电力工程论文-浅谈如何使用控制电缆
刘帆 赵琳
[摘要] 本文介绍了电力系统中控制电缆的种类及其选择,在施工过程敷设与安装控制电缆的方法，以及在使用中如何保证控制电缆正常工作和防干扰等措施。
[关键词] 控制电缆 品种 选择 敷设 防干扰
0 引言
从控制中心连接到各系统传递信号或控制操作功能的电缆统称控制电缆。其作用主要适用于交流或直流电压以及配电装置中的电器、仪表、信号指示灯显示,操作机构的开关控制及连锁系统等。近年来,由于弱电和计算机网络的广泛应用,对控制电缆的选择和应用提出了新的功能和更高的要求。本文就近年来控制电缆的选择和使用中出现的一些新问题,加以研讨,供研究参考。
1 控制电缆的种类
当今控制电缆的主产品为:聚氯乙烯绝缘控制电缆、天然-丁苯橡皮绝缘控制电缆和聚乙烯绝缘控制电缆三大系列。早年曾生产的油浸纸绝缘铅包电缆和乙丙橡皮绝缘电缆已经淘汰。
控制电缆的额定电压用Uo/U表示。我国1988年颁发的国家标准对塑料绝缘控制电缆的额定电压规定为450/750 V。控制电缆的线芯为铜芯,标称截面2.5mm2及以下,2~61芯;4~6 mm2,2~14芯;10 mm2,2~10芯。计算机系统的使用的控制电缆一般选用聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯以及氟塑料绝缘的产品。控制电缆的型号、名称、使用范围详见表1。
表1 塑料绝缘控制电缆型号、名称及使用范围
型 号 名 称 使 用 范 围 备 注
KVV-C 聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套控制电缆 敷设在室内、电缆沟中,管道内及地 (1)电缆导线线芯允许长期工作温度不超过70° (2)敷设时电缆温度不低于0℃ (3)敷设时弯曲半径不小于电缆外径的10倍。
KVVP-C 聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套铜丝编织屏蔽控制电缆 敷设在室内、电缆沟中、管道及地下,具有抗干扰能力
KVVR-C 聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套软控制电缆 敷设在室内、电缆沟中、管道内及地下敷设在室内、电缆沟中、管道内及地下具有防干扰能力
KVVRP-C 聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套钢丝编织屏蔽软控制电缆
KVV. KLVV 铜芯、铝芯聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套控制电缆
KVV29. KLVV29 铜芯、铝芯聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套内铠装电缆
2 控制电缆的选择
从分类表中可以看出,在选择控制电缆时,不仅要依据环境条件状况,控制负载等方面来确定电缆型号,还应从绝缘层耐压程度上加以考虑。
2.1 沿高压电缆平行敷设的控制电缆的选择
控制电缆的额定电压应不低于该回路的工作电压,并应满足可能承受的暂态和工频过电压的要求。由于较长的高压电缆线路一般采用纵差保护方式,其保护和监测信号等的控制电缆往往与高压电缆紧邻平行敷设，当一次系统发生单相接地故障时，由于电磁感应在控制电缆上出现的工频过电压值往往可能会超过常用的控制电缆的绝缘水平。例如:北方某城市4km长的350kV电缆线路,与其平行敷设的控制电缆在1次系统短路电流为15kA的作用下,曾测得其工频感应过电压可达5~10kV。因此,需选用绝缘水平不低于10kV的控制电缆,才能满足工频过电压的要求。抑制感应过电压的措施有:①控制电缆的备用芯接地;②增设并行的接地线;③电力电缆铅包两端接地。
2·2 超高压配电装置控制电缆的选择
220kV以上高压配电装置敷设的控制电缆通常应该选用额定电压600V/1 000V等级的控制电缆,如有良好屏蔽时,也可选用450V/750V的控制电缆。其主要原因:当高压配电装置进行空载切合线路或变压器操作时,以及雷电波侵入的情况下引起的暂态过电压或不对称短路引起的工频过电压,由于静电感应、电磁感应、接地网上电位升高等原因,都可能在控制电缆上产生较高的干扰电压。另外,工频过电压的影响更大。某220kV变电站曾在一次系统短路时,由于接地网电位的高,导致控制电缆的绝缘被破坏。
3 控制电缆的敷设
在敷设控制电缆时应注意以下几方面：(1) 控制电缆的选择二次回路的作用有多种,根据控制电缆在二次回路中的功能不同,应选择不同规格的控制电缆,一般情况下,考虑到经济和实用要求,电流回路选择标称截面为4mm2、4芯的控制电缆,电压回路、控制回路、测量回路、保护回路等选择标称截面为1.5mm2或2.5mm2的4~7芯控制电缆。每个回路均要留有1~2根的备用芯线,以便于维修。(2) 控制电缆的敷设选择合适的控制电缆后,再分别用米尺丈量从室内屏面沿电缆沟到各个设备或端子箱的距离,根据丈量的长度来分别截出相应的控制电缆,且要留有1~2m的裕度。根据回路不同和设备位置不同,每截一根电缆后要分别在电缆的终始端头处挂上标志牌,标明该回路的编号、起迄地点,要求字迹清晰,不易脱落。敷设电缆时要按照不同性质的回路电缆分开排列,同一性质的放在一块儿,从始端头开始每隔0.8m在电缆沟支架上水平扎紧固定,遇到转弯处,电缆的最小弯曲半径与电缆外径的比值不应小于10。不同性质的电缆要分开固定且应排列整齐,不紧不松,电缆之间不宜交叉。 (3)为保证控制电缆在使用中少出故障或不出故障,将控制电缆进行槽板布线或穿管布线时,禁止出现插口对接,若需要对接时,接头处必须设专门接线盒。 (4)交流线路进行穿钢管布线时,当控制电流大于25A时,应将同一回路的三相导线或单相的两根导线穿于同一钢管内。否则,若只穿两根或单根导线,则由于不平衡线路外围交流磁场存在,将在钢管内产生铁损,使钢管发热,导致其中电缆散热条件恶化,甚至绝缘降低,烧毁电缆。
4 控制电缆的接线
电缆敷设完毕,将每根电缆两端头用电工刀剥开,去掉护套、衬层等,把芯线一一拉直,用塑料带沿断口上、下各100mm左右缠紧封严,然后对同一根电缆的不同芯线进行对线,同一芯线要用相同的标记头标明其回路编号,直到对完所有电缆芯线为止。最后是安装接线,接线要根据安装图来接线。把同一设备不同芯线排列整齐,对照芯线在端子排上的位置,从下到上或从左到右一一将不同芯线接至端子排上的不同位置,芯线较长的要从适当的地方去掉多余的部分,以保持整体的一致性。接线完毕,备用芯线留在最上端,从下到上或从左到右用缠绕管把所有芯线缠烧在一起固定。总的要求,接线要正确、美观,易于维护和检修。
5 控制电缆的防干扰
引起电气干扰的主要原因有:(1)由于外施电压在线芯间电容耦合的作用下产生的静电干扰;(2)由于通电电流产生的电磁感应干扰。总的来讲,当邻近存在高电压、大电流干扰源时,电气干扰更严重,由于同一电缆的线芯之间的距离较小,其干扰程度也远大于平行敷设的紧邻电缆。金属屏蔽是减弱和防止电气干扰的重要措施,包括对线芯的总屏蔽、分屏蔽和双层式总屏蔽等。控制电缆金属屏蔽型式的选择,应按可能产生的电气干扰影响的强弱,计入综合抑制干扰的措施,以满足降低干扰和过电压的要求。对防干扰效果的要求越高,则相应的投资也越大,当采用钢带铠装、钢丝编织总屏蔽时,电缆的价格约增加10%~20%。强电回路中的控制干缆,由于其本身的信号较强,因此除了位于超高压配电装置或与高压电缆紧邻平行较长外,均可选用不带金属屏蔽的控制电缆。弱电信号控制回路使用的控制电缆,当位于存在干扰影响的环境,又不具备有效的抗干扰措施时,宜选用带金属屏蔽的控制电缆,以防止电气干扰会对低电平信号回路产生误动作或使绝缘击穿等影响。弱电回路的控制电缆如果能与电力电缆拉开足够的距离,或敷设在钢管中时,可能会使外部的电气干扰降低到允许的限度。
对计算机监测系统信号回路的控制电缆,其屏蔽型式选择的原则是:(1)开关量信号,可用总屏蔽;(2)高电平模拟信号,宜用对线芯的总屏蔽,必要时也可用对线芯的分屏蔽;(3)低电平模拟信号或脉冲量信号,宜用对线芯的分屏蔽,必要时也可用含对线芯分屏蔽的复合总屏蔽。
关于屏蔽层的接地方式,应注意做到以下几点:(1)计算机监控系统的模拟信号回路的控制电缆屏蔽层,宜用集中式一点接地。其原因基于保证计算机监控系统正常工作的要求,因为即使仅1 V左右的干扰电压,也可能引起逻辑判断的谬误,集中一点接地可避免出现接地环流;(2)除计算机监控系统的控制电缆屏蔽层只允许集中一点接地的情况外,其它的控制电缆屏蔽层,当电磁感应干扰较大时,宜采用两点接地,而静电感应的干扰较大时,则采用一点接地;(3)双重屏蔽或复合式总屏蔽的内屏蔽层宜用一点接地,而外屏蔽层可以两点接地;(4)选择两点接地时还应考虑在暂态电流的作用下,屏蔽层不会被烧毁。
[参考文献]
1、刘介才·工厂供电(第四版)·北京:机械工业出版社,2004年
2、于景丰， 赵锋 ·电力电缆实用技术·北京: 中国水利水电出版社,2003年
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