控制電纜屏蔽層接地方式淺議

作者/劉陽，西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營分公司

控制電纜屏蔽層接地方式淺議

作者/劉陽，西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營分公司

介紹了地鐵低壓配電控制系統(tǒng)中，利用控制電纜屏蔽層是提高地鐵電磁兼容（EMC）水平的重要措施，控制電纜的屏蔽層是采用單端接地還是兩端接地是一個有爭議的問題，從防止過電壓和抗干擾的角度，指出兩端接地時屏蔽層形成一個法拉第籠，在法拉第籠的作用下屏蔽電流會形成磁通，能夠?qū)δ妇€暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通對電纜芯線的影響進(jìn)行抵消，同時還能夠有效的減少因?yàn)榈仉娢簧纬傻臅簯B(tài)感應(yīng)電壓。一端接地方式因?yàn)闆]有電流回路，屏蔽層無法取得對雜散電磁場的屏蔽作用。

控制電纜；屏蔽層；干擾；接地

1.問題的提出

在高能輻射、二次回路操作、接地故障以及短路故障等影響下，將會導(dǎo)致電氣設(shè)備二次回路形成電磁干擾，使接在二次回路上的自動控制回路裝置誤動作或遭受損壞。干擾電壓通過直接輻射、信號回路、、控制回路、交流電壓及電流測量回路等多種途徑竄入設(shè)備中。干擾的種類可分為以下幾種：工頻干擾，高頻干擾，雷電引起的干擾，控制回路產(chǎn)生的干擾，高能輻射設(shè)備引起的干擾等。

地鐵是強(qiáng)電、弱電多個系統(tǒng)共同組成的電磁環(huán)境，為了使各種電氣系統(tǒng)以及設(shè)備能夠始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)，同時在該環(huán)境下部隊(duì)其他系統(tǒng)、裝置以及設(shè)備造成電磁干擾，對電氣和電子設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部以及和其他系統(tǒng)之間的電磁兼容顯得尤為重要。

2.電氣設(shè)備干擾的傳播途徑

按照傳播介質(zhì)進(jìn)行分類，可以將電氣設(shè)備的電磁干擾分為兩類，即輻射性干擾與傳導(dǎo)性干擾。對于輻射性干擾，指的是以空間介質(zhì)進(jìn)行傳播的干擾；對于傳導(dǎo)性干擾，指的是以信號線、接地線以及電源線為介質(zhì)進(jìn)行傳播的干擾。按照性質(zhì)進(jìn)行分類，同樣可以將電氣設(shè)備的電磁耦合分為兩類，即電感耦合與電容耦合。對于電感耦合，當(dāng)一次設(shè)備（如高壓母線等）流過交變電流后，在電流的作用下會導(dǎo)致在控制電纜敷設(shè)空間中形成交變磁場，并且在該交變磁場的作用下，導(dǎo)致原磁場發(fā)生一定的變化變化，控制電纜在磁場的作用下形成感應(yīng)電壓，互感的大小和一次設(shè)備之間的空間位置決定干擾電壓的強(qiáng)弱。對于電容耦合，因?yàn)殡姎庠O(shè)備之間具有分布電容，電氣設(shè)備和高壓母線上的電壓在分布電容的作用下，導(dǎo)致控制電纜系統(tǒng)形成干擾電壓，高壓部分和二次設(shè)備的距離越遠(yuǎn)，電壓越低，形成電容耦合的強(qiáng)度越低，對電氣設(shè)備造成的干擾越小。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，存在各種干擾源，并且不同干擾源對二次回路耦合的影響不同，并且相同干擾源對二次回路的干擾方式也不同。因此，需要對干擾源進(jìn)行分析，并根據(jù)干擾源的種類采取科學(xué)、有效的措施進(jìn)行處理，同時還應(yīng)該做好抗干擾的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，以此保證電氣設(shè)備電磁兼容能夠滿足實(shí)際要求。

3.屏蔽電纜的作用及兩點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)

在地鐵低壓配電通風(fēng)空調(diào)控制系統(tǒng)中，就地控制柜和就地手操箱之間采用帶屏蔽層的控制電纜，從抗干擾方式方面考慮，采用屏蔽電纜可以防止電容耦合和電感耦合。在施工期間，各施工企業(yè)在實(shí)際施工過程中對兩種接地方式（一端接地與兩端接地）持不同意見，經(jīng)過多年的發(fā)展，部分電氣施工企業(yè)采用一點(diǎn)接地方式進(jìn)行施工，另一部分施工企業(yè)利用兩點(diǎn)接地方式。按照《國網(wǎng)公司十八條反措繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則》，電氣控制電纜屏蔽線在實(shí)際施工過程中必須采用兩端接地方式，該種方式的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：

（1）兩端接地方式，能夠顯著的降低因?yàn)榈仉娢簧咴斐傻臅簯B(tài)感應(yīng)電壓。在雷電天氣，如果雷電經(jīng)過避雷器進(jìn)入到電網(wǎng)，將會顯著的增加電網(wǎng)的沖擊電流，導(dǎo)致電網(wǎng)形成暫態(tài)電位波動，并且增加暫態(tài)接地電阻。通過對變電所地電位升進(jìn)行測量可知，地電阻為正常交流電阻的10倍左右。如果在地電位升的附近進(jìn)行控制電纜的敷設(shè)施工，將會對電纜電位產(chǎn)生一定的干擾。接地浪涌電流地電位升將會影響低壓控制回路的絕緣配合。為了能夠?qū)纂娮⑷胱冸娝娋W(wǎng)的控制電纜纜芯所引發(fā)暫態(tài)感應(yīng)數(shù)量進(jìn)行定量的評估，經(jīng)過試驗(yàn)，對有金屬屏蔽、兩端接地的電纜與沒有金屬屏蔽的電纜的暫態(tài)電壓進(jìn)行測量，通過實(shí)踐表明，兩端接地屏蔽電纜能夠?qū)簯B(tài)感應(yīng)電壓控制在原電壓值的1/10以內(nèi)，在降低干擾電壓方面具有非常重要的作用。

（2）母線暫態(tài)電流形成的磁通包圍控制電纜后，在磁通的作用下會導(dǎo)致電纜屏蔽層形成屏蔽電流，以此達(dá)到有效的降低甚至是抵消暫態(tài)電流形成磁通對電纜芯線產(chǎn)生的影響的作用。如果處于完全屏蔽狀態(tài)，在兩者的相互作用下產(chǎn)生理想的法拉第籠，能夠避免電纜芯線中產(chǎn)生磁通。但是，在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于在眾多因素的作用下，屏蔽層不可能達(dá)到完全屏蔽的狀態(tài)。所以，被屏蔽的電纜芯線中會產(chǎn)生一定電壓。

4.結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段屏蔽電纜屏蔽層最常采用的接地方式包括一端接地與兩端接地兩種，對于一端接地方式，能夠避免屏蔽層產(chǎn)生電壓，或者屏蔽層電壓為0，能夠有效的降低靜電感應(yīng)電壓；對于兩端接地方式，會在屏蔽層上形成縱向感應(yīng)電流，和主干擾形成方向相反的二次場，能夠主干干擾場進(jìn)行抵消，減少磁場耦合感應(yīng)電壓，兩端接地屏蔽電纜能夠?qū)簯B(tài)感應(yīng)電壓控制在原電壓值的1/10以內(nèi)。同時，兩端接地方式還存在以下問題：當(dāng)屏蔽層內(nèi)流過電流時，電纜芯所在回路為強(qiáng)電回路因而屏蔽層電流產(chǎn)生的干擾信號影響較小；因?yàn)殡娎|屏蔽層兩點(diǎn)的電位不同，當(dāng)接地網(wǎng)上出現(xiàn)短路電流或雷擊電流時，使屏蔽層內(nèi)流過電流，將會產(chǎn)生額外的干擾電壓或者沖擊。

＊ [1]林福昌,姚宗干,蔣政龍.變電所強(qiáng)電設(shè)備與弱電線路的電磁兼容問題.中國電力,1996,(1).

＊ [2]馮慈璋.電磁場.北京:高等教育出版社,1993