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关于电缆屏蔽一点接地与两点接地的分析

[当前栏目:屏蔽电缆]      [发布日期:2016-10-21]
《电力装置的继电保护和自动化装置设计规范》(GB50062-92)第条规定,当采用静态保护时,"采用屏蔽电缆,屏蔽层宜在两端接地。"这与热工自动化专业规定屏蔽层一点接地不一致。
 
理论上讲,屏蔽层多点接地(注意,这里所指多点接地的地是全厂接地网的地,而非当地的自然地),屏蔽层完全处于等电位,干扰将减至最小,但实际无法办到,因此电气后退为"宜"两端接地。由于静态保护的现场设备相对集中这也易于实现。热工自动化做一点接地规定有以下考虑:
 
1、热工自动化设备比较分散,就地设备处的屏蔽层都要接到全厂公用地困难较大,反之,对于接地热电偶等,如将两端均接至现场地也一样困难。
 
2、两端接地时,虽因屏蔽层感应产生的电流是二个方向相反的电流,因此,干扰可减少。但是,在沿线全部浮空的情况下,仅一端接地,感应干扰也不会很大,可以满足要求。 为降低电场和磁场的干扰,二次控制系统中广泛使用屏蔽电缆。屏蔽电缆的屏蔽层如何接地一直是一个令人关注的问题,现在尚无统一规定,而是根据具体情况采用不同的实施方法。
 
电缆屏蔽层接地有两种方式:一点接地或两端接地。

众所周知,对于通过电容耦合的电场干扰,一点接地即可大大降低干扰电压,发挥屏蔽作用。对于通过感应耦合的磁场干扰,一点接地不能起到屏蔽作用,只有两端都接地,外部干扰电流产生的磁场才能在屏蔽层中感应产生一个与外部干扰电流方向相反的电流,这个电流起到抵销降低干扰电流的作用,即屏蔽作用。可是两端接地时,如果两端地电位不一致(在地网流过暂态电流时),则将在屏蔽层中产生一个附加电流,这个电流将在屏蔽电缆中信号线产生干扰电压。正是由于两点接地的这种“有利”和“有弊”之间的矛盾,须根据具体情况来确定是否采用。
 
对于以往大量应用的通过高压开关场的常规二次回路,如电流、电压回路及直流控制回路等,其控制电缆的屏蔽层一般采用两点接地,因为这些电缆通常是长距离电缆,高压开关场的电磁干扰很强烈,必须采用两点接地以降低电磁干扰。接地点(特别是靠近高压设备的接地点)应离开大短路接地电流或雷电入地点适当距离,以尽量避免这些大接地电流在接地网中产生不均衡电压。由于常规二次回路的信号电平较高,过去的运行经验表明地电位不同引起的附加干扰还未出现大的问题。如果通过高压开关场的是电平很低的弱电系统,则接地方式需慎重考虑,这种情况最好采用抗干扰性能较强的传输回路,例如采用双绞线或光纤。
 
对于信号电平较低的弱电回路,更需要用屏蔽电缆以降低高频电磁干扰,如回路较短宜采用一点接地,以降低外部电场的共模干扰,对弱电回路一般应采用双绞线以降低感应耦合的差模干扰,因为双绞线两线上感应的干扰电压接近相等,但应用回路中是互相抵销的。所以计算机监控系统中屏蔽电缆屏蔽层一般采用一点接地。如果现场中的地网良好,屏蔽层的接地点可选在现场侧,否则就在屏柜侧一端接地。但热电偶的屏蔽层在首端接地以避免充电电流。电缆屏蔽层在现场及屏柜接于专用的接地母线,在屏柜内的该专用接地母线与信号接地母线连接。此外,如果屏蔽层与带电回路不等电位,会在屏蔽层产生充电电流。
 
若主机和控制系统信号公共端的地电位不等,那么,如工程师工作站、主机之类的装置由 RS一232一C口来与控制系统进行通信,必需进行电气上的隔离。工程师工作站或主机的供电和接地应通过接到与控制系统相同的分支电源插座。若不能与控制系统使用同一电源,采用隔离化的短距离调制解调器来实现工程师工作站、主机等类似的装置与控制系统的隔离。在主机与控制系统相连时,应先检查控制系统的信号公共端与主机的电源地的电位差。
 
电缆屏蔽层的接地有两种接地方式,即两点接地和一点接地.从防止暂态过电压看,屏蔽层采用两点接地为好. 两点接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流,该电流产生一个与主干扰相反的二次场,抵消主干扰场的作用,使干扰电压降低.但是, 两点接地存在两个问题:其一,当接地网上出现短路电流或雷击电流时,由于电缆屏蔽层两点的电位不同,使屏蔽层内流过电流,可能烧毁屏蔽层.其二,当屏蔽层内流过电流时,对每个芯线将产生干扰信号.
 
对继电保护和自动装置来说,由于其输入和输出均有一端在开关场的高压或超高压环境中,电磁感应干扰是主要矛盾,且电缆芯所在回路为强电回路因而屏蔽层电流产生的干扰信号影响较小,故继电保护和自动装置规程规定屏蔽层宜在两端接地;对于热工专业电缆, 电磁感应干扰比较而言矛盾不突出,而两点接地产生的屏蔽层电流对芯线产生干扰有可能使装置误动,故宜采用一点接地.
文章标签:电缆屏蔽   接地

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