遮蔽電纜的接地方式

2021-08-11 18:17:04 字數 3019 閱讀 7286

隨著電力系統容量的增加和自動化水平的不斷提高,現在電力系統的二次裝置已經廣泛的使用積體電路型或微機型的保護裝置,這些保護裝置的應用對提高系統的穩定執行是很有用的。但是相應的也提出來一些新的問題。比如因為微機保護裝置都是採用的電子元件,微控制器來構成的,而它是執行在高電壓的環境下,這就有如何來抗電磁干擾的問題。而以前的常規電磁式保護裝置受這方面的影響就不是很明顯。

遮蔽電纜的干擾源再外導線中電流產生的磁通以虛線同心圓表示,這些磁通的一部分包圍遮蔽電纜芯和其遮蔽層(可近似認為包圍這兩種的磁通相等),稱為干擾磁通,如圖1(a)所示。它在電纜芯和遮蔽層中感生一電勢es(。),產生遮蔽層電流is(。),如圖1(b)所示。電勢es(。)等於遮蔽層電流在遮蔽層電阻rs和自感抗上xs的電壓降落,即:

es(。)= is(。)rs+jis(。)xs

遮蔽層電流所產生的磁通包圍著遮蔽層,也全部包圍著電纜芯,這些磁通和外導線產生的干擾磁通方向相反,故稱為反向磁通,在圖1(a)中以實線同心圓表示。按電磁感應原理可知,在理想情況下,如果遮蔽層電阻為零,這種反向磁通可將干擾磁通全部抵消,即反向磁通在電纜芯中產生的互感電動勢er(。)和干擾磁通在電纜芯中感應的電動勢es(。)大小相等,方向相反。設遮蔽層對電纜芯的互感抗為xm,則:

er(。)=-jis(。)xm

因遮蔽層將電纜芯完全包圍在內,故xm=xs。從上式可看出,如果遮蔽層電阻rs=0,則es(。)=- er(。)。但是遮蔽層不可能沒有電阻,故干擾磁通在電纜芯中感應的電動勢不能被抵消的部分為es(。)+ er(。)= is(。)rs,即與遮蔽層的電阻成正比。因此,要有效地消除電磁耦合的干擾,就必須採用電阻係數小的材料如銅、鋁等做成遮蔽層。

遮蔽電纜的平衡特性較差,因此良好的遮蔽完整性和良好的接地對遮蔽電纜來說是非常重要的。遮蔽接地是為防止電氣裝置因受電磁干擾,而影響其工作或對其它裝置造成電磁干擾的遮蔽裝置的接地。

採用帶遮蔽層的控制電纜,且遮蔽層在開關場和控制室兩端同時接地,是來國際通用的一種有效的二次迴路抗電磁干擾措施。由ieee變電所專委會工作組與繼電器環境分專委會工作組提出的「變電所中控制與低壓電纜系統的選擇和安裝」檔案中,專門有一節「控制電纜的金屬遮蔽能降低感應暫態電壓」談到相關問題:「推薦遮蔽電纜將遮蔽層在兩端接地。必須特別保持遮蔽的完整性,拆斷或分開遮蔽將極大地降低遮蔽效率;如果遮蔽只在一端接地,在非接地端的包皮對地將可能出現很高的暫態電壓。」

控制遮蔽電纜遮蔽層兩端接地的的優點是:

①當控制電纜為母線暫態電流產生的磁通所包圍時,在電纜的遮蔽層中將感應出遮蔽電流,由遮蔽電流產生的磁通,將抵銷母線暫態電流產生的磁通對電纜芯線的影響。假定遮蔽作用理想,兩者共同作用的結果,將使被遮蔽層完全包圍的電纜芯線中的磁通為零,遮蔽層形成了乙個理想的法拉第籠。這也和帶有二次短路線圈的理想變壓器一樣,鐵芯中的磁通將為零。當然,遮蔽層的遮蔽作用,由於各種原因,不可能完全理想,因此,被遮蔽的芯線在母線暫態電流的作用下,仍然會感應出一定的電壓。

②遮蔽層兩端接地,可以降低由於地電位公升產生的暫態感應電壓。

當雷電經避雷器注入地網,使變電所地網中的衝擊電流增大時,將產生暫態的電位波動,同時地網的視在接地電阻也將暫時公升高。對變電所地電位公升 的測定結果說明,與正常交流電阻相比,地電阻常常增大10倍以上。當低壓控制電纜在上述地電位公升的附近敷設時,電纜電位的波動而受干擾。因此,接地浪湧電流引入的地電位公升將可能對低壓控制迴路的絕緣配合帶來嚴重影響。

為了定量地估計當雷電注入變電所地網時在控制電纜纜芯中引起的暫態感應的數量,在30個變電所中進行人工注入地網較小衝擊電流(100~4000a)時測定的電壓情況。測定了兩種電纜遮蔽情況下的暫態電壓,一是無金屬遮蔽的電纜,二是有金屬遮蔽且兩端接地的電纜。試驗證明採用兩端接地的遮蔽電纜,可以將暫態感應電壓抑制為原值的10%以下,是降低干擾電壓的一種有效措施。

單端接地

1.  一般而言模擬訊號主張單端接地,以避免雙端接地時,地電勢不同引發的地電流影響訊號。

2. 不允許安裝等電位導體

3. 使用靜態遮蔽時

雙端接地

雙端遮蔽接地能很好的抑制高頻干擾。但是如果兩個接地點之間電位差可能造成等電位電流流過兩端連線的遮蔽層。

1、  動力電纜線兩邊接地,電機端的pe必然要接在驅動端的pe上,並最終接入機箱內的大地匯流排;

2、 數碼訊號或差分訊號主張雙端接地

3、 變頻器的動力電纜要雙端接地。

4、

我認為系統的雜訊抑制最重要的是等電位。等電位做不到位,使什麼招都是事倍功半。對於大功率的系統,等電位的處理也是大截面的導體鏈結成一片。只要連線的面積足夠大,等電位應該是可以解決的。另外針對很強的干擾,還可以在干擾源上抑制,比如,動力電纜、電機電纜在加雙端遮蔽基礎上,採用穿磁環的辦法很好,磁環的內徑要足夠大,對於大電流的也要繞上3圈才管用(注:三顆線一起繞)。當然上千安培的電流,只好做特製的磁環了。不管咋說,這東西管用。

模擬量的干擾雜訊有兩種,一種是共模雜訊,一種是差模雜訊。在接地不管用的時候,不要以為接地沒用,還是要按規則接好,然後嘗試用電容濾波,硬體的和軟體的濾波+遮蔽層單端接地。你會收到很好的效果。另外還可以嘗試磁環的濾波等等。

遮蔽電纜的遮蔽層有兩種接地方式,即兩端接地和一端接地。一端接地時,遮蔽層電壓為零,可顯著減少靜電感應電壓;兩端接地使電磁感應在遮蔽層上產生乙個感應縱向電流,該電流產生乙個與主干擾相反的二次場,抵消主幹繞場的作用,顯著降低磁場耦合感應電壓,可將感應電壓降到不接地時感應電壓的1%以下。

遮蔽電纜的遮蔽層兩端接地存在以下兩個問題:

①當接地網上出現短路電流或雷擊電流時,由於電纜遮蔽層兩點的電位不同,使遮蔽層內流過電流,將引起額外的衝擊或干擾電壓。

②當遮蔽層內流過電流時,對每個芯線將產生干擾訊號,但電纜芯所在迴路為強電迴路因而遮蔽層電流產生的干擾訊號影響較小。

但對應用於繼電保護和自動裝置迴路的遮蔽電纜,由於其輸入和輸出均有一端在開關場的高壓或超高壓環境中,電磁感應干擾是主要矛盾,防止暫態過電壓,故繼電保護和自動裝置規程規定遮蔽層宜在兩端接地。

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