探討電壓引起電氣控制柜拒動的原因及處理方式

陳志鵬

摘 要：隨著電廠自動化的不斷發展，電氣自動控制柜內電器元件的應用越來越廣泛。如果設計考慮缺乏全面，將可能導致電氣設備運行時控制回路電壓出現異常，使繼電器的動作和返回受到影響，從而造成設備故障。本文以電氣控制柜拒動為例，就實際運行電壓和理論運行電壓兩者差異明顯情況下，控制回路所受的影響進行探討，并提出可行的解決措施，以供參考。

關鍵詞：電壓；繼電器；控制回路；隔離變壓器

就目前而言，火電建設工程中，控制電纜中信號傳輸和控制回路的導線主要采用屏蔽電纜，其具有較高的安全性和穩定性，能夠有效避免感應電壓對控制回路產生較大的影響。但是，控制柜內各回路都是裸導線，未采取屏蔽措施，受感應電壓的影響較大。當前，電氣控制回路設計過程中，為避免采用較長動力電纜導致諧波的產生，有效保障設備和人員的安全，一般可在小型隔離變壓器的二次側引入控制回路電源。但是部分設計大多缺乏全面的考慮，導致復雜問題的產生。以下就控制回路問題進行探討，并提出可行的解決措施。

一、控制回路故障實例

某2×600MW火電廠，其綜合水泵房清水泵控制柜，在某些情況下電機停止后就不能再起動，導致DCS報送起動失敗故障。檢查發現，控制柜內停止繼電器IKA3、吸合。發出短脈沖的停止信號，停止繼電器發生動作后正常情況下應當立即復歸原位，所以上述情況的出現表明存在故障。測量發現，停止繼電器線圈兩端存在大小約為92V的電壓，能夠影響繼電器的正常運行，導致DCS發送起動指令后運行繼電器出現拒動。

二、故障分析和處理

初步分析，得出引發問題的幾種可能，包括感應電壓的影響，繼電器機械粘連的影響以及控制電纜電容分布電壓的影響等。針對繼電器線圈進行220V電壓測試，發現各繼電器的分合狀態均屬正常，沒有發生粘連，因此可以肯定的是，不存在繼電器粘連這一問題。

將DCS遠方信號斷開，使繼電器1KSA3處于發生動作前的正常狀態。全面仔細地檢查DCS側的屏蔽線，確定其合理進行連接，此時專門測量DCS信號線對地電壓，發現電壓極小，只有5V，該電壓是由電纜電容電流和電容分布的容抗而產生的，因此不是電纜分布電壓導致控制柜發生拒動。在現實中主要可采取以下措施：其一，通過控制電纜屏蔽層的設置，屏蔽大部分的干擾；其二，按照技術規范和原則進行施工，將電纜溝中動力電纜和控制電纜的放置分開，其支架的上、中、下三層分別為動力電纜、控制電纜以及弱電電纜，雖然不能徹底防止感應電壓的產生，然而可使外部交流電壓產生的感應電壓，不對控制柜的正常動作產生影響。

首先是將100Ω電阻串聯接入PLC節點位置，然而經過幾天的運行仍然發生一樣的情形。通過對圖紙的觀察與分析，發現控制回路的設計缺乏合理，即繼電器停止前，繼電器1KA1的開節點出現運行障礙，該設計不能使實際繼電器1KA3的失電得到明確。之后，將運行繼電器1KA3的開節點加在1KA3前段，但是電機試運行過程中還是偶爾會出現一樣的故障。最后，在1KA3和A12之間設置該節點，能夠使問題得到有效處理。

三相變壓器輸出三相電均有相角120°，僅僅是先后的關系，三相電壓矢量和Ua+Ub+Uc=0，中性點電位應當為0，即等同大地電位，或者說中性點未進行接地，將中性點一端作為零線，但是可靠性和安全性稍差。而單相變壓器只有一組，原邊和副邊的相位0°或180°不發生變化。其輸出的兩端子間，對地電壓懸浮，不存在基準點，需要一端接地實現大地等電位，也就相當于對三相變壓器中性點進行接地，將隔離變壓器二次側作為零線的一端接地，另一端就會達到額定輸出電壓，見圖1。

三、解決措施

首先，可以將電阻串聯至受影響的元器件控制回路中，需要合理控制電阻的大小。其次，如果控制柜中的控制回路電壓源是小型隔離變壓器時，需要通過檢查確保接地的正確性，采取鐵芯一點接地，以及二次側用作零線的一端接地，從而避免控制回路零線帶電。再次，改變內部回路節點的設置，將外部感應電壓及電容電壓等對元器件產生影響的信號隔開。此外，如果繼電器不適用，則需要使用功率大、返回電壓高的繼電器。最后，進行柜內線槽布線時，需要在較少控制電纜的線槽內敷設動力電纜，從而能夠有效免受電壓的影響。

總而言之，當前控制柜內應用到的電氣元件越來越廣泛，控制回路的復雜性也明顯提高，并且可能同時出現各種問題。所以，在處理問題的過程中，需要綜合各方面的因素進行考慮，因為各種原因均會產生一定的影響，需要將其重要的原因找出，根據實際采取措施避免發生問題，并且針對出現的問題進行有效處理。特別注意設備設計的合理性，憑此才能有效保證設備運行的穩定和安全。

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（作者單位：廣東電網揭陽惠來供電局）