浅谈低压交流电动机的长距离控制回路存在的问题及对策

2021-11-23周湘

商品与质量 2021年4期

周湘

安徽海螺建材设计研究院有限责任公司安徽芜湖 241070

1 概述

在水泥工厂建设过程中，由于全厂总体布置需要，存在少数生产车间内电机距离变电所内控制柜较远的情况，导致电机控制线路较长，从而出现接触器和继电器不能正常的吸合和释放现象，影响正常生产运行，甚至危及到相关人员和设备的安全。曾经在水泥生产过程中出现过电机开机正常，却不能正常停机，如水泥库顶的电机；也曾出现长皮带电机已停机，而皮带机速度信号显示电机未停机的现象等；而出现这些现象一般发生在远距离低压交流电动机的控制回路上，其问题的出现，与控制电缆的长度、截面的选择，以及低压交流电动机的控制回路的设计等等有着密切的关系。

2 问题

案例一：国内某水泥厂皮带机出现速度信号在停机后或在皮带机打滑时继续存在，中间继电器保持吸合，未正常动作；其控制原理：控制思想为现场控制优先；二次控制回路电源取自一次回路（电压为220VAC）；皮带打滑检测采用二线制电感式接近开关，通过中间继电器将信号送至DCS 系统。

案例二：国外某水泥厂粘土破碎电机出现了电机运行后在现场按停机按钮时，电机未实现停机，停机信号中间继电器保持吸合的现象；其控制原理：控制思想为中控控制优先；二次控制回路电源取自专用控制电源回路（电压为220VAC）；现场按钮在主控制回路中，开机、停机按钮均通过中间继电器将信号送至DCS 系统然后由DCS 实现开机、停机；现场实测停机信号继电器两端电压达到171V 左右，足以让中间继电器吸合。

案例三：国外某水泥厂余热发电出现低压电机停机后控制柜上运行灯常亮现象；其控制原理：控制思想为现场控制优先；二次控制回路电源取自专用控制电源回路（电压为220VAC）；现场实测停机后运行灯两端电压达到134V 左右。

3 分析

以上三个案例共同点：控制电缆都比较长，均在200 多米以上；其原因估计为控制线路电容的存在导致中间继电器始终保持吸合和指示灯常亮。

相关规范对交流电动机控制回路有明确的要求，如《低压电气装置第5-55 部分：电气设备的选择和安装其他设备》（GB/T16895．20-2017）中规定，在功能性应考虑：运行部件之间的电缆的特性（包括阻抗和长度）不应对辅助回路的运行产生不利影响；电缆的电容不应损害辅助回路的执行机构的正常运行，开关设备和控制设备的选择，应考虑电缆的特性和长度。

《工业与民用供配电设计手册》中提到了控制线路长度的校验，当采用交流控制电路，按线路的电容和电压降共同决定控制线路的允许长度；从校验计算公式可以看出，在低压交流电动机长距离控制回路中，影响控制回路可靠运行主要有几个因数：控制回路电源的选择（交、直流的选择，电压等级的选择）、控制回路中元器件选择、控制电缆的选择等；同时又可以看出，按线路电容校验和按线路电压降校验两者相互制衡，如提高控制回路的电压等级，按线路电压降校验允许线路的长度增加了，但按照线路电容校验允许线路的长度反而减少；因此，任何一个因数的不合理都可能导致控制回路不能正常工作。一般情况下，控制电路的电压越高，按电容决定的运行长度越短，而按电压降决定的允许长度则越长；每一控制电压下的允许长度，应取二者中较小的值。当交流控制电路无法满足线路允许的长度的要求时，可采用直流控制电路，采用直流控制电路控制线路只需按照电压降校验。

按照《工业与民用供配电设计手册》中公式核算的几种常规情况如下：

（1）以某品牌中间继电器（线圈保持功率10VA）为例，控制回路电压采用交流220V，控制电缆采用1．5mm2；计算得出：按线路电容（三芯导线）校验控制电缆最大允许电缆长度为172m，按电压降校验控制电缆最大允许电缆长度为16690m，由此可见，线路电容决定着控制电缆最大允许电缆长度，可采用降低控制回路电压的办法增加控制电缆最大允许电缆长度，采用交流110V 可增加到689m，此时按照电压降校验控制电缆最大允许电缆长度减小至4172m。

（2）以某品牌接触器（线圈保持功率200VA）为例，控制回路电压采用交流220V，控制电缆采用1．5mm2；计算得出：按线路电容（三芯导线）校验控制电缆最大允许电缆长度为3444m，按电压降校验控制电缆最大允许电缆长度为834m，由此可见，电压降决定着控制电缆最大允许电缆长度，可采用增大导线截面的办法增加控制电缆最大允许电缆长度，采用2．5mm2 可增加到1344m。

（3）以某品牌继电器（线圈功率1VA）为例，控制回路电压采用交流220V，控制电缆采用1．5mm2；计算得出：按线路电容（三芯导线）校验控制电缆最大允许电缆长度为17m，按电压降校验电压降影响非常小，由此可见，线路电容完全决定着控制电缆最大允许电缆长度，若采用交流110V 可增加到69m，增加的效果不大，可采用直流控制或增大保持功率并联电阻的办法增加控制电缆最大允许电缆长度。