控制电缆感应电压引起设备异常分析及应对策略

李东风

（国网江苏省电力有限公司 检修分公司，江苏 南京 211102）

0 引 言

在电压等级较高的变电站,由于保护室距离现场设备较远，部分控制电缆线路过长，在整根电缆屏蔽良好的情况下，内部芯线之间的影响也会使得控制回路产生较高的感应电压，导致发生电机动作异常和电气闭锁失效等故障，给生产运行带来较大的安全隐患[1]。本文选取了某变电站调试过程中出现的隔离开关异常动作为例，对交流控制电缆感应电压的产生原因进行简要分析，提出降低感应电压的具体方法，并通过现场测试验证了该方法的可行性。

1 问题描述

某变电站启动调试过程中，在进行50831隔离开关远方分闸操作时，监控后台出现异常报警信号，现场检查发现隔离开关操作未到位，分合闸指示位于中间状态。大约20 min后，隔离开关自动分闸，操作到位后监控后台恢复正常。运维人员重复进行远方操作，发现该隔离开关分闸过程会间歇性发生类似拒动、误动现象，且误动时间间隔具有一定的随机性。

经现场检查，该隔离开关就地操作正常，控制回路接线正确，无松动和虚接现象。该隔离开关控制电源为交流220 V，汇控柜与测控装置之间的电气连接如图1所示，选取一相进行分析，远方分合控制线通过电缆31DS883、31DS884连接到测控装置的控制节点，然后再连接到控制公共端。经测量，发现汇控柜侧遥分回路节点X1-125的感应电压约为140 V，相应测控柜侧节点1D2-6的感应电压约为170 V，远超过一般情况下交流控制电缆的正常感应电压值。

图1 50831隔离开关远方操作电气回路

2 原因分析

通过查看工程设计图发现，该站每两把隔离开关共用一根控制电缆，实现汇控柜与测控屏之间的连接。从设备现场布置情况来看，5083汇控柜距离保护室最远，电缆31DS883和31DS884长度接近200 m。该控制电缆共有19芯，每把隔离开关使用控制线5芯，则两把隔离开关使用控制线共10芯，备用9芯，其中5根控制线分别为遥控分、遥控合、就地、控制公共端以及220 V有源芯线，如图2所示。19根芯线在电缆内部的空间分布情况如图3所示。

图2 隔离开关汇控柜、测控柜电气连接示意

图3 控制电缆芯线分布

针对遥分指令节点存在较高的悬浮电位问题展开进一步排查，将该电缆的遥分芯线两端均解开，使其悬空，测量下来两端感应电压仍为140 V、170 V左右。恢复两端接线，将电缆中有源芯线的电源空开断开再次进行测量，感应电压降到40 V左右。根据以往经验，该40 V左右的悬浮电位由外部干扰产生的感应电所致，因此可以判断遥分芯线100 V左右的悬浮电压由同根电缆内部有源芯线感应产生[2]。

现场在汇控柜侧对该控制电缆每根芯线感应电压进行测量，测量结果如表1所示。从测量结果可以看出，与有源芯线位置邻近的50831遥分芯线感应电压最高，达到140 V，而位于边缘的备用芯线、50832分合芯线感应电压均较低，约为40 V左右。经过上述检查分析可知，由于50831隔离开关控制电缆过长，且电缆内部控制芯线距有源芯线过近，在芯线之间分布电容的作用下，互电容耦合对控制芯线形成干扰，引起控制芯线产生很强的感应电压，即遥分芯线产生较高的感应电压，感应电压值超过了接触器吸合动作值，从而影响了隔离开关的正常动作[3]。由于不同操作时刻控制线交流电相位不同，因此感应电压对隔离开关操作的影响具有一定的偶然性，导致拒动或误动以及误动时间间隔的随机性。

表1 控制电缆芯线感应电压测量值

3 应对策略

根据以上故障分析，围绕如何降低控制芯线的感应电压提出解决措施。在检查电缆屏蔽层接地良好、敷设符合要求的情况下，调整控制芯线在同一根电缆内的分布，选择远离有源线的芯线作为遥分、遥合控制指令线。以本文50831隔离开关为例，现场利用19号芯替代4号芯线，改线后进行测量，31DS883回路电压由140 V降低至48 V，降压效果明显，多次远方分合操作隔离开关未发现异常[4,5]。此外，现场测试还发现电缆中每一根芯线的感应电对其他芯线都有叠加效果，将备用芯线接地也能够降低其他芯线的感应电压。但考虑到该工程已经安装完毕，重新调整存在一定困难，因此该方法仅作为一种参考供后续工程借鉴。

4 结 论

控制电缆感应电压现象是实际工程中的常见问题，一般情况下，这种问题的隐蔽性很大，导致工作人员在回路排查过程中忽视掉，给工作的顺利开展带来较大阻碍，设计和施工人员应给予高度的重视。调整电缆芯线的分布能够起到抑制感应电压的作用，但也只适用于相对短距离（不超过500 m）的控制电缆。对于长距离的控制电缆，还是要从采用直流控制电源、优化电缆敷设路径、优化电缆选型以及采取专门抑制措施等方面解决感应电压的问题。本文总结现场实际问题产生的原因，并有针对性的给出了解决方案，对因感应电压引起操作故障的处理有一定的借鉴意义。