摘 要 本文从某火电厂6kv开关柜中f-c开关偷合偷跳现象出发，介绍了控制电缆分布电容对控制回路中继电器偷动作的影响。首先对控制电路的控制原理进行了说明，经过试验排查和数据统计分析确定了事故原因，并针对改善的可行性提出了改善方法，经改善后证实有效可行，并针对本次优化提出了设计建议。
　　【关键词】分布电容 控制回路 偷合 偷跳 中间继电器
　　火力发电厂中，工艺系统中分布着各种不同功能、不同电压等级的电机，这些电机通过厂用电获得动力，以特有的运行逻辑互相配合工作，以达到工艺系统的要求，达到子系统的功能。在国内，按照电机的额定电压等级分类，可分为380v和6kv（或10kv，本文以6kv为例），电源流向为发电机——主变——高厂变——6kv开关柜——低厂变——380v开关柜。电机的电源由6kv或380v开关柜供给，电源馈线的送电与停电由开关柜中（少数在就地控制箱中，即就地动力控制箱）的控制回路控制。由于工艺系统流程复杂，由许多电气负荷组成，要保证每个负荷都正常运行，在工艺流程逻辑正确、上游供电可靠的前提下，电源馈线的开关控制可靠性尤为重要。6kv馈线开关按照负荷功率大小由真空断路器或f-c（即熔断器-真空接触器）控制，本文重点介绍f-c开关。
　　1 f-c开关控制原理
　　1.1 f-c开关控制回路主要功能
　　如图1所示，控制回路由直流电源供电，主要部分为合闸回路和跳闸回路，合闸回路为103——102部分，该回路至正电源侧（101）的通断由111（就地）或107（远方）来控制，就地/远控模式的转换由手动转换开关qk来实现。WWw.11665.COm分闸回路为133——102部分，其通断控制与合闸回路相同。
　　合闸过程：就地控制模式时，按下就地箱内的合闸按钮ha/旋动开关柜上的转换开关kk至合闸档位；远控模式时，集控系统（如图中的dcs和fecs）经逻辑判断后发来电信号，连通该支路。则合闸继电器mc线圈带电，mc常开触点闭合，接触器回路带电，接触器线圈带电，输入电路板（未在图中显示）吸合接触器触头，馈电线路带电，负荷运行。
　　跳闸过程：就地控制模式时，按下就地箱内的跳闸按钮ta/旋动开关柜上的转换开关kk至跳闸档位；远控模式时，集控系统（如图中的dcs和fecs）经逻辑判断后发来电信号，切断该支路。则跳闸继电器mo线圈带电，mo常闭触点断开，接触器回路失电，接触器线圈失电，输入电路板（未在图中显示）接触器触头松开，馈电线路失电，负荷停机。
　　1.2 f-c开关控制回路的控制电缆
　　基于上述的控制回路，需要外接敷设的控制电缆包括：集控中心至开关柜的控制电缆、就地箱到开关柜的控制电缆。在发电厂的主厂房中，集控中心和6kv开关柜一般都在集控楼，电缆长度不超过120米，但是对于分布在厂区的辅助厂房，plc程控柜到开关柜的距离则长得多，可达到几百米。由于电缆越长，对地电容越大（单位长度电容则与电缆厂家的制造水平有关），进行设计时，可根据接触器的吸合功率和保持功率来选择电缆截面和长度的限制，如果超出此限制，则可能会发生接触器偷合或偷跳的现象。
　　2 某电厂的f-c开关偷合偷跳现象分析
　　2.1 6kv f-c开关偷合偷跳现象
　　某百万机组发电厂的海水淡化系统3台一级ro高压泵开关，输煤系统的c5a、c2a皮带机开关，煤码头系统的bc1a、bc2a开关在运行过程中多次发生偷合偷跳现象，严重影响生产流程和人员安全。由于开关的控制回路有手动操作和集控的方式，所以应对人为操作失误、集控逻辑错误或电路故障进行排查。
　　2.2 6kv f-c开关偷合偷跳排查方式
　　以c5b皮带机偷合为例，排查分为以下几个步骤进行：
　　（1）控制回路故障排除
　　对照控制回路和设计图纸，排除接线错误；确保控制回路元件无故障，如摇测回路绝缘电阻，排除线缆绝缘故障；
　　（2）集控系统故障排除
　　排除集控系统误发指令：通过对fecs系统操作记录的检查，开关偷合时fecs系统未发出合闸指令；确认c5b皮带合闸时刻燃料运行人员未在输煤控制室plc操作员站上发出合闸指令；进一步根据输煤控制系统的逻辑分析，若通过输煤控制系统对开关进行操作，在启动皮带机时，就地的警铃会发出报警声，并持续十几秒钟，再对开关发出合闸指令，并且合闸指令只保持2秒钟。经询问当时在场人员，开关偷合时，现场的警铃并未响起。
　　（3）就地误操作排除
　　通过就地

操作按钮对开关进行分合闸操作，能正常对开关柜进行合闸操作，操作后，开关无异常动作。偷合时，开关的控制回路处于远方控制状态，就地操作回路不能进行操作。
　　（4）plc控制故障排除
　　拆开plc至开关柜的合闸回路，在此情况下，通过在输煤控制室操作员站对该开关进行操作，待plc合闸指令发送完毕后，检查plc的出口中间继电器可靠返回（此时plc至开关柜的合闸回路断开，无合闸信号），然后将原来解开的合闸回路接通，发现开关在合闸线接通的瞬间合闸，即合闸的驱动信号来自该回路。
　　重复多次，均发生了相同现象。可知，合闸回路接通的能量来自于合闸线。由plc的合闸逻辑可知，plc的合闸脉冲至持续2秒。plc至开关柜的合闸回路是从plc程控柜接来的，中间的距离长达420米，在plc发脉冲信号的过程中，这根长电缆被充上了电，储存了足够的能量，从而驱动开关的合闸回路使其合闸。经试验，plc发一次的合闸脉冲信号的能量，可以使开关合闸2次。由此可推断长电缆的分布电容所储存的能量是开关合闸的主要能量来源。接下来则应对电缆产生分布电容过大的原因进行分析。
　　3 f-c开关偷合偷跳原因分析
　　3.1 数据统计
　　对偷合偷跳事件及其相关数据统计如表1。 　　从表1中可以看到，发生偷合偷跳的开关柜，控制电缆的长度都比较长，甚至达到了400多米，而位于主厂房区域内的6kv开关柜，控制电缆长度较短，在120米以内，则没有出现偷跳偷合现象。
　　根据电路板厂家的资料，电路板的二进制数字输入端的最低动作阈值为16.8v，而发生偷合偷跳时，测得继电器感应电压达70v以上，远远大于最低动作阈值。
　　3.2 原因分析
　　根据上述事实，可初步推断：长距离的控制电缆中储存的能量为电路板输入端提供了足够大的感应电压。正常工况下合闸回路和跳闸回路的正电源侧会有多根长电缆接入，而电缆的对地电容大小与电缆长度成正比，因此该触点会有较大的干扰信号（如交流信号），导致其对地电容很大，为干扰信号提供通道，直接跨过触点起动继电器；另外，直流二次回路接地和交直流混联故障也有可能发生在直流系统正负极以及长电缆上，都有可能导致偷合偷跳。而本案例中，应重点解决前者。
　　4 总结
　　4.1 修复措施
　　降低电缆分布电容干扰的措施有许多，例如改善设备参数，可选用优质的电缆厂家，减少单位电缆的电容，根据电容选择具有合适动作阈值的继电器；优化厂房布置，减小干扰源和控制电缆的距离，减小电缆起点和终点距离等等。在本案例中，电厂已经建成投产，地网、动力电缆、控制电缆已敷设完毕，不宜重铺，最直接的方法是优化控制回路：在控制回路中加入抗干扰的重动继电器，作为中间继电器，其最低动作阈值高于分布电容产生的感应电压，但低于控制电源电压，可由正常控制指令动作，改善控制回路后，偷合偷跳现象消失。
　　4.2 建议
　　正如修复措施所指出，在设计阶段，可以考虑以减小控制电缆分布电容的方式有选用优质电缆、优化电缆通道（减少一二次电缆的平行走线、减少二次电缆长度），选择合适动作值的继电器，保证二次回路对地绝缘等。
　　参考文献
　　[1]汤磊，高厚磊，苏文博等.杂散电容对二次回路的影响及防范措施[j].电力系统保护与控制，2010，38（22）：206-209.
　　作者简介
　　刘活（1984-）男，广东省河源市人。，大学本科，广东惠州平海发电厂继保班班员、电力工程电气助理工程师，主要从事发电厂继电保护工作。
　　作者单位
　　广东惠州平海发电厂有限公司 广东省惠州市 516363