控制電纜的選擇和使用應(yīng)注意的幾個(gè)問題
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chybxl 發(fā)布時(shí)間：2014-05-29 11:19:28
摘要：介紹了電力系統(tǒng)中如何選擇控制電纜，在使用中如何保證控制電纜正常工作和干擾等措施和方法
從控制中心連接到各系統(tǒng)傳遞信號或控制操作功能的電纜統(tǒng)稱控制電纜?？刂齐娎|早期的功能比較簡單，包括：指示燈顯示、儀表指示、繼電器和開關(guān)設(shè)備的操作、報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)等。近年來，由于弱電和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，對控制電纜的選擇和應(yīng)用提出了新的功能和更高的要求。本文就近年來控制電纜的選擇和使用中出現(xiàn)的一些新問題，加以研討，供研究參考。
1控制電纜的主要系列品種
當(dāng)今控制電纜的主產(chǎn)品為：聚氯乙烯絕緣控制電纜、天然-丁苯橡皮絕緣控制電纜和聚乙烯絕緣控制電纜三大系列。此外還有交聯(lián)聚乙烯絕緣和乙丙橡皮絕緣的產(chǎn)品。早年曾生產(chǎn)的油浸紙絕緣鉛包控制電纜已經(jīng)淘汰。
控制電纜的額定電壓用U0/U表示。我國1998年頒發(fā)的國家標(biāo)準(zhǔn)對塑料絕緣控制電纜的額定電壓規(guī)定為450/750V，國外已有德國等提出將600/1000V的產(chǎn)品，作為控制電纜的常規(guī)產(chǎn)品系列。目前我國也能生產(chǎn)600/1000V的塑料絕緣控制電纜。橡皮絕緣控制電纜的額定電壓則規(guī)定為300/500V。
控制電纜的線芯為銅芯，標(biāo)稱截面2.5mm2及以下，2~61芯;4~6mm2,2~14芯;10mm2，2~10芯?？刂齐娎|的工作溫度：橡皮絕緣為65℃，聚氯乙烯絕緣為70℃和105℃兩個(gè)等級。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用的控制電纜一般選用聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯以及氟塑料絕緣的產(chǎn)品。
2保證控制電纜正常工作，防止干擾的措施
為保證控制電纜在發(fā)生絕緣擊穿、機(jī)械損傷或著火時(shí)，減少波及的范圍，國家標(biāo)準(zhǔn)GB50217-91《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：雙重化保護(hù)的電流、電壓以及直流電源和跳閘控制回路等需要增強(qiáng)可靠性的兩套系統(tǒng)，應(yīng)采用各自獨(dú)立的控制電纜。
控制電纜投入運(yùn)行后，同一電纜的不同線芯之間，緊鄰平行敷設(shè)的電纜之間都存在電氣干擾的問題，引起電氣干擾的主要原因有：(1)由于外施電壓在線芯間電容耦合的作用下產(chǎn)生的靜電干擾;(2)由于通電電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)干擾?？偟膩碇v，當(dāng)鄰近存在高電壓、大電流干擾源時(shí)，電氣干擾更嚴(yán)重，由于同一電纜的線芯之間的距離較小，其干擾程度也遠(yuǎn)大于平行敷設(shè)的緊鄰電纜。例如某超高壓變電所分相操作斷路器的控制回路，三相合用一根電纜，曾發(fā)生過這樣事故，由分相操作的脈沖使其它相的晶閘管觸發(fā)，誤導(dǎo)致三相聯(lián)動(dòng)，以后改用分別獨(dú)立的電纜，就未再發(fā)生誤動(dòng)事故。又如某電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，由于將模擬量低電平的信號線與變送器的電源線合用一根四芯電纜，曾引起在信號線產(chǎn)生70V的干擾電壓，這對以毫伏計(jì)的低電平信號回路，顯然會(huì)影響正常工作。
防止或減輕電氣干擾的措施，主要有以下三個(gè)方面。
2.1控制電纜的一個(gè)備用芯接地
實(shí)踐證明，控制電纜中一個(gè)備用芯接地時(shí)，干擾電壓的幅值可降低到25%~50%，且實(shí)施簡便，而對電纜的造價(jià)增加甚微。
2.2對電氣干擾時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重后果的電路，不合用一根控制電纜
其中包括：(1)弱電信號控制回路與強(qiáng)電信號控制回路;(2)低電平信號與高電平信號的回路;(3)交流斷路器分相操作的各相弱電控制回路，都不應(yīng)使用同一根控制電纜。但對
的回路;(3)交流斷路器分相操作的各相弱電控制回路，都不應(yīng)使用同一根控制電纜。但對弱電回路的每一對往返導(dǎo)線如分屬于不是同一根的控制電纜，在敷設(shè)時(shí)有可能形成環(huán)狀布置，在相近電源的電磁線交鏈下會(huì)感生電勢，其數(shù)值可能對弱電回路低電平的參數(shù)干擾影響較大，因此對往返導(dǎo)線仍應(yīng)合用一根控制電纜為宜。
2.3金屬屏蔽與屏蔽層接地
金屬屏蔽是減弱和防止電氣干擾的重要措施，包括對線芯的總屏蔽、分屏蔽和雙層式總屏蔽等?？刂齐娎|金屬屏蔽型式的選擇，應(yīng)按可能產(chǎn)生的電氣干擾影響的強(qiáng)弱，計(jì)入綜合抑制干擾的措施，以滿足降低干擾和過電壓的要求。對防干擾效果的要求越高，則相應(yīng)的投資也越大，當(dāng)采用鋼帶鎧裝、鋼絲編織總屏蔽時(shí)，電纜的價(jià)格約增加10%~20%。
強(qiáng)電回路中的控制干擾，由于其本身的信號較強(qiáng)，因此除了位于超高壓配電裝置或與高壓電纜緊鄰平行較長外，均可選用不帶金屬屏蔽的控制電纜。弱電信號控制回路使用的控制電纜，當(dāng)位于存在干擾影響的環(huán)境，又不具備有效的抗干擾措施時(shí)，宜選用帶金屬屏蔽的控制電纜，以防止電氣干擾會(huì)對低電平信號回路產(chǎn)生誤動(dòng)作或使絕緣擊穿等影響。弱電回路的控制電纜如果能與電力電纜拉開足夠的距離，或敷設(shè)在鋼管中時(shí)，可能會(huì)使外部的電氣干擾降低到允許的限度。
對計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)信號回路的控制電纜，其屏蔽型式選擇的原則是：(1)開關(guān)量信號，可用總屏蔽;(2)高電平模擬信號，宜用對線芯的總屏蔽，必要時(shí)也可用對線芯的分屏蔽;(3)低電平模擬信號或脈沖量信號，宜用對線芯的分屏蔽，必要時(shí)也可用含對線芯分屏蔽的復(fù)合總屏蔽。
關(guān)于屏蔽層的接地方式，應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)：
(1)計(jì)算機(jī)臨控系統(tǒng)的模擬信號回路的控制電纜屏蔽層，宜用集中式一點(diǎn)接地。其原因基于保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正常工作的要求，因?yàn)榧词箖H1V左右的干擾電壓，也可能引起邏輯判斷的謬誤，集中一點(diǎn)接地可避免出現(xiàn)接地環(huán)流;
(2)除計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制電纜屏蔽層只允許集中一點(diǎn)接地的情況外，其它的控制電纜屏蔽層，當(dāng)電磁感應(yīng)干擾較大時(shí)，宜采用兩點(diǎn)接地，而靜電感應(yīng)的干擾較大時(shí)，則采用一點(diǎn)接地;
(3)雙重屏蔽或復(fù)合總屏蔽的內(nèi)屏蔽層宜用一點(diǎn)接地，而外屏蔽層可以兩點(diǎn)接地;
(4)選擇兩點(diǎn)接地時(shí)還應(yīng)考慮在暫態(tài)電流的作用下，屏蔽層不會(huì)被燒毀。
3沿高壓電纜平行敷設(shè)的控制電纜的選擇
控制電纜的額定電壓應(yīng)不低于該回路的工作電壓，并應(yīng)滿足可能經(jīng)受的暫態(tài)和工頻過電壓的要求。由于較長的高壓電纜線路一般采用縱差動(dòng)保護(hù)方式，其保護(hù)及監(jiān)測信號等的控制電纜，往往與高壓電纜緊鄰平行敷設(shè)(俗稱導(dǎo)引電纜)。當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于電磁感應(yīng)在控制電纜上出現(xiàn)的工頻過電壓值，往往可能超過常用的控制電纜的絕緣水平。例如：英國某特長12km的275KV電纜線路的旁邊平行敷設(shè)的控制電纜，在一次系統(tǒng)單相短路電流25KA時(shí)，曾測得其工頻感應(yīng)過電壓可達(dá)21~25KV(鋼帶鎧裝控制電纜)或12~15.5KV(鉛包控制電纜)，因此常用的5 KV或15KV級的控制電纜仍無法適應(yīng)過電壓的要求。又如我國某城市3km長的110KV電纜線路旁邊，與其平行敷設(shè)的控制電纜，在一次系統(tǒng)短路電流15KA的作用下，出現(xiàn)的感應(yīng)電壓，經(jīng)驗(yàn)算需選用絕緣水平不低于10KV級的控制電纜，目前國內(nèi)已有15KV級導(dǎo)引電纜的產(chǎn)品，并曾在實(shí)際工程中采用。抑制感應(yīng)過電壓的措施還有：(1)控制電纜備用的線芯接地;(2)電力電纜鉛包兩端接地;(3)增設(shè)并列的接地線等。
4超高壓配電裝置控制電纜的選擇
220KV及以上高壓配電裝置敷設(shè)的控制電纜，通常宜選用額定電壓600/1000V等級的控制電纜;如有良好的屏蔽時(shí)，也可選用450/750V的控制電纜。其主要原因是：當(dāng)高壓配電裝置中進(jìn)行空載切合線路或變壓器操作時(shí)，以及雷電波侵入的情況下引起的暫態(tài)過電壓和不對稱短路引起的工頻過電壓，由于電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)和接地網(wǎng)上電位升高等原因，都可能在控制電纜上產(chǎn)生較高的干擾電壓，對國內(nèi)一些220KV及以上變電站的實(shí)地測試，控制電纜線芯中的暫態(tài)干擾電壓有時(shí)可高達(dá)2500~4000V，具有金屬屏蔽或備用線芯接地時(shí)，暫態(tài)過電壓值可降低致60%以下。工頻過電壓的影響更大，某220KV變電站曾在一次系統(tǒng)短路時(shí)，由于接地網(wǎng)電位的升高導(dǎo)致控制電纜絕緣的擊穿。
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