武汉红旗电缆销售公司-控制和仪表电缆的选型及应用

   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和仪表电缆。控制电缆的主要功能是连接继电器、断路器、指针式仪表和信号灯、开关设备、报警及连锁系统等。近年来，由于弱电和计算机网络的广泛应用，现代工程建设的全面自动化和高精度控制，对控制和仪表电缆的选择和应用提出了新的功能和更高的要求（如为满足抗干扰要求对电缆进行对绞屏蔽结构处理等）。本人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，仅供参考。
1控制电缆的主要系列品种
    控制电缆的主产品有：聚氯乙烯绝缘控制电缆、交联聚乙烯绝缘控制电缆和聚乙烯绝缘控制电缆三大系列。此外还有低烟无卤交联聚烯烃绝缘、阻燃乙丙绝缘、氟塑料绝缘以及硅橡胶护套的产品。
    控制电缆的额定电压用U0/U表示，国家标准GB9330-88对塑料绝缘控制电缆的额定电压规定为450/750V。在用于和配电直接有关系统中以及核级控制电缆的技术规范书中都提出了额定电压600/1000V的产品要求，通常都是参照GB/T12706-2002电力电缆标准进行设计，仪表电缆在交流或直流60V及以下工作，但在故障情况下也能在交流或直流250V及以下正常工作，通常参照IEC92-375船用仪表和通信电缆标准，额定电压规定为300/500V。显然GB9330-88标准已不能适应此类产品要求。此类产品虽有不少工厂成批生产，但产品名称不一致，各金业标准差异也较大，一时还难以统一。
2不同运行电压下控制电缆的选用
    为保证控制电缆在发生绝缘击穿、机械损伤或着火时，减少波及的范围，国家标准GB50217-94《电力工程电缆设计规范》规定；双重化保护的电流、电压以及直流电源和跳闸控制回路等需要增强可靠性的两套系统，应采用各自独立的控制电缆。控制电缆额定电压的选择，应不低于该回路工作电压、满足可能经受的暂态和工频过电压作用要求。
(1)沿较长高压电缆并行敷设的控制电缆（导引电缆），选用相适合的额定电压。由于较长的高压电缆线路一般采用纵差动保护方式，其保护及监测信号等的控制电缆，往往与高压电缆紧临平行敷设。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，往往可能超过常用的控制电缆的绝缘水平。例如：我国某城市3km长的110kV电缆线路旁边，与其平行敷设的控制电缆，在一次系统短路电流15A的作用下，出现的感应电压，经验算需选用绝缘水平不低于10kV级的控制电缆。目前国内已有15kV级导引电缆的产品，并曾在实际工程中采用。抑制感应过电压的措施还有：①控制电缆备用的线芯接地；②电力电缆铅包两端接地；③增设并列的接地线等。
(2)在220kV及以上高压配电装置敷设的控制电缆，宜选用600/1000V．或在有良好屏蔽时可选用450/750V。其主要原因是：当高压配电装置中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和不对称短路引起的工频过电压，由于电磁感应、静电感应和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，对国内一些220kV及以上变电站的实地测试，控制电缆线芯中的暂态干扰电压有时可高达2500V—4000V，具有金属屏蔽或备用线芯接地时，暂态过电压值可降低至60%以下。工频过电压的影响更大，某220kV变电站曾在一次系统短路时，由于接地网电位的升高导致控制电缆绝缘的击穿。
(3)除1、2项情况外，一般宜选用450/750V；当外部电气干扰影响很小时，可选用较低的额定电压。为保证控制电缆正常工作，应做好防止干扰的措施。控制电缆投入运行后，同一电缆的不同线芯之间，紧临平行敷设的电缆之间都存在电气干扰的问题，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；③由于接地不良造成地电位的升高。
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。例如，某超高压变电所分相操作断路器的控制回路，三相合用一根电缆，曾发生过这样的事故，由分相操作的脉冲使其他相的晶闸管触发，误导致三相联动，以后改用分别独立的电缆，就未在发生误动事故。又如某电厂的计算机监测系统，由于将模拟量低电平的信号线与变送器的电源线合用一根四芯电缆，曾引起在信号线生产70V的干扰电压，这对以毫伏计的低电平信号回路来说，显然会影响正常工作，更换双绞屏蔽仪表电缆后问题解决。
防止或减轻电气干扰的措施，主要有以下三个方面。
(l)控制电缆的一个备用芯接地。实践证明，控制电缆中一个备用芯接地时，干扰电压的幅值可降低到25%~50%．且实施简便。
(2)对电气干扰时会发生严重后果的电路，不合用一根控制电缆．。其中包括：①弱电信号控制回路与强电信号控制回路；②低电平信号与高电平信号的回路；③交流断路器分相操作的各相弱电控制回路，都不应使用同一根控制电缆。但对弱电回路的每一对往返导线如分属于不是同一根的控制电缆，在敷设时有可能形成环状布置，在相近电源的电磁线交链下会感生电势，其数值可能对弱电回路低电平参数干扰影响较大，因此对往返导线仍应合用一根控制电缆为宜。
(3)金属屏蔽层接地。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，计人综合抑制干扰的措施，以满足降低干扰和过电压的要求。
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，宜应对线芯的总屏蔽，必要时也可用对线芯的分屏蔽；③低电平模拟信弓或脉冲量信号，宜用对线芯的分屏蔽，必要时也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1V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，其他的控制电缆屏蔽层，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。
3控制电缆阻燃性能及耐火要求的考虑
在火灾几率较高、灾害影响较大的场所如①单机容量为300MW及以上机组火电厂的主厂房和燃煤、燃油系统以及其他易燃、易爆环境；②地下的客运或商业设施等人流密集环境中需增强防火安全的回路；③其他重要的工业与公共设施供配电回路，当需要增强防火安全性时可采用具有难燃性或低烟、低毒难燃性的电缆。电缆的阻燃等级要求应能满足工程条件下有效阻止延燃性的要求，同时符合国家标准的有关规定。对于多根密集配置时电缆的阻燃性，必须通过GB/T18380相应成束燃烧试验。敷设时同一通道中，不宜把难燃电缆与难燃电缆并列配置。
在外部火势作用一定时间内需维持通电的场所或回路如①消防、报警、应急照明、断路器操作直流电源和发电机组紧急停机的保全电源等重要回路；②计算机监控、双重化继电保护、保安电源等双回路合用同一通道未相互隔离时其中一个回路；③钢铁厂中可能有熔化金属溅落等易燃场所；④其他重要公共建筑设施等需有耐火要求的回路，明敷的电缆应实施耐火防护或选用具有耐火性的电缆。
实施耐火防护方式有①电缆数量较少时，可用防火涂料、包带加于电缆上或把电缆穿于耐火管：②同一通道中电缆较多时，宜敷设于耐火槽盒内，且对电力电缆宜用透气型式，在无易燃粉尘的环境可用半封闭式．敷设在桥架上的电缆防护区段不长时，也可采用阻火包。耐火电缆选择应符合现行国家标准A类、B类的耐火电缆要求，通过GB/T19216耐火试验。

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