热控控制电缆设计优化探讨

王强 田振宇

【摘要】本文主要从电缆敷设路径优化的必要性、电缆的敷设、现场总线的应用讨论、热控系统抑制干扰的措施等方面对热控控制电缆进行了分析，只有通过对其深入的研究才能进行更好的设计优化。

【关键词】电缆；设计；探讨

中图分类号：S611文献标识码： A

一、前言

热控控制电缆的设计越来越复杂多样，其实用性强、要求严格，在设计中容易出现一些问题，所以加强对其的探讨是非常必要的，具有极强的现实意义。

二、电缆敷设路径优化的必要性

现代大容量火电机组，工艺系统越来越复杂，主厂房布置越来越紧凑，全厂电缆和桥架的材料采购费用、施工总费用越来越高，但相应的前期工程造价确越来越低。因此为满足工程投资要求，在电缆设计中，通过对主厂房和总图各布置方案的电缆敷设路径、电缆和桥架用量分析研究，能够从热控电缆方面对主厂房和总图布置方案提出意见和建议，有利于协助工艺和总图专业，确定和优化主厂房和总图布置，同时可以降低电厂的建设成本。按照2005年限额设计的控制指标，2×600MW超临界新建机组的定额，电力电缆为480km，控制电缆为l855km，桥架1360T；6kV及以上电力电缆189元／m，6kV以下电力电缆为58元／m，控制电缆1 l元／m，计算机电缆l9元／m，桥架9242元／T。

某工程电缆及桥架的设备费用总计为7935．4万元，再加安装费用总计为10712．1万元。全厂电缆和桥架的每千瓦单位造价约为81．15元，从以上数据可以看出，优化电缆敷设路径，减少电缆长度及桥架数量，对电厂的投资影响是巨大的，因此，优化热控电缆设计也是十分必要的，通过对工艺系统、控制系统、供电系统、布置等优化，再加上电缆敷设路径的优化，使得整个工程既合理，又减少投资。电缆接线断路、短路、虚接。由于发电厂主机和辅机都是高速转动的机械设备，时间久了，机械设备的振动就使一些热控元件的接线端子发生断路和虚接缺陷。同时，由于电缆老化绝缘破坏、接线柱进水、空气潮湿腐蚀等引起电缆接线短路。

三、电缆的敷设

要根据工作量的大小准备好充足的施工人员，组织人员进行学习，提前进行现场勘察，特别是要至少有一名对现场环境比较熟悉的带头人，能够熟练掌握图纸和施工工艺，掌握电缆敷设的顺序，并且能够对现场人员进行组织和协调，能够对工作人员进行合理的分工，从而使整个敷设工作进行的有条不紊，避免出现混乱的局面，这也是整个敷设工作当中的重点；要准备好在施工中所需要使用的电缆、放线架、绑线、斜口钳、胶布、照明灯具、断线钳或钢锯、图纸和电缆清册等所必需品。

1.敷设电缆时应由一人或多人牵引，并用胶布写上电缆编号、名称、终始端等相关信息粘贴在电缆头上，以便于辨认。当电缆首端到达目的地时，应稍微留有适当的余地，一般首端稍高于屏顶即可，当确定好首端的位置后，根据所敷设的长度就可确定尾端的位置，尾端也留有一定的余地后用断线钳剪断或钢锯锯断，同样也要用胶布写上电缆编号的相关信息粘贴在电缆尾端上作好记号，每敷设完一根电缆都要在电缆清册的相应位置上做好记号，以便于与未敷设的电缆区分开来，同时也对敷设过的电缆做到心中有数。

2.电缆敷设时要防止被尖锐物件划破电缆的绝缘外皮。

3.电缆在电缆架上排列时应按电压等级由高到低的的顺序排列。

4.在保护屏处，当电缆穿入时应尽量按该电缆在保护屏内端子接线的序号进行排列，如有交叉时可将部分电缆放在保护屏底部的电缆沟内，穿入的电缆在保护屏底部要留有适当的弧度并保留适当的余量。

5.开关柜内的电缆穿入与在保护屏处穿电缆时基本一致，由于开关柜较高，为防止穿入的电缆重新落下去，需要随时将每一根电缆进行绑扎，每一个开关柜内的电缆穿入完毕后都应再进行统一的绑扎，绑扎时也要力求美观，并充分利用开关柜柜体上的横担、孔洞进行固定。

6.在电缆沟内，控制电缆与电力电缆保持尽可能大的间距，以最大限度地减小这些强电源对电缆沟内控制电缆的干扰。

四、现场总线的应用讨论

现场总线在我国应用已取得了可喜的突破。如我院设计的山东莱城电厂3、4号机组各有83台400V及以下电动机及电加热器通过PROFIBUS现场总线与TELEPERM—XP分散控制系统相连；我院设计的江阴夏港电厂5、6号机组(2x330MW)380V开关柜采用西门子公司的SIMOCODE 电动机保护控制设备， 通过PROFIBUS—DP与I／A分散控制系统相连，6kV采用WDZ400系列国产智能装置，重要信号通过硬接线与分散控制系统相连，其它信号通过MOD．BUS总线与I／A分散控制系统连接；浙江国华宁海发电厂(4x600MW)闭式水系统34个现场总线电动门(AUMA公司AUMATIC电动执行器)分成两组采用冗余总线接口与TELEPEM—XP控制系统连接；浙江华能玉环电厂(2xl000MW)在锅炉补

给水系统、废水系统中采用现场总线技术。由此可见将现场总线技术以不同的规模和形式应用于300MW、600MW、1000Mw火电机组的监视与控制上正逐步为用户所接受。

五、热控系统抑制干扰的措施

1.提高热控系统电源的稳定性及可靠性

在热控系统中，一般设计有热工电源盘，来为控制系统及现场仪表提供电源。在系统电源的设计时，应该考虑冗余供电，各路配电模件应该有独立的截峰二极管(过压)、自动断路器(过流)等保护，供电系统最好采用隔离变压器，使热控接地点和动力强电系统接地点独立开来。

2、选择正确的系统接地方式，完善系统接地

接地的目的通常有两个，一是为了安全，二是为了抑制干扰。完善的接地系统是热控控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

系统接地的方式一般可分为：浮地方式、直接接地方式和电容接地方式三种。对现在普遍使用的热控DCS系统而言，属于低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入模板滤波等的影响，信号交换频率一般都低于1MHz，所以集中布置的DCS系统信号接地线采用星型接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极最好埋在距建筑物10～15M远处(或与控制器间不大于50m)，而且系统接地点必须与强电设备接地点相距15m以上。

3、电缆的正确选择和施工工艺减少干扰

对于不同的信号要选择不同的电缆传输。现场信号大致分为模拟量信号、开关量信号与数据通讯信号。模拟量信号包括模入和模出信号，此类信号应使用屏蔽对绞电缆连接，信号电缆芯的截面应大于等于lmm2。而高电平(或大电流)的开关量的输入输出信号可用一般对绞电缆(控制电缆)连接，但应与模拟量信号、低电平开关信号分开，单独走电缆槽。

4、对重要回路采取隔离技术

对于模拟量输入倘出(AL／AO)回路，要防止从现场来的强电窜入卡件，以及就地设备与DCS系统不共地可能产生电势差，这种电势差在信号回路中产生电流，对信号进行干扰。对于这种干扰，主要采用信号隔离器进行抑制，这样强电就不会串入卡件及信号回路，而且发生故障时，也主要检修隔离的外回路，较为方便简单。

六、结束语

热控控制电缆以及被广泛应用，但是提升施工人员的技术熟练度以及加强电缆设计的优化都是十分必要的，具体优化措施应该根据各地施工情况进行调整。

参考文献：

[1]陈慈萱.三峡电站允许地电位升高试验研究(Ⅰ)——控制电缆的工频耐压特性研究.电网技术.2013年3月，第2期，166-168.

[2]王朝.由控制电缆分布电容所形成的迂回回路.化肥设计.2012年4月，第4期,243-247.

[3]郭大营.电气安装时控制电缆头的制作及二次接线方法.电力建设.2013年10月，第9期，110-115.