刘乾业，杨小汀

（福建省东方电工研究所）

摘要：介绍了电力系统中如何选择控制电缆，在使用中如何保证控制电缆正常工作和干扰等措施和方法

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。控制电缆早期的功能比较简单，包括：指示灯显示、仪表指示、继电器和开关设备的操作、报警联锁系统等。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控制电缆的主要系列品种

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。此外还有交联聚乙烯绝缘和乙丙橡皮绝缘的产品。早年曾生产的油浸纸绝缘铅包控制电缆已经淘汰。

控制电缆的额定电压用U₀/U表示。我国1998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450/750V，国外已有德国等提出将600/1000V的产品，作为控制电缆的常规产品系列。目前我国也能生产600/1000V的塑料绝缘控制电缆。橡皮绝缘控制电缆的额定电压则规定为300/500V。

控制电缆的线芯为铜芯，标称截面2.5mm²及以下，2~61芯；4~6mm²,2~14芯；10mm²，2~10芯。控制电缆的工作温度：橡皮绝缘为65℃，聚氯乙烯绝缘为70℃和105℃两个等级。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。

2保证控制电缆正常工作，防止干扰的措施

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GB50217-91《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。

控制电缆投入运行后，同一电缆的不同线芯之间，紧邻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。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，曾发生过这样事故，由分相操作的脉冲使其它相的晶闸管触发，误导致三相联动，以后改用分别独立的电缆，就未再发生误动事故。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，曾引起在信号线产生70V的干扰电压，这对以毫伏计的低电平信号回路，显然会影响正常工作。

防止或减轻电气干扰的措施，主要有以下三个方面。

2.1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，而对电缆的造价增加甚微。

2.2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的参数干扰影响较大，因此对往返导线仍应合用一根控制电缆为宜。

2.3金属屏蔽与屏蔽层接地

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扰，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）计算机临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，并应满足可能经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，往往与高压电缆紧邻平行敷设（俗称导引电缆）。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：英国某特长12km的275KV电缆线路的旁边平行敷设的控制电缆，在一次系统单相短路电流25KA时，曾测得其工频感应过电压可达21~25KV（钢带铠装控制电缆）或12~15.5KV（铅包控制电缆），因此常用的5 KV或15KV级的控制电缆仍无法适应过电压的要求。又如我国某城市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15KA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。

4超高压配电装置控制电缆的选择

220KV及以上高压配电装置敷设的控制电缆，通常宜选用额定电压600/1000V等级的控制电缆；如有良好的屏蔽时，也可选用450/750V的控制电缆。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2500~4000V，具有金属屏蔽或备用线芯接地时，暂态过电压值可降低致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。

作者简介：刘乾业（1931—），男，福建福州人，教授级高级工程师，总工程师

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