电缆的屏蔽与接地
金属屏蔽电缆接头的用法
金属屏蔽电缆接头主要有两种用法:
1.金属屏蔽层一端直接接地,另一端通过护层保护器接地。
当电缆线路较短时(500m以内),金属护套一般采用护层一端直接接地,另一端通过护层保护接地方式,对地绝缘没有构成回路,可以减少及消除环流,有利于提高电缆的传输容量和电缆的安全运行。
如果与架空线路连接时,直接接地一般装设在架空线路端,保护器装设在另一端。
2.交叉互联接地。
当电缆线路很长时(一般超过1Km),电缆金属护层可以采用交叉互联方式安装。
交叉互联是将电缆线路分成3个等长小段(偏差不超过5%),在每小段之间安装绝缘接头,金属护层在绝缘接头处用同轴电缆引出并经互联箱进行交叉互联后,通过电缆护层保护器接地,电缆两个终端的金属护层直接接地,这样形成1个互联段位。
使用金属屏蔽电缆接头时,应确保电缆的正确连接和固定,避免过度弯曲或机械损伤。
同时应注意保护电缆的屏蔽层,避免损坏或接触不良。
控制电缆屏蔽层接地方式的探讨
1、控制电缆屏蔽层接地方式的探讨各电建公司的电气专业一直为屏蔽电缆的屏蔽层是在一端一点接地,还是在两端两点接地的问题争论不休,而争论的结果是有的电建公司采用一点接地方式,而有的电建公司采用两点接地的方式进行施工。
其实根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》、《国网公司十八条反措继电保护实施细则》以及《华北电网继电保护基建工程验收规范》要求,电气控制电缆屏蔽线必须两端接地。
上述国家规程、规范及反措要求电气控制电缆屏蔽线必须两端接地。
但是所有电气控制电缆的屏蔽层不分场合的全部两端接地,这样的要求是否正确,是值得做进一步商榷和探讨的,经过多台机组的安装实践可以确定:从主控或网控到升压站的控制电缆的屏蔽层必须两端接地;但在主厂房内敷设的控制电缆屏蔽层最好是单端接地。
其理由如下: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。
从主控到升压站的控制电缆,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,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,所以必须采用两点接地的方式。
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.所以对敷设在主厂房内的电气电缆, 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。
而热工自动化专业规定,热工控制电缆的屏蔽层要求一点接地,其道理也如同上所述。
另外,电气专业要求控制电缆屏蔽层两端接地,而热工自动化专业规定屏蔽层一点接地,当电气量进入DCS时,两种规定发生冲突,目前国家规程和规范没有明确要求这种情况下是采用单端接地还是两端接地,根据电缆接线的工程实践,最好是采用单端接地,接地点的选择按取用原则来处理。
说说控制电缆的屏蔽层接地
(图说质量)说说控制电缆的屏蔽层接地控制电缆接线工艺是电力工程重要的项目之一,而在整个接线过程中,电缆屏蔽接地是接线过程中必不可少的施工工序。
屏蔽为什么需要接地?有哪些相关规定?如何接地?这里就这些问题具体说明一下:目前我公司的项目工程中控制电缆屏蔽接地,电气控制电缆部分采用两端接地方式,弱电及热控计算机监视电缆则采用一端接地方式。
电缆屏蔽接地是为防止电气设备因受电磁干扰造成误动和危害,为避免电磁干扰,控制电缆的屏蔽层均应接地。
屏蔽电缆的屏蔽层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。
当然屏蔽电缆的屏蔽层两端接地也存在以下两个情况: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,会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电网的高压或超高压环境中,电磁干扰是主要因数,为防止暂态过电压,故电气继电保护和自动装置的电缆屏蔽层宜在两端接地。
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,且仪表及控制系统信号绝大多数是低频信号,为防止静电干扰,低频信号接地的原则是单点接地,以避免形成接地回路。
因此热工专业规定电缆屏蔽层需在电子设备间DCS机柜处集中一点接地。
翻阅国标《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007,就明确了控制电缆屏蔽层的接地方式:3. 6. 9 控制电缆金属屏蔽的接地方式,应符合下列规定:1 计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层,不得构成两点或多点接地,应集中式一点接地。
2 集成电路、微机保护的电流、电压和信号的电缆屏蔽层,应在开关安置场所与控制室同时接地。
3 除上述情况外的控制电缆屏蔽层,当电磁感应的干扰较大时,宜采用两点接地;静电感应的干扰较大时,可采用一点接地。
电缆屏蔽与接地
电缆的屏蔽与接地Cable Shield and ground摘要西门子通信电缆的屏蔽与接地关键词西门子系统、屏蔽、接地Key Words Siemens cable Shield Ground目录1 骚扰源的传输路径 (4)1.1导线的传导干扰 (4)1.1.1 传输线-短线与长线 (4)1.1.2 共阻抗耦合 (6)1.1.3 传输线的反射 (8)1.1.4 共模干扰与差模干扰 (10)1.2骚扰通过空间传输 (13)1.2.1 天线效应 (13)1.2.2 近场电场耦合 (17)1.2.3 近场磁场耦合 (18)2 屏蔽 (20)2.1 电场屏蔽 (21)2.2 磁场屏蔽 (23)3 电缆的屏蔽接地 (27)3.1 电场的屏蔽接地 (27)3.1.1 屏蔽层不接地 (27)3.1.2 屏蔽层单端接地 (27)3.2 磁场的屏蔽接地 (28)3.2.1 屏蔽层单端接地或不接地 (28)3.3 电缆屏蔽接地总结 (31)4 PROFIBUS的安装要求 (34)4.1 PROFIBUS的布线 (34)4.2 PROFIBUS的屏蔽接地 (36)5 PROFINET的安装要求 (38)5.1 PROFINET的布线 (38)5.2 PROFINET的屏蔽接地 (40)附录-推荐网址 (41)1 骚扰源的传输路径产生干扰的三个要素:干扰源、耦合路径、潜在的易受干扰的器件。
骚扰源可以通过空间的辐射、电磁耦合传递到敏感设备,也可以通过导线的传输进入敏感设备。
1.1导线的传导干扰信号通过导线传输,通常在理想情况下只考虑导线的电阻,但实际的传输导线都存在分布电容和电感,尤其在传送频率高的情况下,就要考虑分布参数的影响。
分布电容与电感的乘积等于常数,它们与导体间介质的相对磁导率µ和介电常数ε有关:L C = µε=常数,L/是电缆的物理特征,与传输线的电压电流无关。
导线的传导特性阻抗为Z0 =C干扰绝大部分也是是由导线的分布参数引起得的。
控制电缆屏蔽层和铠装接地施工措施
控制电缆屏蔽层和铠装接地施工措施随着工业化的发展,控制电缆广泛应用于各种工业控制系统中。
控制电缆的屏蔽层和铠装接地是保证电缆安全性能的重要措施。
本文将从控制电缆的屏蔽层和铠装接地的意义、施工方案和维护管理几个方面进行详细介绍。
屏蔽层和铠装接地的意义控制电缆的屏蔽层是指在电缆内部电线和绝缘体之间加上一个导电层,以减少外部电磁干扰对电线内部的影响。
铠装接地是将控制电缆的金属外壳和地线相连,以减少变动磁场对电缆的感应电动势和功率损失,保证人身安全。
屏蔽层和铠装接地在控制电缆的应用中有着重要的意义。
首先,屏蔽层可以有效地隔离干扰源,保持电缆系统的稳定性;其次,铠装接地也保证了电缆的安全使用,特别是在发生故障、超载等异常情况时,铠装接地可以保证电缆的安全性能。
因此,在控制电缆的应用中,要严格遵循屏蔽层和铠装接地的要求。
屏蔽层和铠装接地的施工方案控制电缆的屏蔽层和铠装接地的施工方案主要包括以下几个方面。
屏蔽层施工方案1.施工前应做好准备工作,包括制定施工计划、清除施工现场的杂物和防护措施等;2.根据设计要求,在电缆的导线和绝缘层之间安装屏蔽层,屏蔽层应与电缆金属套管相连;3.屏蔽层的接地应符合规范要求,进行电阻测试确保接地电阻不大于规范要求;4.施工完成后应进行屏蔽层绝缘测试,确保屏蔽层与电线之间不存在击穿现象。
铠装接地施工方案1.在电缆套管的外表面打开10cm×10cm的孔洞;2.沿电缆的长度将金属套管的一端接地,铠装接地连接器应具备良好的接触性能;3.确保铠装接地牢固可靠,接地电阻不大于规范要求。
以上是控制电缆屏蔽层和铠装接地的施工方案,施工时应按照规范要求进行。
维护管理控制电缆屏蔽层和铠装接地的施工完成后,还需要进行维护和管理。
具体措施如下:1.定期检查电缆屏蔽层和铠装接地的接地电阻是否符合规范要求,对电缆进行必要的维修和更换工作;2.定期测试电缆的绝缘电阻,确保电缆的绝缘性能正常;3.对电缆施工进行严格的监督和管理,确保施工质量符合规范要求;4.对电缆故障进行及时处理,保证电缆可靠运行。
电力电缆金属护套或屏蔽的接地作用
电力电缆金属护套或屏蔽的接地作用电力电缆的金属护套或屏蔽具有重要的接地作用。
其主要功能是保护电缆的绝缘层,防止外界环境对电缆的干扰,同时还能有效地将电缆内部的电荷引导到地下。
首先,金属护套或屏蔽可以防止电缆绝缘层受到外界电磁场的干扰。
在电力输送过程中,周围环境中存在各种电磁辐射,如电力线、电气设备等。
这些外界电磁场可能会对电缆的绝缘层产生不良影响,导致电缆绝缘性能下降,甚至发生故障。
金属护套或屏蔽可以有效地屏蔽这些电磁辐射,保护电缆绝缘层的完整性。
其次,金属护套或屏蔽还能起到防止外界物质对电缆的侵蚀作用。
在地下敷设电缆时,可能会遇到潮湿、腐蚀性环境。
如果电缆的外绝缘层损坏,这些外界物质可能会渗入电缆,导致电缆短路、绝缘击穿等故障。
金属护套或屏蔽可以起到屏蔽外界物质的作用,保护电缆免受侵蚀。
此外,金属护套或屏蔽还能有效地将电缆内部的电荷引导到地下。
在电力供应系统中,电缆内部的电荷会产生静电,如果这些电荷不能及时导出,可能会引起电缆的局部放电,损坏电缆的绝缘层。
金属护套或屏蔽可以作为接地导体,与地下的接地系统连接,将电荷引导到地下,防止电荷积累导致局部放电。
另外,金属护套或屏蔽还能提高电缆的屏蔽效果。
在电力输送过程中,电缆内部的电流会产生电磁场,这个电磁场可能会对周围的电缆或设备产生干扰。
金属护套或屏蔽可以起到屏蔽电磁场的作用,减少对周围设备的干扰,提高电缆的传输质量。
需要注意的是,金属护套或屏蔽的接地需要符合相关的规范和标准。
接地系统需要具有良好的接地电阻,以确保金属护套或屏蔽能够有效地引导电荷到地下。
接地系统的设计和施工需要专业技术人员进行,以确保接地效果符合要求。
总之,电力电缆的金属护套或屏蔽在电力输送系统中扮演着重要的角色。
它们不仅能够保护电缆的绝缘层,防止干扰和侵蚀,还能有效地将电荷引导到地下,提高电缆的安全可靠性和传输质量。
因此,金属护套或屏蔽的接地是电力电缆设计和施工中必不可少的环节。
双层屏蔽电缆的屏蔽层接线方法
双层屏蔽电缆的屏蔽层接线方法
双层屏蔽电缆的屏蔽层接线方法是将内层屏蔽层和外层屏蔽层分别接地。
具体步骤如下:
1. 首先,将内层屏蔽层与接地线连接。
可以通过使用铜箔或铜丝将内层屏蔽层和接地线连接起来。
确保连接紧固可靠,并使用压接或焊接等方法固定连接处。
2. 然后,将外层屏蔽层与接地线连接。
同样,可以使用铜箔或铜丝将外层屏蔽层和接地线连接起来。
同样要注意连接处的紧固可靠,并使用压接或焊接等方法固定连接处。
3. 接地线可以连接到地面的接地点,如建筑物的接地线或设备的接地线。
4. 完成所有屏蔽层的接线后,确保连接处没有松动,并进行必要的测试以验证连接的有效性和质量。
需要注意的是,在接线过程中,应注意避免破坏屏蔽层的完整性,避免屏蔽效果的降低。
同时,需要根据具体的应用场景和要求来确定屏蔽层的接线方法,以保证信号的传输质量和屏蔽效果。
国标单芯电缆屏蔽层接地标准
国标单芯电缆屏蔽层接地标准国标单芯电缆屏蔽层接地标准在现代的通讯和电力领域中,电缆作为一种重要的传输媒介,承载着各种信号和能量的传输。
为了确保电缆传输稳定、安全、可靠,国家对电缆的相关标准进行了规范和要求。
其中,国标单芯电缆屏蔽层接地标准作为保证电缆传输质量的重要环节,对于电缆行业来说具有非常重要的意义。
1. 单芯电缆屏蔽层接地的背景和意义单芯电缆是指只有一个导体的电缆,通常用于单一能源传输或信号传输。
在电磁干扰日益增多的现代通讯环境中,为了提高电缆的抗干扰能力,减少信号失真以及保障传输安全,电缆的屏蔽层接地显得尤为重要。
2. 国标单芯电缆屏蔽层接地的具体要求根据我国国家标准对单芯电缆屏蔽层接地的规定,具体要求主要包括屏蔽层的材料、接地方式、接地电阻等内容。
在电缆的设计和安装过程中,必须按照国家标准的要求进行操作,才能确保电缆的性能和质量。
3. 单芯电缆屏蔽层接地标准在实际工程中的应用在实际的工程应用中,单芯电缆屏蔽层接地标准起到了至关重要的作用。
它不仅能够有效地减少外界信号对电缆的干扰,还能够提高电缆的使用寿命和可靠性。
在特定的环境和条件下,合理实施单芯电缆屏蔽层接地标准,可以最大程度地保障电缆传输的顺利进行。
4. 个人观点和总结作为我国电缆行业中的重要标准之一,国标单芯电缆屏蔽层接地标准对于提高电缆的抗干扰能力,保障信号传输质量具有非常重要的意义。
在今后的工程建设和电缆设计中,我们需要更加严格地按照国家标准的要求来进行操作,以确保电缆的安全可靠运行。
我也希望未来能够有更多的科研人员投入到电缆标准化方面的研究中,为我国电缆行业的发展贡献自己的力量。
在本篇文章中,我们从单芯电缆屏蔽层接地的背景和意义、具体要求、实际工程应用以及个人观点和总结等方面进行了深入探讨。
相信通过对国标单芯电缆屏蔽层接地标准的了解,读者能够对电缆行业中的相关标准有更加全面、深刻的认识。
我们也希望这篇文章能够对读者在相关领域的学习和工作有所帮助。
电缆金属屏蔽层的接地和敷设方式对导体载流量的影响
电缆金属屏蔽层的接地和敷设方式对导体载流量的影响一、电缆安装接地方式35kV 及以下高压交联电缆(指用于交流系流的单芯电缆,下同)的金属屏蔽层或金属套的接地方式有三种:单端接地、双端接地、交叉互联接地。
单端接地是在电缆的一端将金属屏蔽层或金属套直接接地,另一端则不接地或者通过保护接地。
电缆在这种情况下运行时,金属屏蔽层对地之间有感应电压,但不产生环流。
感应电压的大小与电缆长度成正比。
因此这种接地方式仅仅适用于长度较短的线路,也就是说电缆长度所对应约感应电庄不能超过安全电压36V 。
双端接地是将电缆两端的金属屏蔽层或金属套均直接接地。
电缆在这种情况下运行时,金属屏蔽层中有环流通过(当然会引起发热), 会降低电缆的载流量。
双端接地时的电缆载流量比单端接地(或下面讲的交叉互联接地)时的载流量要小得多,它不仅造成资源(导体材约的浪费,而且造成能源的损失(发热消耗)。
因此,这种接地方式仅仅适用于在特殊情况下采用:例如电缆需要过江、河、湖、海底以及受条件限制无法采用交叉互联接地的场合。
交叉互联接地是将电缆的金属屏蔽层或金属套一端直接接地,采用中间绝缘接头和交叉互联箱将三相(即三根单芯)电缆的金属屏蔽层进行换位连接,而电缆的另一端则通过保护接地(称为单点互联接地)或者直接接地(称为两点互联接地)。
试验表明,单点互联接地时的载流量略大于两点互联接地时的载流量。
在完全换位的情况下,金属屏蔽层或金属套中没有环流通过.两端对地之间也没有感应电压,但每段电缆中间有感应电压,且换位处的感应电压为最高值。
交叉互联接地的电缆载流量与单端接地时的电缆载流量基本上是相同的。
交叉互联接地方式适合子较长距离线路,但应考虑根据最高允许感应电压来确定相邻两个换位点之间的最大距离。
二、敷设排列方式电缆的敷设排列方式分为平行排列和三角形排列两种方式。
由于这两种排列方式,计算出的电感及热阻是不伺的,以至于在这两种方式情况下,电缆的载流量有较大差别,假设同一结构电缆的金属屏蔽层或金属套采用单端接地或交叉互联接地时,则平行敷设排列的载流量高于三角形排列;而当金属屏蔽层采用双端接地时,则三角形排列的载流量高于平行排列。
电缆屏蔽接地规范
屏蔽电缆接地方式一、名词介绍:1、屏蔽层:导体外部有导体包裹的导线叫屏蔽线,包裹的导体叫屏蔽层,一般为编织铜网或铜泊(铝),屏蔽层需要接地,外来的干扰信号可被该层导入大地。
作用:保持零电位,使缆芯之间没有电位差;在短路时承载短路电流,以免因短路引起电缆温升过高而损坏绝缘层,同时屏蔽层也可以防止周围外界强电场对电缆内传输电流的干扰;屏蔽层还可以有效地将电缆产生的强电场限制在屏蔽层内,不会对周围的弱电线路及仪表,产生强电干扰或危及人身安全。
2、接地:“地”是电气工程中的电位参考点(经常作为零电位)。
“地”可以是大地(Earth),“点”的尺度为三维地,“地”也可以是电路中的某一点(Ground),其尺度是一个有限的导体面、线、点。
电位参考点就是电位的基准点,可以是电力系统中的某一点,如变压器中性点;也可以是直流电源的正、负极或其中间某一点。
作用:接地通常分为系统接地和保护接地。
系统接地是为了使系统稳定运行,如变压器中性点接地,信号交流时的公共电位参考点等;保护接地就是将电气设备的金属外壳与接地体连接,以防止因电气设备绝缘损坏而使外壳带电时,操作人员接触设备外壳而触电:如电源接地故障保护、静电接地、屏蔽接地、防雷接地等。
也有的接地具有上述两种作用,接地是电气工程中必不可少的措施。
3、屏蔽接地:为避免电磁场对仪表和信号的干扰而采取的接地。
作用: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。
二、屏蔽线缆的原理:屏蔽布线系统源于欧洲,它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层,利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能,屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用,因而具有非常好的电磁兼容(EMC)特性。
电磁兼容(EMC)是指电子设备或网络系统具有一定的抵抗电磁干扰的能力,同时不能产生过量的电磁辐射。
也就是说,要求该设备或网络系统能够在比较恶劣的电磁环境中正常工作,同时又不能辐射过量的电磁波干扰周围其它设备及网络的正常工作。
电缆的屏蔽与接地
电缆的屏蔽与接地1.骚扰源的传输路径:产生干扰的三个要素:干扰源、耦合路径、潜在的易受干扰的器件。
骚扰源可以通过空间的辐射、电磁耦合传递到敏感设备,也可以通过导线的传输进入敏感设备。
信号通过导线传输,通常在理想情况下只考虑导线的电阻,但实际的传输导线都存在分布电容和电感,尤其在传送频率高的情况下,就要考虑分布参数的影响。
分布电容与电感的乘积等于常数,它们与导体间介质的相对磁导率µ和介电常数ε 有关:L C = µε=常数骚扰源的电磁能量以场的方式向四周传播, 与辐射源的距离半径r <L/10 (有些资料为r <L/2π)的区域叫做近场,与辐射源的距离半径r > L (有些资料为r >L/2π)的区域叫做远场。
近场的性质与场源有关,如果是高电压小电流则近场的场源为电场,如果是大电流低电压则近场的场源为磁场,通过波阻抗描述电场与磁场的关系:Z0 =E/H 骚扰源为电场时,电场远大于磁场,所以电场为高阻抗场源,随离天线距离的增加电场和磁场都将衰减,E~1/r³,H~1/r²,波阻抗随距离增加而减少。
骚扰源为磁场时,磁场远大于电场,所以磁场为低阻抗场源,随离天线距离的增加电场和磁场都将衰减,H~1/r³,E~1/r²,波阻抗随距离增加而增加,不管近场是电场还是磁场,敏感设备离开骚扰源最开始位置一点都将大大减少电磁干扰,所以在电气柜内设备布置时敏感设备与骚扰源保持一定。
2.屏蔽:屏蔽的作用是将电磁场噪声源与敏感设备隔离,切断噪声源的传播路径。
屏蔽分为主动屏蔽和被动屏蔽,主动屏蔽目的是为了防止噪声源向外辐射,是对噪声源的屏蔽;被动屏蔽目的是为了防止敏感设备遭到噪声源的干扰,是对敏感设备的屏蔽。
在实际的应用中电场的干扰主要是交变电场,通过下面的示例可以分析交变电场的屏蔽,例如骚扰源 A 和被干扰设备 B 置于大地上方,如图 1 所示:图1骚扰电压通过C3 耦合到 B 的电压为:U B=jωC3Z B U A / 1+ jωC3 (Z A+Z B)当频率较低时,上式可以表示为:U B=jωC3Z B U A可以看到骚扰源在B上产生的干扰电压UB与频率和耦合电容成正比,耦合电容越大干扰电压越大。
关于电缆屏蔽接地的问题
屏蔽线的接地有三种情况:单端接地方式、两端接地方式、屏蔽层悬浮。
(1)单端接地方式:假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线,流过负载电阻RL之后,再通过屏蔽层返回信号源。
因为i1与i2大小相等方向相反,所以它们产生的磁场干扰相互抵消。
这是一个很好的抑制磁场干扰的措施。
同时它也是一个很好的抵制磁场耦合干扰的措施。
(2)两端接地方式:由于屏蔽层上流过的电流是i2与地环电流iG的迭加,所以它不能完全抵消信号电流所产生的磁场干扰。
因此,它抑制磁场耦合干扰的能力也比单端接地方式差。
单端接地方式与两端接地方式都有屏蔽电场耦合干扰作用。
(3)屏蔽层悬浮:只有屏蔽电场耦合干扰能力,而无抑制磁场耦合干扰能力。
低频单端接地,抑制磁场干扰,高频双端接地,抑制磁场干扰。
动力电缆线两边接地,电机端的PE必然要接在驱动端的PE上,并最终接入机箱内的大地汇流排。
信号线则需要区别情况对待,一般而言模拟信号主张单端接地,以避免双端接地时,地电势不同引发的地电流影响信号;数字信号或差分信号主张双端接地,只是过大的地电流也同样可能影响信号。
所以个人以为,无论是单端还是双端,原则是死的,实效才是目的,需以能解决现场问题和设备的稳定可靠运行为重,因此往往只能灵活处置。
关于仪表控制电缆屏蔽层接地原则要求
关于仪表控制电缆屏蔽层接地原则要求
1、采用双层总屏蔽的控制电缆:
敷设到位后需测量两个总屏蔽层间的绝缘电阻,应符合要求。
外层总屏蔽在电缆两端接地,用于防雷电等强干扰,接相应区域的防雷接地端子。
内总屏蔽层用于信号抗干扰接地,采用单端接地方式,接到仪表控制室侧。
2、采用单层总屏蔽的电缆:
屏蔽层单端接地,接到仪表控制室侧。
3、分对屏蔽电缆屏蔽接地:单端接地,接到仪表控制室侧。
4、当存在仪表和电气联络信号时,将电气配电间视作装置现场。
5、要求保证电缆桥架、穿线管、仪表外壳接地良好
6、采用单端接地时,非接地端屏蔽层需剪断,所用信号剥线长度
在满足使用要求时尽可能短。
7、安装后剥线部位必须在设备内,不得将无屏蔽部位安装于设备
外以保证屏蔽效果。
电力电缆各屏蔽层作用及金属屏蔽层接地方式的探讨
电力电缆各屏蔽层作用及金属屏蔽层接地方式的探讨摘要:本文对电力电缆内、外屏蔽层及金属屏蔽的作用做了简要区分,并结合相关国标规范对电力电缆金属屏蔽层接地方式的选择进行了一些探讨,以期对现场施工中遇到类似问题起到一定的参考作用。
关键词:电力电缆屏蔽层接地1 各屏蔽层的区别大家都知道一般10KV交联聚氯乙烯电缆的基本结构由导体、内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层、金属屏蔽、填充物、内衬层和阻燃外护套组成。
首先我们区别一下内、外屏蔽层与金属屏蔽:内外屏蔽一般为半导体材料制成,作用是改善电缆内电场的分布,以内屏蔽层为例,电缆导体由多根导线绞合而成,它与绝缘层之间易形成气隙,导体表面不光滑,会造成电场集中。
在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层,它与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触,从而避免在导体与绝缘层之间发生局部放电,提高了电缆的绝缘性能。
同样外屏蔽是防止绝缘层对金属屏蔽层放电的。
而金属屏蔽层的作用一般有两个:1、屏蔽自身电场,正常运行时通过电容电流。
2、是可以起到一定的接地保护作用,如果电缆芯线内发生破损,泄露出来的电流可以通过屏蔽层流入接地网,起到安全保护的作用。
2 金属屏蔽层接地方式的选择电力电缆金属屏蔽层需要接地,且以金属层上的电压、电流来决定接地方式。
现场施工中,接地方式的选择往往未得到充分地重视。
根据《电力工程电缆设计规范》GB 50217—2007(下称《规范》)的规定:电力电缆金属层必须直接接地。
交流系统中三芯电缆的金属层,应在电缆线路两终端和接头等部位实施接地。
三芯电缆正常运行时其三芯流过的总电流为零,在金属屏蔽层外的磁通一般为0,这样在电缆的两端就不会产生感应电压,使流过金属屏蔽层的环流较小,因此一般用电缆终端头两端接地的方式。
对于单芯电缆《规范》则要求:电缆线路的正常感应电势最大值应满足下列规定:1、未采取能有效防止人员任意接触金属层的安全措施时,不得大于50V。
2、除上述情况外,不得大于300V。
信号线屏蔽层如何接地?电缆信号线的屏蔽层接地方式
信号线屏蔽层如何接地?电缆信号线的屏蔽层接地方式信号地(SG)是各种物理量的传感器、信号源零电位以及电路中信号的公共基准地线(相对零电位)。
此处信号一般指模拟信号或者能量较弱的数字信号,易受电源波动或者外界因素的干扰,导致信号的信噪比(SNR)下降。
特殊是模拟信号,信号地的漂移,会导致信噪比下降;信号的测量值产生误差或者错误,可能导致系统设计的失败。
因此对信号地的要求较高,也需要在系统中特别处理,避开和大功率的电源地、数字地以及易产生干扰地线直接连接。
尤其是微小信号的测量,信号地通常需要实行隔离技术。
屏蔽电缆的屏蔽层主要由铜、铝等非磁性材料制成,并且厚度很薄,远小于使用频率上金属材料的集肤深度,屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、汲取而产生的,而是由于屏蔽层的接地产生的,接地的形式不同将直接影响屏蔽效果。
对于电场、磁场屏蔽层的接地方式不同。
可采纳不接地、单端接地或双端接地总结:单端接地:1) 屏蔽电缆的单端接地对于避开低频电场的干扰是有关心的。
或者说它能够避开波长λ 远远大于电缆长度L 的频率干扰。
Lλ /202) 电缆屏蔽层单端接地能够避开屏蔽层上的低频电流噪声。
这种电流在内部导致共模干扰电压并且有可能干扰模拟量设备。
3) 屏蔽层的单端接地对于那些对低频干扰敏感的电路(模拟量电路)来说是可取的。
4) 连续测量值的上下波动和永久偏差表示有低频干扰。
双端接地:1) 确保到电控柜或者插头(圆形接触)的连接经过一个大的导电区域(低感应系数)。
选择金属在金属上比非金属在非金属上要好。
2) 由于有些模拟量模块使用了脉冲技术(例如:处理器和A/D 转换器集成在同一模块中),建议将模拟量信号彼此间屏蔽,确保正确的等电位连接,只有在这种状况下进行双端接地。
3) 通常金属箔屏蔽层的传输阻抗远远大于铜编织线的屏蔽层,其效果相差5-10 倍,不能用作数字信号电缆。
4) 间或的功能失灵表明有高频干扰。
传输电缆屏蔽层的两种接地方式
用有屏蔽层的传输电缆是减少电磁干扰的一项基本措施。
主要有两种接地方式:一是屏蔽电缆一头接地,二是屏蔽电缆两头接地。
屏蔽电缆一头接地:
屏蔽层抗干扰的机能原理基本:干扰源和接收端等效成电容的两极。
一边有电压波动会通过电容感应到另一端。
插入接地的中间层(就是屏蔽层)破坏此等效电容,从而切断干扰通路。
而两头接地会造成两边电势不等,电势不等时会有很大的电流(地电流环路)造成屏蔽机能损坏。
传输电缆屏蔽层仅一端做接地而另一端悬浮时,它只能防静电感应,防磁场强度变化所感应的干扰电压。
为减少屏蔽层内芯线上的感应电压,在有些弱电设备的技术要求屏蔽层仅一端做了接地连接的情况下,应采用有绝缘层隔开的双层屏蔽电缆,其外层屏蔽层至少应在两端做接地连接。
这样,外屏蔽层与其它同样做了接地连接的导体构成环路,感应出一电流,因此产生降低源磁场强度的磁通,从而基本上抵消掉没有外屏蔽层时所感应的电压。
一般而言,变频器的信号线和模拟线,PLC模拟量模块的模拟信号线通常采用一方接地。
屏蔽电缆两头接地:
对电缆屏蔽两端同时接地,目前主要是如下考虑的:有些动力负载电缆在工作时产生波动很大的交变电磁场,由于电位差的原因,容易产生较大的电动势,影响信号线,模拟线等微电的传输精度,更可能导致电子设备的击穿损坏.因此必须两端同时接地,以平衡这种电压,以防止屏蔽层形成环流。
一般而言,变频器的电源输入端只需普通电缆而不需屏蔽电缆.而其输出端必需要用屏蔽电缆并且要两头接地.。
信号电缆屏蔽接地方法
信号电缆屏蔽接地方法嘿,咱今儿就来唠唠信号电缆屏蔽接地方法这档子事儿。
你说这信号电缆啊,就好比是咱身体里的血管,那里面流的信号就跟血液似的,得顺畅无阻地传输才行。
可要是没把屏蔽接地这事儿搞好,就好比血管出了毛病,那可就麻烦啦!你想想看,要是信号在传输过程中受到各种干扰,那接收端收到的不就成了一团乱麻啦?这就好像你打电话,这边说的明明是“我吃苹果”,那边听成了“我吃蛤蟆”,这不是闹笑话嘛!所以说啊,这屏蔽接地可太重要啦。
一般来说呢,有几种常见的方法。
就拿单端接地来说吧,这就好像是给信号电缆找了个安稳的家,让它能安心地传输信号,不受外界干扰。
就好比你在一个安静的房间里学习,能不专心嘛!还有两端接地呢,这就像是给信号加了双重保险,让干扰根本没机会靠近。
就好像有两个保镖保护你,那安全感蹭蹭往上涨啊!那在实际操作的时候可得注意啦!得根据具体情况选择合适的接地方法。
比如说,要是周围环境干扰特别多,那可能就得选那种更厉害的接地方式。
这就跟咱出门穿衣服似的,天冷了就得多穿点,天热了就少穿点,得灵活应变嘛!而且啊,这接地的位置也得选好咯。
你可不能随便找个地方就接上,那可不行。
这就好比你要去一个地方,得找对路才行,不然不就南辕北辙啦?还有啊,这屏蔽层也得处理好。
不能有破损啥的,不然就跟城墙有了缺口一样,敌人不就趁机攻进来啦?咱再说说这接地的材料,那也得好好挑挑。
得选质量好的,不然用不了多久就坏了,那不就白折腾啦?总之啊,信号电缆屏蔽接地这事儿可不能马虎。
这就跟咱过日子一样,得方方面面都考虑到,才能过得顺顺当当的。
你说是不是这个理儿?咱可不能让这小小的电缆接地问题影响了整个系统的运行,那可就得不偿失啦!所以啊,大家都得重视起来,把这事儿做好,让信号传输得稳稳当当的,咱们才能安心呐!。
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电缆的屏蔽与接地Cable Shield and groundhttps:///cs/cn/zh/view/109481350摘要西门子通信电缆的屏蔽与接地关键词西门子系统、屏蔽、接地Key Words Siemens cable Shield Ground目录1骚扰源的传输路径 (4)1.1导线的传导干扰 (4)1.1.1传输线-短线与长线 (4)1.1.2共阻抗耦合 (6)1.1.3传输线的反射 (8)1.1.4共模干扰与差模干扰 (10)1.2骚扰通过空间传输 (13)1.2.1天线效应 (13)1.2.2近场电场耦合 (17)1.2.3近场磁场耦合 (18)2 屏蔽 (20)2.1 电场屏蔽 (21)2.2 磁场屏蔽 (23)3电缆的屏蔽接地 (27)3.1 电场的屏蔽接地 (27)3.1.1屏蔽层不接地 (27)3.1.2屏蔽层单端接地 (27)3.2 磁场的屏蔽接地 (28)3.2.1屏蔽层单端接地或不接地 (28)3.3 电缆屏蔽接地总结 (31)4 PROFIBUS的安装要求 (34)4.1 PROFIBUS的布线 (34)4.2 PROFIBUS的屏蔽接地 (36)5 PROFINET的安装要求 (38)5.1 PROFINET的布线 (38)5.2 PROFINET的屏蔽接地 (40)1骚扰源的传输路径产生干扰的三个要素:干扰源、耦合路径、潜在的易受干扰的器件。
骚扰源可以通过空间的辐射、电磁耦合传递到敏感设备,也可以通过导线的传输进入敏感设备。
1.1导线的传导干扰信号通过导线传输,通常在理想情况下只考虑导线的电阻,但实际的传输导线都存在分布电容和电感,尤其在传送频率高的情况下,就要考虑分布参数的影响。
分布电容与电感的乘积等于常数,它们与导体间介质的相对磁导率μ和介电常数ε有关:L C = με=常数,L/是电缆的物理特征,与传输线的电压电流无关。
导线的传导特性阻抗为Z0 =C干扰绝大部分也是是由导线的分布参数引起得的。
图1-1列出几种传输线的布置,(a)为导线对;(b)为轨线与板;(c)为平行板,假设导线间距相同,三者的分布参数比较为:La >Lb >Lc;Ca < Cb < Cc;Za > Zb > Zc;图1-1几种传输线的布置1.1.1传输线-短线与长线线路中的分布电感、分布电容、分布电阻影响信号及电源的传输,根据传输线的长度与传输信号频率的关系,将传输线分为短线(有的资料为电短)和长线(有的资料为电长),如图1-2所示,如果s <l/10(有的参考资料为小于等于l/4)或者信号的传播时间 t QZ (源到目的地) < 0.5倍的沿上升时间t f ,就是短线。
例如导线或者机械尺寸比波长小都可以视为短线,系统内部的连续通常也视为短线。
短线的特性为:在一条短线上,除了电流流动带来的电压降外,各点电势相等,适用于集总等效电路分析。
如果s >l (有的参考资料为大于l/4)就是长线,例如机械尺寸比波长大,适用于分布参数电路分析,基耳霍夫电压定律不再适用,因为电路中的电压和电流除了是时间的函数外,还是空间坐标的函数。
同样一段传输线,由于传输信号频率不同,有可能是短线,也有可能是长线。
计算波长的公式如下:Vl=fl:波长V:速度f:信号频率图1-2短线与长线理想情况下,一截传输导线只考虑线上的电阻,但在实际情况下还要考虑到线上的分布参数,如图1-3所示的等效电路:图1-3传输线的等效电路线上总的阻抗为:Z = R + j2p fLR > 2p fL (f < 3kHZ)R < 2p fL (f > 3kHZ)短线电路只考虑负载的阻抗,长线电路传输线的特征阻抗主导电路的特性,参考下面的试验如图1-4所示:图 1-4长线短线试验示例高频信号发生器给S等于2米远的电灯供电,使用一根裸线靠近灯泡处与电灯组成短线回路,由于短线只考虑负载电阻,裸线电阻非常小,灯泡被短路而熄灭,如果将裸线向电源处移动,当与灯泡连线距离超过短线(l/10)距离后,线路上的感抗渐渐起主导作用,负载电阻被忽略,灯泡逐渐由暗变亮,如果裸线与电源距离逐渐接近,直至小于短线距离,线路上负载电阻渐渐起主导作用,感抗被忽略,电源被短路,灯泡逐渐由亮变暗,直到熄灭。
一条短的电路不会影响整个线路,所以干扰抑制元件要就近安装在干扰源端或被保护设备端(距离<l/10)。
1.1.2共阻抗耦合当设备或元件共用电源或地线时,会产生共阻抗耦合。
1)共电源阻抗耦合两个或多个相互独立的电路使用相同的电源线会产生共电源阻抗耦合,如图 1-5所示:图 1-5共电源阻抗耦合假设电源的内阻及线上阻抗为Zs,回路电流为Is,电源电压为Es,那么电路1、2的电压为:U = Es – Is Zs如果在电路1中频率升高,电源内阻与线阻Zs将增加(感抗起作用),这样电路1中的高频噪声、脉冲噪声以及浪涌产生压降叠加在电源上送给电路2,同样电路2也会对电路1产生干扰。
这种情况下电路必须各自供电。
2)共地线耦合多个回路共用一个地线会产生共地线耦合,如图 1-6所示:图 1-6共阻抗耦合接地线的功能是保持零电位,应该没有电流,电路1、2不会产生干扰,但是实际上接地线也有阻抗,电阻很小可以忽略不计,主要是高频产生的感抗,图 1-6中Zc为接地阻抗,如果电路1产生高频噪声引起接地阻抗Zc 的升高,在接地导线产生压降而影响电路2。
同样电路2的高频噪声也会影响电路1。
这种情况下应将地线分开或就近接地,使接地线尽量短。
1.1.3传输线的反射当脉冲信号延传输线传播,如果满足t f (沿上升时间) < 2 * t QZ (源到目的地时间,PROFIBUS 的t QZ 接近 5 ns/m)条件时,信号会发生波反射。
反射会改变正常信号,产生多个正负脉冲和有危害的冲击电压(例如:对电机)。
信号的反射与信号源阻抗Rq 、传输线的特性阻抗Z 以及负载阻抗Rv 有关,源端的反射系数为: rq =ZRq ZRq +-负载端的反射系数为: rv =Z Rv ZRv +-如果使 rv 和 rq 这两个反射系数中的一个或者全部为零,则称为负载匹配,这样信号将不会产生反射,负载匹配的条件为Rq = Z 、Z = Rv 或Rq =Z = Rv 。
图 1-7信号反射图 1-7为信号反射示例,信号的入射电压为:U = Z / (Rq + Z) * U0以上实例说明输出电压 U 的大小只和特性阻抗Z 有关,而与负载阻抗Rv 无关,如果有高频干扰脉冲影响系统,它与系统的外部接地无关。
它和外部环境是隔离的。
如果源端与负载端的阻抗与传输线特性阻抗都不匹配时,信号将在源端与负载端来回反射,反射波与信号信号叠加,信号的反射过程如图 1-8所示:图 1-8信号反射过程最终反射信号衰减而变得可以忽略。
为了减少信号的反射需要在传输线的终端加入终端电阻,下面的图例解释终端电阻的配置。
图 1-9终端电阻的配置1避免图 1-9配置,在这种情况下很难作到匹配。
在并联情况下,特性阻抗是变化的。
内部耦合有可能造成干扰。
图 1-10终端电阻的配置2正确的连接如果图 1-10所示,将各个输出串联并且在终端连接电阻 R1,R2。
1.1.4共模干扰与差模干扰干扰源通过磁场耦合在两根导线和设备构成的回路上产生感应电压,进而产生差模干扰电流如同11所示:图 1-11差模干扰如图 1-11所示,通过示波器可以看到差模电流大小相等、方向相反,差模电流直接叠加在有用信号上。
减少回路的面积及屏蔽可以减少差模干扰。
干扰源通过电场耦合在一根导线与系统地构成的回路上产生的感应电压,进而产生共模干扰电流如同12所示:图 1-12共模干扰如图 1-12所示,通过示波器可以看到差模电流方向相同,由于回路的阻抗不同,在负载端产生差模电压而影响有用信号。
使用屏蔽线可以减少共模干扰。
共模干扰也可以由地环路干扰引起(感应或电位差),采用平衡电路、隔离变压器、共模扼流圈光电耦合器、光纤传输可以抑制地环路引起得到共模干扰。
图 1-13使用共模扼流圈抑制地环路高频干扰如图 1-13所示,高频共模信号在线圈中产生的磁通相互叠加,具有很高的电感量,抑制共模干扰信号,共模干扰信号具有高阻抗。
信号电流在线圈中产生的磁通作用相互抵销,几乎没有阻抗。
差动电路也可以抑制共模干扰。
例如RS232是全双工通信,以电压方式传输,发送端TX、接收端RX都是以信号地GND作为基准点(信号返回回路),这是一个非平衡电路,如图 1-14所示:图 1-14 RS232 (CP340)的通信接口示意图共模噪声在通信线TXD与GND产生共模电流ICM1和ICM2,由于在两条路径阻抗不同,共模电流不同,将在负载侧产生常模噪声电流,从而影响通信信号,为了减少共模干扰,要求RS232通信线路非常短,西门子RS232C之间通信电缆最长为15米。
如果使用差动电路例如RS422/485网络如图 1-15所示,共模电压在平衡回路(阻抗相等)产生的共模电流ICM1和ICM2相等,这样在接收端不会产生压降,采用平衡传输可以减少共模干扰,增加通信距离,西门子RS422、485之间通信电缆最长为1200米。
图 1-15 RS422、485 (CP340)的通信接口示意图1.2骚扰通过空间传输骚扰源的电磁能量以场的方式向四周传播,与辐射源的距离半径r <l/10 (有些资料为r < l/2π)的区域叫做近场,与辐射源的距离半径r >l (有些资料为r >l/2π)的区域叫做远场。
近场的性质与场源有关,如果是高电压小电流则近场的场源为电场,如果是大电流低电压则近场的场源为磁场,通过波阻抗描述电场与磁场的关系:Z0 =E/H骚扰源为电场时,电场远大于磁场,所以电场为高阻抗场源,随离天线距离的增加电场和磁场都将衰减,E~1/r³,H~1/r²,波阻抗随距离增加而减少。
骚扰源为磁场时,磁场远大于电场,所以磁场为低阻抗场源,随离天线距离的增加电场和磁场都将衰减,H~1/r³,E~1/r²,波阻抗随距离增加而增加,不管近场是电场还是磁场,敏感设备离开骚扰源最开始位置一点都将大大减少电磁干扰,所以在电气柜内设备布置时敏感设备与骚扰源保持一定得到间距,如图 1-16所示步话机产生的骚扰源:图 1-16步话机产生的骚扰源一个 3瓦的步话机可以生成接近 50 V/m的电场.一般的设备会产生10 V/m的电场,所以有的设备明确规定离步话机的距离。
远场中电场与磁场的比值是一个固定值 E/H =p * 120 ohm =常数,电场与磁场的衰减近似等于1/r。