长距离控制电缆电动机自启动故障解决方案

李 阳

（山西潞安集团五阳热电厂检修分厂，山西 长治 046200）

引言

目前，火电企业低压运行设备控制回路大都采用多芯屏蔽控制电缆作为信号传输和控制回路的导线，虽然可以有效地减少外部电路的干扰问题，但是由于长距离控制电缆电动机负荷，其电缆内部的分布电容、压降等因素，对设备控制以及信号传输产生干扰，成为的设备的不安全因素。因此，针对长距离控制电缆电动机自启动故障解决方案展开研究。

1 设备概述

某火电厂输煤C 系统7C 皮带机总电源开关位于7、8 号机组集控楼6.9 m 配电间公用PCI 段（04BHA07D），其远程控制系统位于输煤B 系统集控室，其控制电缆长超过1 000 m，电源开关与控制接口的I/O 远程站位于输煤B 系统煤仓间MCC 配电间内，其控制回路采用ST500 智能马达控制器，为典型的直流控制、交流自保持控制回路。

2 设备存在隐患

输煤C 系统7C 皮带电机电源开关（04BHA07D）随机组于2007 年投入运行，投运后设备运行正常。但在2016—2017 年期间多次出现异常现象，即设备在无指令的情况下自启动、开关DCS 无法启停，严重影响人身安全和设备的安全稳定运行，设备主要异常情况如下：1）2016年4月5日，7C皮带电机电源开关（04BHA07D）在无操作命令的情况下合上导致皮带电机启动，且类似的现象于2017 年3—4 月再次出现两次；

2）2017 年5 月15 日，7C 皮带电机电源开关（04BHA07D）远方无法进行停运。

3 对设备隐患进行分析与研究

该厂继电保护人员通过对其二次回路图纸精心分析并结合故障现象，针对7C 皮电机电源开关控制电缆存在距离长的客观问题，提出了长距离电缆对电机控制回路是否存在影响，以及交流电缆与直流电缆同时敷设是否存在干扰的问题。针对上述问题，专业人员对控制电缆进行检查，打开外回路测量该回路电压时，发现回路中存在严重干扰，直流控制回路中的交流干扰分量在15～45 V 之间波动[1-2]。在该工况下，如供电电源（包括交、直流电源）发生瞬时扰动或波动则干扰分量会产生高电位，使得马达控制器误判断电机合闸信号发出，接触器闭合皮带启动。此外通过进一步检查发现其一备用电缆芯线干扰电压最高达94 V，经查该系统所用控制电缆型号为ZR-KVVP2（阻燃、控制、聚氯乙烯绝缘护套、铜线屏蔽）现虽然该控制柜内及电缆屏蔽接地良好，但长电缆产生的干扰很难通过单芯接地线完全消除。通过就地试验，在强电干扰下K20 马达控制器存在误合开关以及误跳开关的现象，因此可以确定只有排除电缆带来的干扰，才能确保设备的正常运行。

4 改造方案的提出以及实施

为了彻底排除长距离电缆的电容电流对控制回路的影响，并消除交流电缆对直流控制回路的影响，决定在控制回路中加装大功率中间继电器，如图1 所示。该中间继电器动作的指令由输煤集控PLC 控制，取两中间继电器各一对常开节点接到原合、跳闸回路中，这样可将长电缆等外来因素引起的干扰经中间继电器隔离吸收，同时不影响控制功能。

图1 改造后控制回路图

本次改造后其远方控制过程为：DCS 远方命令启动，电源开关Q1 闭合，控制电源开关QF1 闭合，转换开关（sw）至远方位，DCS（PLC C）发启动命令，K11 继电器带电K11 常开点K11-1 闭合，至K20 马达控制器（线号4DI 与1DO 接通），继电器K1 带电，K1 常开节点K1-1 闭合，接触器Q2 带电，这样合闸回路接通。开关合闸中间继电器安装在四单元380 V 公用PC II 段7C 皮电机电源开关（04BHA07D）侧柜电缆室内。改造后开关在就地/远方试验，开关合跳正常,设备运行至今没有出现自启动以及无法停运现象，排除了设备隐患，保证了人身和设备的安全[3-4]。

5 改造方案的优越性以及实施情况

本次改造的经济性和安全性，具体有以下几点：

1）成本低：本次改造仅使用了50 m、1.5 mm2单芯线、两个中间继电器，彻底解决了开关自启动、远方无法正常启停的现象，避免了故障的反复性，节省了大量的人力与物力。

2）可操作性高：在不影响设备正常运行的情况下，至今没有出现开关自启动、远方无法正常启停的现象，且彻底排除了设备隐患。

3）安全性高：本成果是在设备停运情况下，对开关二次回路进行改造，改造完成后在试验位对开关进行传动试验，开关启停以及信号正常后再进行带负荷传动，这样既避免了误接线的可能，又保障了设备的安全稳定运行[5-6]。

4）实用性强：对于长距离的控制回路，为了确保其控制回路的可靠性，均可采用本方案。

6 未来发展方向及相应的改进措施

1）输煤C 系统7C 皮电机电源开关（04BHA07D）运行至2016 年，没有出现开关自启动的现象，需进一步分析长电缆供电系统中随着运行时间的推移，会不会产生的电容电流越来愈大，从而加大对控制回路的影响。

2）以往对于长距离的供电系统主要考虑产生的电容电流对交流控制回路会产生很大的干扰，造成控制继电器误动，往往忽略了交流电缆与直流电缆之间存在的干扰，也是我们工程技术人员在今后的施工建设中需要考虑的问题。

3）本次案例控制电源是直流系统，在备用芯中产生了很大交流电源，对马达控制器产生了干扰，进而发生开关自启动的异常现象，说明目前低压设备的智能型保护控制器没有考虑保护器对交流电源干扰的问题，也提醒我们技术人员在今后的设备选型中应考虑设备交流电源干扰的情况下能否运行正常，应在设备选型时做相应的交流干扰试验[7]。

4）目前，各个发电集团，需要将交流电缆与直流电缆分层敷设，不过在基建过程中忽略了类似问题也加大了目前的整改难度，因此对于新建机组应结合相应的规程规定，合理敷设电缆，把隐患排除在萌芽状态。

7 结语

本文通过对长距离控制电缆电动机自启动、远方无法停运故障的分析，使我们意识到在今后的施工建设中不仅需要考虑分布电容对电缆的影响，也需要考虑到交流电缆对直流控制电缆的影响以及随着运行时间的推移电容电流会不会加大的问题，因此，在今后的工作中应不断加大对长距离控制系统运行可靠性的研究。