屏蔽电缆应用中屏蔽层的接地方式

发布人：admin    发布时间：2020-07-26  13:50:45

屏蔽层电流所产生的磁通包围着屏蔽层，也全部包围着电缆芯，这些磁通和外导线产生的干扰磁通方向相反，故称为反向磁通，在图1（a）中以实线同心圆表示。按电磁感应原理可知，在理想情况下，如果屏蔽层电阻为零，这种反向磁通可将干扰磁通全部抵消，即反向磁通在电缆芯中产生的互感电动势Er(。)和干扰磁通在电缆芯中感应的电动势Es(。)大小相等，方向相反。设屏蔽层对电缆芯的互感抗为Xm：

因屏蔽层将电缆芯完全包围在内，故Xm=Xs。从上式可看出，如果屏蔽层电阻Rs=0，则Es(。)=- Er(。)。但是屏蔽层不可能没有电阻，故干扰磁通在电缆芯中感应的电动势不能被抵消的部分为Es(。)+ Er(。)= Is(。)Rs，即与屏蔽层的电阻成正比。因此，要有效地消除电磁耦合的干扰，就**采用电阻系数小的材料如铜、铝等做成屏蔽层。

2.屏蔽电缆的接地

屏蔽电缆的平衡特性较差，因此良好的屏蔽完整性和良好的接地对屏蔽电缆来说是非常重要的。屏蔽接地是为防止电气设备因受电磁干扰，而影响其工作或对其它设备造成电磁干扰的屏蔽设备的接地。

采用带屏蔽层的控制电缆，且屏蔽层在开关场和控制室两端同时接地，是来国际通用的一种有效的二次回路抗电磁干扰措施。由IEEE变电所专委会工作组与继电器环境分专委会工作组提出的“变电所中控制与低压电缆系统的选择和安装”文件中，专门有一节“控制电缆的金属屏蔽能降低感应暂态电压”谈到相关问题：“推荐屏蔽电缆将屏蔽层在两端接地。**特别保持屏蔽的完整性，拆断或分开屏蔽将极大地降低屏蔽效率；如果屏蔽只在一端接地，在非接地端的包皮对地将可能出现很高的暂态电压。”

控制屏蔽电缆屏蔽层两端接地的的优点是：

①当控制电缆为母线暂态电流产生的磁通所包围时，在电缆的屏蔽层中将感应出屏蔽电流，由屏蔽电流产生的磁通，将抵销母线暂态电流产生的磁通对电缆芯线的影响。假定屏蔽作用理想，两者共同作用的结果，将使被屏蔽层完全包围的电缆芯线中的磁通为零，屏蔽层形成了一个理想的法拉第笼。这也和带有二次短路线圈的理想变压器一样，铁芯中的磁通将为零。当然，屏蔽层的屏蔽作用，由于各种原因，不可能完全理想，因此，被屏蔽的芯线在母线暂态电流的作用下，仍然会感应出一定的电压。

②屏蔽层两端接地，可以降低由于地电位升产生的暂态感应电压。

当雷电经避雷器注入地网，使变电所地网中的冲击电流增大时，将产生暂态的电位波动，同时地网的视在接地电阻也将暂时升高。对变电所地电位升 的测定结果说明，与正常交流电阻相比，地电阻常常增大10倍以上。当低压控制电缆在上述地电位升的附近敷设时，电缆电位的波动而受干扰。因此，接地浪涌电流引入的地电位升将可能对低压控制回路的绝缘配合带来严重影响。

为了定量地估计当雷电注入变电所地网时在控制电缆缆芯中引起的暂态感应的数量，在30个变电所中进行人工注入地网较小冲击电流（100～4000A）时测定的电压情况。测定了两种电缆屏蔽情况下的暂态电压，一是无金属屏蔽的电缆，二是有金属屏蔽且两端接地的电缆。试验证明采用两端接地的屏蔽电缆，可以将暂态感应电压抑制为原值的10%以下，是降低干扰电压的一种有效措施。

3. 屏蔽电缆结论

屏蔽电缆的屏蔽层有两种接地方式，即两端接地和一端接地。一端接地时，屏蔽层电压为零，可显著减少静电感应电压；两端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，抵消主干绕场的作用，显著降低磁场耦合感应电压，可将感应电压降到不接地时感应电压的1%以下。

屏蔽电缆的屏蔽层两端接地存在以下两个问题：①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，将引起额外的冲击或干扰电压。②当屏蔽层内流过电流时，对每个芯线将产生干扰信号，但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。

但对应用于继电保护和自动装置回路的屏蔽电缆，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，防止暂态过电压，故继电保护和自动装置规程规定屏蔽层宜在两端接地。

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