1、線路分布電容的存在與影響

只要有電氣線路的地方就存在線路分布電容，不僅在導(dǎo)線間存在分布電容，就是在導(dǎo)線與大地間也存在分布電容。線路分布電容對(duì)運(yùn)行的電氣線路最為大家所熟悉的影響，是小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)所產(chǎn)生的接地電容電流。

而線路分布電容對(duì)控制系統(tǒng)中的影響并不常見，常常被人忽視，實(shí)際上由于線路分布電容的存在，有可能造成控制系統(tǒng)誤動(dòng)作和不能可靠動(dòng)作。下面就工作中遇到的一次停機(jī)不能的故障分析線路電容的影響。

2、故障實(shí)例

某化工廠擴(kuò)能改造工程，新增的兩臺(tái)6kV高壓電機(jī)利用原來(lái)的備用柜進(jìn)行配電，控制方式與低壓電機(jī)類似，為了分析方便將其原理簡(jiǎn)化如圖1。

圖1 高壓電動(dòng)機(jī)的控制回路簡(jiǎn)圖

圖中MR是控制電動(dòng)機(jī)“啟動(dòng)/停止”的中間繼電器， CPT為二次系統(tǒng)提供240V、50HZ的交流控制電源。在試機(jī)過程中，當(dāng)按下現(xiàn)場(chǎng)操作柱上的開機(jī)按鈕時(shí)， MR繼電器得電吸合，電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)運(yùn)行；而當(dāng)按下現(xiàn)場(chǎng)停止按鈕時(shí)，MR繼電器卻不能釋放，電動(dòng)機(jī)仍在運(yùn)行，出現(xiàn)了停機(jī)失靈的現(xiàn)象。

3、原因分析（公式計(jì)算略）

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作停機(jī)失靈的現(xiàn)象,分析認(rèn)為可能有2種原因：一是電動(dòng)機(jī)的控制回路接線或接點(diǎn)狀態(tài)有錯(cuò)誤；二是控制線路的分布電容大，使停止按鈕失去了作用。經(jīng)檢查控制回路接線完全正確，各繼電器接點(diǎn)狀態(tài)也正確。只有可能是第二種情況。

變電所距高壓電動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的控制操作柱都在700米以上，控制連線采用多芯的控制電纜連接，如圖2所示。在電路中，停機(jī)按鈕兩個(gè)接線柱進(jìn)、出導(dǎo)線并行長(zhǎng)度在700米以上，因此，存在著一定的分布電容。如圖3所示。

圖2 控制回路電纜走向示意圖

圖3 停機(jī)按鈕進(jìn)出導(dǎo)線分布電容示意圖

由于有分布電容的存在，當(dāng)按下停機(jī)按鈕切斷電源的瞬間，線路中就有電容電流流過，當(dāng)電容電流達(dá)到接觸器MR線圈的保持電流時(shí)，接觸器就不會(huì)釋放，因此，電動(dòng)機(jī)也就無(wú)法停機(jī)。

上面的定性分析是否成立，需做進(jìn)一步的定量分析。我們對(duì)控制線路進(jìn)行了實(shí)測(cè)。

圖4 MR參數(shù)測(cè)試電路

圖5 停機(jī)時(shí)等效電路圖

經(jīng)計(jì)算而得知，當(dāng)按下停機(jī)按鈕時(shí)，由于分布電容產(chǎn)生電容電流，使流經(jīng)啟動(dòng)中間繼電器MR線圈中的電流仍然有10.7 mA，大于MR的釋放電流6.4 mA，所以，MR不能釋放，這也正是不能停機(jī)的真正原因。

4、問題的解決（公式計(jì)算略）

針對(duì)上面的原因分析和確認(rèn)，若需要減少流經(jīng)MR的電容電流，我們可以在MR的線圈上并聯(lián)一個(gè)電阻與電容串聯(lián)的支路，以起到分流的作用，從而將流經(jīng)MR的電流降到6.4mA以下，達(dá)到完全釋放的目的。圖6所示為改進(jìn)后的原理圖。

圖6 改進(jìn)后的電路圖

圖7 改進(jìn)后停機(jī)是等效電路圖

5、結(jié)論

電氣改造一般是根據(jù)現(xiàn)有條件進(jìn)行的，在初步設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)元件和線路的電氣特性的考慮都不是十分充分，只是按照電氣原理進(jìn)行考慮，而忽略電氣線路的一些特性，如本文中所述的故障案例。

因此，在電氣改造和一些設(shè)計(jì)工作中應(yīng)該充分考慮線路分布電容、線路電阻和線路感抗等特性，盡可能避免由于這些因素的認(rèn)識(shí)不足而造成實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)與設(shè)計(jì)或預(yù)想不一致的情況，如線路阻抗過大造成繼電器不能吸合；電容電流過大繼電器不能釋放；多臺(tái)電機(jī)的控制線路由同一控制電纜饋線造成信號(hào)不明和繼電器不能正確釋放。同時(shí)，在出現(xiàn)問題時(shí)，也可采用實(shí)踐的方式解決。