低压二次控制回路线缆最大允许长度

百科   2024-08-20 23:07   河南  

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写在前面的话:

本期内容,来自于技术群的一个问题,有一位电气小伙伴提出来这样一个问题,他们项目的配电柜二次回路,由于线路太长,大约400m开外,目前调试阶段发现一些问题,比如接触器无法释放、信号灯不正常的点亮。

发出这个问题后,群里的小伙伴们也发起了热烈的讨论,提出了各种解决办法供其参考。

  二次回路的线长问题其实很容易被人忽视,可以说本次这个问题是比较典型了。因此,本期对二次回路的线路长度做一个全面的总结。以期给志同道合的小伙伴们一些参考。


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1、二次控制电压的选择

在我国,常用电气控制电压不宜大于220V,理由如下:

1随着电压升高,接触器和继电器线圈的圈数增加、导线截面积减小,机械强度和过负荷能力降低,容易发生故障。接触器磁路气隙因多次动作变大或异物侵入,均可导致线圈过负荷。

2随着电压升高,控制导线的电容电流和泄漏电流增加;控制线路延伸较长时,可能导致动断触头不能释放,甚至动合触头误接通。

控制电压不宜小于 24V ,理由如下:

1电压低的回路中,因接触电阻导致故障的概率增大,特别是触头稍有污染即可导致严重故障。

2电压低的回路中,工作电流相应升高;控制线路延伸较长时,电压降可能导致接触器不能吸合。

2、二次控制回路的一些要求

   综合GB50055-2011《通用用电设备配电设计规范》以及GB5226.1-2019《机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件》、GB16895.20-2017《低压电气装置第 5-55 部分:电气设备的选择和安装》等规范的内容。

1)电动机的控制回路应装设隔离电器和短路保护电器,但由电动机的主回路供电,且符合下列条件之一时,可不另装设:

  ···主回路短路保护器件能有效保护控制回路的线路时;

  ···控制回路接线简单、线路很短且有可靠的机械防护时;

  ···控制回路断电会造成严重后果时。

2)电动机的控制按钮或控制开关宜装设在电动机附近便于操作和观察的地点。当需在不能观察电动机或机械的地点进行控制时,应在控制点装设指示电动机工作状态的灯光信号或仪表。

3)控制电路由交流电源供电时应使用变压器供电。这些变压器应有独立的绕组。如果使用几个变压器,建议这些变压器的绕组按使二次侧电压同相位的方式连接。

如果取自交流电源的直流控制电路连接到保护联结电路,它们应由交流控制电路变压器的独立绕组或由另外的控制电路变压器供电。

用单一电动机启动器和不超过两只控制器件(如联锁装置、启停控制台)的机械,不强制使用变压器。

4控制电压标称值应与控制电路的正确运行协调一致。当用变压器供电时,控制电路的标称电压不应超过 277V

  控制电路应提供过电流保护。

5)急操作(紧急停止和紧急断开):

紧急停止和紧急断开这两项功能均由单人引发。一旦紧急操动器的有效操作中止了后续命令,紧急操作命令在其复位前一直有效。复位应只能在引发紧急操作命令的位置用于动操作。命令的复位不应重新启动机械,而只是允许再启动。

所有紧急停止命令复位后,才允许重新启动机械。所有紧急断开命令复位后,才允许向机械重新通电。

紧急停止功能应否定所有其他功能和所有工作方式中的操作。接往能够引起危险情况的机械致动机构的动力应立即切除(0 类停止)或采用尽快停止危险运动的可控方式1类停止),且不引起其他危险。急、停类别的选择应取决于机械的风险评价。复位不应引起重新启动。

紧急断开由 0 类停止作用的机电开关器件断开相关的引人电源来完成。如果机械不允许采用0类停止,就需要有其他保护,如直接接触防护,使得不需要紧急断开

   ···  PS紧急停止应按照下列停止类别中的任何一种发挥作用。应通过风险评估选择相应的停止类别。

       ···Stop category 0 停止类别0。通过立即移除机器执行机构的电源来停止。停止类别0的例子有:通过机电开关装置切断电机的电源;危险元件与其机器执行机构之间的机械断开(分离)

  ···Stop category 1停止类别1。给机械致动机构施加动力实现停止并在停止后切除动力电源的可控停止。例子有:运动减速,然后在运动停止时,由机电开关装置移出电机的电力

6)辅助回路的电源。交流或直流供电可依赖或独立于主回路。

  依赖于交流主回路供电的辅助回路,应直接或通过整流器或变压器连接到主回路,主要接电子设备或系统的辅助回路,不宜由主回路直接供电,至少要与主回路作简单分隔。

  ···PS:这一条不能解读为其他情况宜由主回路直接供电。对于不是接电子设备的辅助回路,规范未做硬性规定,但有时需要配直控制变压器

当辅助回路由多个变压器供电时,这些变压器的一次侧和二次侧均应分别并联起来。

  由独立电源供电的辅助回路,宜检测主回路失电或欠电压。独立的辅助回路不应出现危险状态。

7)要求高的可靠性

对于可靠性要求高时,宜考虑采用不接地的辅助回路。

例如,通过变压器供电的接地的辅助回路,在变压器的二次侧只应一点接地。接地点应位于靠近变压器处。

通过变压器供电的不接地运行的辅助回路,应在变压器的二次侧设置 IMD(绝缘监测)。

3、二次控制线路的最远距离

一般来说,如果接触器、继电器、低电压脱扣器等的控制导线很长,就要注意可能发生的问题。

3.1、按压降控制的最远距离

  接触器在周围空气温度为5~+40℃范围内,在交流或直流控制电源、电压为额定值的85%110%范围内均应可靠吸合

   吸合电压取额定值的85%,并计及电源负偏差5% ,建议按电压降不超过 10% 校验控制线路长度。

例子】:设1控制回路电缆规格为1.5mm2,控制电压采用AC220V,接触器选用施耐德LC1-D40A18.5kW),接通额定功率Pje=160VA,求最大允许长度。

   在通常220V控制电压下,接触器功率在200VA情况下,最远距离是830m,也足够使用。

3.2、线路分布电容的限制

1)线缆分布电容的影响

  带有电位差的电缆芯线间类似一个电容器。在控制电缆中,导线1.5~4mm2两芯电缆的芯线间的电容量约 0.3uF/km三芯电缆中的两芯具有相同电势,第三芯对这两芯的电容量约 0.6uF/km

如上图所示,如果控制电缆的长度很长,其线芯间的等效电容对二次控制回路将造成影响,设备与中央控制室(或现场操作箱)发生“失联”现象。

 ···当按下停止按钮,由于存在线间电容C1而接触器线圈是阻感性质,因此此时构成了一个RLC串联电路,当电容电流足够大时,线仍处于激励状态(保持闭合)

 ···同理,由于存在线间电容C2,当控制回路上电,通过RLC回路上充电电流如果大于接触器吸合电流,就会造成误吸合,出现无任何操作而设备自行启动的“失控”现象

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好了,到此暂时结束。二次控制线路的电容影响是造成控制回路故障的主要原因。下期再继续。

个人难免存在错漏之处,请大家多包涵,多指正。

下期预告:(2)--二次回路分布电容允许的线路长度及相关问题解决。

敬请关注。

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