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摘要：在控制电缆内部施加交流电压，然后就其他线芯的感应电压进行测定，然后就电缆内部线芯的感应电压的大小以及分布情况进行系统的分析，发现屏蔽层是正常接地的，将电缆线芯备用线芯接地能够达到预期的感应效果。通过大量的数据实践证明，线芯的感应电压和距离带电线芯的距离远近有着直接的关系，如果选择电缆内部相互远离的线芯作为研究的公共端和指令线，能够减少感应电压对于交流控制的影响。如果将控制电源选择为隔离变，那么当出现感应电故障的时候，必须将电缆的屏蔽层之间接连在隔离变次级绕组上，只有这样才能达到良好的抑制感应电产生的效果，并且还能够将电缆屏蔽接地效果消除。基于此本
研究针对控制电缆感应电的产生原理和相应的故障的排除展开了一系列的探究。首先就交流控制中电缆感应电产生的原理进行了分析，然后分析了交流控制中电缆感应电的抑制和消除方法。
关键词：电缆；感应电；产生原理；故障排除；感应电压
前言
我们公司（江苏海伦石化）锅炉输煤系统皮带机多次突然无故停机，通过检查排除了接线、联锁、保护动作等问题，发现拉绳开关线路上偶尔有120V的感应电，感应电造成继电器误动作。在交流控制电缆中的感应电很容易造成设备误动作，而且这种感应电的故障很容易被忽视，想要对这类故障进行系统的消除，就必须了解障碍产生的原理，然后才能针对性的加以消除。所以对于电缆感应电的产生原理进行详细的研究意义重大。
1 交流控制中电缆感应电产生原理
由于电磁感应，在通电导线的周边区域会有不同强度的磁场产生，想要就磁场的方向进行确定，需要根据右手螺旋定则判定，当磁场是不断变化的时候，磁场周边产生的涡旋电场与磁场的方向是垂直关系。具体的情况详见图1，a导线是带电导线，然后在a导线旁边放置b导线，b导线是开路直导线。分析a导线在联通方向产生的直电流结合右手螺旋定则，a导线周围产生以该导线为轴的环形磁场，磁场是逆时针方向。然后将a导线中的电流大小改变，当电流越来越大的时候，磁场强度也会相应增大，这个时候会有涡旋电场发出，分析磁场的剖面。在该处a导线的磁场方向是内向外发出的，并且磁场的强度也是逐渐在增强的。这个时候我国可以借助楞次定律，分析原磁通量的具体变化，想要使得a导线的磁场增强只能是在涡旋电场方向产生一个由外向内的磁场才可以实现，然后还是借助右手螺旋定律，将位移电流的具体方向判断出来，为顺时针电流，我们可以理解为在这个位置所产生的涡旋电场的方向就是顺势的，这个时候b导线是处在涡旋电场中的自由电子，在电场力的作用下严重电场力逆向移动，使得b导线上处聚集的负电荷越来越多，下处是正电荷聚集处，可以将b导线看成是电源，内部电势是负极指向正极，感应电动势方向也是由上到下的，正好与a导线的电流方向是相反的。
当通电导线a的电流方向不变，电流逐渐减小时，它的磁场也随之减弱，涡旋电场的方向只有逆时针时才能产生一个方向为由内指向外的磁场来阻碍导线a磁场的减弱，这时导线b的感生电动势方向为由下指向上，与导线a的电流方向相同。同理，当导线a通入方向向下且电流逐渐增强的直流电时，图1左侧导线a的磁场方向变为由外指向内，涡旋电场的方向为逆时针，导线b的感生电动势方向为由下指向上，与此时导线a的电流方向相反。当导线a通入方向向下且电流逐渐减小的直流电时，涡旋电场的方向为顺时针，导线b的感生电动势方向为由上指向下，与导线a此时的电流方向相同。由此可知，当导线a通入正弦交流电时，导线b的感生电动势相位滞后于导线a电流相位π/2。
2 交流控制中电缆感应电的抑制和消除方法
2.1 屏蔽接地，择芯选取
分别对具有线芯独立屏蔽层的电缆和只有整体屏蔽层的电缆进行感应电测量比较（实验电源为市电，被测线芯开路）。经实测，一根长度为75 m，规格为19×2.5的独立屏蔽控制电缆（其每2芯包有1层屏蔽，共9对，另外有根单芯，电缆外层有1层钢铠）。对其中一根线芯对地施加230 V交流电压，在所有屏蔽层及钢铠不接地的情况下，与这一加电线芯同处一屏蔽层内的线芯对地感应电压为170 V，电缆其他独立屏蔽层内线芯对地感应电压为160 V。将屏蔽接地后，与加电线芯同处一屏蔽层内的线芯对地感应电压为40 V，电缆其他独立屏蔽层内线芯对地感应电压为0 V。屏蔽层接地有效地消除了屏蔽层内线芯对屏蔽层外带电线芯的电磁感应。对另一根22 m长，规格为12×1.5的整体屏蔽控制电缆（仅有外层屏蔽）进行测试。分别在屏蔽层不接地和屏蔽层接地的情况下，对电缆内圈和外圈某一线芯对地施加230 V电压（图2中加粗线芯为加电线芯），其他线芯的对地感应电压详见图2a和图2b。
对比图2a和图2b的左右两侧，可以看出屏蔽层的感应电对线芯的感应电压有很强的叠加效应，也再一次证明了控制电缆屏蔽层接地的必要性。而且同一屏蔽层内的线芯对地感应电压也随着距离通电线芯的远近而有所不同，离得最远的感应电压最小，特别是在屏蔽层接地的情况下差别尤其明显，在图2b右侧可以看出离带电线芯最近和最远的线芯感应电压相差53 V。如果选择这种电缆做为控制电缆，只有根据功能合理的选择线芯，才能在最大程度上减少感应电对控制电路的影响。以上实验获得的线芯对地感应电压是在线芯开路的情况下测得的。如果电缆较短，受电磁感应的线芯接上负载后其感应电压会降得很低，但如果电缆较长（一二百米以上），其感应电容量也会增加，甚至可以启动小功率继电器。所以在选择控制电缆时应尽量选择具有独立屏蔽的电缆，在接线时不要将同一独立屏蔽内的线芯做为控制合、跳闸的公共线和指令线，以免干扰。如果选择整体屏蔽的控制电缆，即使屏蔽接地，其线芯仍有较高的感应电压（详见图2a和图2b），由图2b可以看出电缆内离带电线芯最远的线芯感应电压最小，可以选择相互远离的3根线芯做为控制合、跳闸的公共端和指令线。当然实际中1根电缆可能不止有1根线芯常带电，我们在处理感应电故障时，可以通过实测来挑选感应电压最低的线芯来替换引起故障的感应电压高的线芯。
2.2 备用线芯接地，抑制感应电流
在一个屏蔽层中，随意选择一段线芯其感应电对于其他线芯的感应电压都能够起到相加的效果，如果试验仍然选择12×1.5的整体性屏蔽控制电缆 测试。测定对象为1号，针对8号线芯采用230伏电压加入，然后将屏蔽层接地处理，其他的线芯也都采取统一的处理方式，这个时候得出一号线芯对地产生的感应电压值为14伏，然后按照一定的顺序将线芯依次接触与地相接，分析一号线芯和感应电压之间的关系。
2.3 隔离继电器
选择隔离继电器的时候需要注意功率的选择，一般功率需要选择大一点的，这样才能充分发挥继电器的作用，更好的保护整个系统。
2.4 控制电缆屏蔽接于隔离变压器副绕组N极
如果对控制电源采用隔离变压器的控制回路，控制电缆屏蔽层接地是不能将线芯的感应电压削弱的，究其原因主要是隔离变的次级绕组和大地是相互隔离的，两组之间没有电位关系，但是隔离变自带的负载都是隔离变次级绕组N出线端作为0电位的，只有电位屏蔽层在出线端上连接才能使得屏蔽层在隔离变负载回路中电压回归到0，将叠加效应消除。
3 结语
综上所述，线芯独立屏蔽的控制电缆，各层屏蔽层之间的感应电产生的一系列的影响都可以借助屏蔽接地进行消除，但是如果屏蔽状态是整个控制电缆，那么其内部带电芯自身产生的感应电流是不可能完全消除的，只能采取措施将感应电流减弱。
参考文献：
[1]杨德胜.控制电缆现场对线方式的改进[J].电世界，2015.
[2]王黎明.提高控制电缆接线速度的转心洁简介[J].电力建设，2015.
[3]孙呈现.控制电缆[J].电缆控制，2015.
论文作者:杨金奎,刘亚龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：导线论文; 屏蔽论文; 电缆论文; 电压论文; 感应论文; 磁场论文; 方向论文; 《基层建设》2018年第5期论文;