三根单芯电缆中分配不均应是主要问题，否则在今后高负荷运行情况下易出现电缆故障影响风机安全运行。

3 电缆中电流分配不均的可能原因

表1 不同负荷情况下电缆相电流实测表A

（1）所敷设的电缆批次或厂家不相同，电缆质量差异；

（2）施工中敷设的电缆长度不一致，差异较大；

（3）制作电缆头时工艺原因，铜鼻子压制不一致，差异较大；

（4）搭接电缆头时施工质量引起的接触通流面和紧固程度；

（5）多根单芯电缆敷设工艺不规范（造成互感叠加）；

（6）敷设路径中其他回路高压电缆的影响，等。

4 问题的分析和处理解决

根据电流分配不均的可能原因，分析从易到难的实施程度进行处理解决。

首先确认可能原因中的（1）、（2）、（6），经总包方和施工单位确认，所敷设的9根电缆为同厂家且为同一电缆盘的电缆；敷设时每根电缆的长度基本一致，有电缆长度尺寸编号可以确认；根据设计施工，所敷设的9根单芯电缆为独立电缆桥架，未与其他高压电缆混敷设，确认电缆桥架中确实如此，为此基本排除其可能。对于可能中的（4），经现场实际查看，开关柜出线端和电机接线端确有搭接不到位现象，并且连接螺栓所用垫片已变形严重，搭接不到位在开关柜端极为严重，为此要求施工单位更换连接垫片，在重新搭接时全面检查确保电缆头铜鼻子与所搭接铜排的接触面和紧固程度。

其次，对于可能中的（3）无确切的认可标准，只能通过借助静态测试每根电缆直阻的方法大致确定，经电试所静态测试，每根电缆直阻数据如表2。

表2 测试每根电缆的电阻值mΩ

从表2测试数据判断，每根电缆的长度、电缆头铜鼻子压制等相差不大，不应是影响主要原因。

对此，经上述方式判断处理后，重新启机试验测量情况如表3（因与原来大致一样，未进行多点测量）。

表3 电缆相电流实测值（相电流290 A）

从表3数据看，虽与原来有一点点差异变化，但已进行排查了的原因看来不是影响电流分配不均的主要原因。剩下可能的原因“（5）多根单芯电缆敷设工艺不规范（造成互感叠加）”应是引起电流分配不均的主要原因。

经查阅电力工程电缆设计规范GB 50217-2007，其中要求有：①在线路中每一相内包括几根单芯电缆并联使用时，所有电缆应具有相同的路径和相等的截面。而且属于同一相的电缆应尽量同其他相的电缆交替敷设，以免使电流的分配不均匀。②单芯电缆不宜过多盘绕和交叉，以免发生涡流损耗，尽可能地采用平行敷设法，以免无序交叉。经查看确认，从现场敷设在桥架电缆盒中的电缆布置排放方式为一层平行敷设（除转角处外），从实际现象看较为规范，符合要求②；但是能否满足要求①中的“交替敷设”呢？经实际清理测试，搭接在每相中的电缆在桥架电缆盒路径中的排列方式实际未达到“交替敷设”的效果，而是采用了极其错误的排列方式，即“A相B相C相”并排依次敷设。

于是针对实际的接线和其排列布置方式，要想重新按现已制作好色标的电缆达到交替敷设的要求，现场施工量大且不容易施工，要想达到交替敷设的目的，可以改变接电缆头的搭接方式（需重新标注色标）大致形成交替敷设的目的，将其电缆两端重新改接电缆头后组合新的搭接方式，即A2B1C1改作为A相，B2A1C3改作为B相，C2A3B3改作为C相。改接完成确认后启机试验测量数据如表4。

从表4数据可见，虽电流不是很均匀，但与原来情况相比改善很大，基本合格，故产生相电流在多根单芯电缆中分配极为不均的原因已确定并已解决。检查落实零序电流虽仍然超限报警但实际检测到的值与原相比已小很多。

5 结论和经验总结

表4 电缆改接后不同负载情况下相电流实测表A

（1）造成相电流在多根单芯电缆中分配极为不均的原因是因为属于同一相的单芯电缆未同其他相的单芯电缆交替敷设，以致互感不一致产生电流的分配极为不均现象。而零序电流的报警是因检测只选取了每相中的一根电缆，由于电流分配不是完全平均，故零序电流检测值仍超西门子整定值（33 mA），以致报警现象依然存在，但与原相比已小很多。若要彻底解决零序电流正常情况下达到西门子的整定要求，只能完善现有的检测连接方式，增加电流零序互感器1～2只，对一次每相所有的电力电缆进行完全检测。

（2）在造成此次电流分配不均现象中，经查原因主要是由于电缆敷设施工人员和电缆头制作施工人员不是同一施工单位的人员，在制作电缆头时，施工人员将原分作为一组的电缆当做了每一相的电缆所致（9根电缆，每组3根和每相3根又刚好巧合）。

（3）对于大电流负载每相采用多根单芯电缆时，为防止产生电流的分配极为不均现象，在施工中应严格按规范要求进行敷设施工，同时要做好现场标记，施工负责人以及监理负责人等要清楚并要督导指导好各施工单位的施工，确保施工质量满足规范要求。

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

陈彦（1971-），男，大学本科学历，高级工程师，现从事电气技术管理工作。