長距離控制電纜電動機自啟動故障解決方案

李 陽

（山西潞安集團五陽熱電廠檢修分廠，山西 長治 046200）

引言

目前，火電企業低壓運行設備控制回路大都采用多芯屏蔽控制電纜作為信號傳輸和控制回路的導線，雖然可以有效地減少外部電路的干擾問題，但是由于長距離控制電纜電動機負荷，其電纜內部的分布電容、壓降等因素，對設備控制以及信號傳輸產生干擾，成為的設備的不安全因素。因此，針對長距離控制電纜電動機自啟動故障解決方案展開研究。

1 設備概述

某火電廠輸煤C 系統7C 皮帶機總電源開關位于7、8 號機組集控樓6.9 m 配電間公用PCI 段（04BHA07D），其遠程控制系統位于輸煤B 系統集控室，其控制電纜長超過1 000 m，電源開關與控制接口的I/O 遠程站位于輸煤B 系統煤倉間MCC 配電間內，其控制回路采用ST500 智能馬達控制器，為典型的直流控制、交流自保持控制回路。

2 設備存在隱患

輸煤C 系統7C 皮帶電機電源開關（04BHA07D）隨機組于2007 年投入運行，投運后設備運行正常。但在2016—2017 年期間多次出現異常現象，即設備在無指令的情況下自啟動、開關DCS 無法啟停，嚴重影響人身安全和設備的安全穩定運行，設備主要異常情況如下：1）2016年4月5日，7C皮帶電機電源開關（04BHA07D）在無操作命令的情況下合上導致皮帶電機啟動，且類似的現象于2017 年3—4 月再次出現兩次；

2）2017 年5 月15 日，7C 皮帶電機電源開關（04BHA07D）遠方無法進行停運。

3 對設備隱患進行分析與研究

該廠繼電保護人員通過對其二次回路圖紙精心分析并結合故障現象，針對7C 皮電機電源開關控制電纜存在距離長的客觀問題，提出了長距離電纜對電機控制回路是否存在影響，以及交流電纜與直流電纜同時敷設是否存在干擾的問題。針對上述問題，專業人員對控制電纜進行檢查，打開外回路測量該回路電壓時，發現回路中存在嚴重干擾，直流控制回路中的交流干擾分量在15～45 V 之間波動[1-2]。在該工況下，如供電電源（包括交、直流電源）發生瞬時擾動或波動則干擾分量會產生高電位，使得馬達控制器誤判斷電機合閘信號發出，接觸器閉合皮帶啟動。此外通過進一步檢查發現其一備用電纜芯線干擾電壓最高達94 V，經查該系統所用控制電纜型號為ZR-KVVP2（阻燃、控制、聚氯乙烯絕緣護套、銅線屏蔽）現雖然該控制柜內及電纜屏蔽接地良好，但長電纜產生的干擾很難通過單芯接地線完全消除。通過就地試驗，在強電干擾下K20 馬達控制器存在誤合開關以及誤跳開關的現象，因此可以確定只有排除電纜帶來的干擾，才能確保設備的正常運行。

4 改造方案的提出以及實施

為了徹底排除長距離電纜的電容電流對控制回路的影響，并消除交流電纜對直流控制回路的影響，決定在控制回路中加裝大功率中間繼電器，如圖1 所示。該中間繼電器動作的指令由輸煤集控PLC 控制，取兩中間繼電器各一對常開節點接到原合、跳閘回路中，這樣可將長電纜等外來因素引起的干擾經中間繼電器隔離吸收，同時不影響控制功能。

圖1 改造后控制回路圖

本次改造后其遠方控制過程為：DCS 遠方命令啟動，電源開關Q1 閉合，控制電源開關QF1 閉合，轉換開關（sw）至遠方位，DCS（PLC C）發啟動命令，K11 繼電器帶電K11 常開點K11-1 閉合，至K20 馬達控制器（線號4DI 與1DO 接通），繼電器K1 帶電，K1 常開節點K1-1 閉合，接觸器Q2 帶電，這樣合閘回路接通。開關合閘中間繼電器安裝在四單元380 V 公用PC II 段7C 皮電機電源開關（04BHA07D）側柜電纜室內。改造后開關在就地/遠方試驗，開關合跳正常,設備運行至今沒有出現自啟動以及無法停運現象，排除了設備隱患，保證了人身和設備的安全[3-4]。

5 改造方案的優越性以及實施情況

本次改造的經濟性和安全性，具體有以下幾點：

1）成本低：本次改造僅使用了50 m、1.5 mm2單芯線、兩個中間繼電器，徹底解決了開關自啟動、遠方無法正常啟停的現象，避免了故障的反復性，節省了大量的人力與物力。

2）可操作性高：在不影響設備正常運行的情況下，至今沒有出現開關自啟動、遠方無法正常啟停的現象，且徹底排除了設備隱患。

3）安全性高：本成果是在設備停運情況下，對開關二次回路進行改造，改造完成后在試驗位對開關進行傳動試驗，開關啟停以及信號正常后再進行帶負荷傳動，這樣既避免了誤接線的可能，又保障了設備的安全穩定運行[5-6]。

4）實用性強：對于長距離的控制回路，為了確保其控制回路的可靠性，均可采用本方案。

6 未來發展方向及相應的改進措施

1）輸煤C 系統7C 皮電機電源開關（04BHA07D）運行至2016 年，沒有出現開關自啟動的現象，需進一步分析長電纜供電系統中隨著運行時間的推移，會不會產生的電容電流越來愈大，從而加大對控制回路的影響。

2）以往對于長距離的供電系統主要考慮產生的電容電流對交流控制回路會產生很大的干擾，造成控制繼電器誤動，往往忽略了交流電纜與直流電纜之間存在的干擾，也是我們工程技術人員在今后的施工建設中需要考慮的問題。

3）本次案例控制電源是直流系統，在備用芯中產生了很大交流電源，對馬達控制器產生了干擾，進而發生開關自啟動的異常現象，說明目前低壓設備的智能型保護控制器沒有考慮保護器對交流電源干擾的問題，也提醒我們技術人員在今后的設備選型中應考慮設備交流電源干擾的情況下能否運行正常，應在設備選型時做相應的交流干擾試驗[7]。

4）目前，各個發電集團，需要將交流電纜與直流電纜分層敷設，不過在基建過程中忽略了類似問題也加大了目前的整改難度，因此對于新建機組應結合相應的規程規定，合理敷設電纜，把隱患排除在萌芽狀態。

7 結語

本文通過對長距離控制電纜電動機自啟動、遠方無法停運故障的分析，使我們意識到在今后的施工建設中不僅需要考慮分布電容對電纜的影響，也需要考慮到交流電纜對直流控制電纜的影響以及隨著運行時間的推移電容電流會不會加大的問題，因此，在今后的工作中應不斷加大對長距離控制系統運行可靠性的研究。