控制電纜屏蔽層接地方式

關(guān)鍵詞：電磁干擾；控制電纜；屏蔽層；接地隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大，電壓等級的提高，機(jī)組容量的增大，計(jì)算機(jī)和微處理器等微電子裝置已廣泛應(yīng)用于電廠生產(chǎn)監(jiān)測與控制。而且電子設(shè)備的頻帶日益加寬，功率逐漸加大，靈敏度提高，聯(lián)絡(luò)各種設(shè)備的電纜網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜。

況且微電子裝置的工作環(huán)境和監(jiān)測對象本身是一個(gè)很強(qiáng)的交變電磁場，是一個(gè)大干擾源。在這樣的電磁環(huán)境中，電子裝置必然會受到靜電感應(yīng)、電磁耦合、接地線電位升高、控制回路自身產(chǎn)生的干擾電壓等的電磁干擾，這些電磁干擾輕則會引起電子裝置的可靠性降低，重則導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行。漳澤發(fā)電廠 3 號、4 號、5 號機(jī)組先后利用機(jī)組大修的機(jī)會，對其熱控系統(tǒng)進(jìn)行了 DCS 改造，采用 EIC 綜合技術(shù)將電氣控制、儀表控制和計(jì)算機(jī)控制等功能由 DCS 統(tǒng)一完成。經(jīng)過 DCS 改造后，機(jī)組能否安全、穩(wěn)定運(yùn)行，在很大程度上就取決于 DCS 系統(tǒng)的穩(wěn)定性了。為高 DCS控制系統(tǒng)的抗干擾水平，確保設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境下可靠運(yùn)行，成為當(dāng)前電廠 DCS 控制系統(tǒng)電磁兼容方面研究的一個(gè)重要課題。在 DCS 控制系統(tǒng)中，電纜是主要的干擾源，它既是干擾的主要發(fā)生器，也是主要的接收器。電纜作為發(fā)生器，它向空間輻射電磁噪聲；作為吸收器，它能敏感地接收來自鄰近干擾源所發(fā)射的電磁噪聲。目前，在電廠控制系統(tǒng)中，采用屏蔽電纜作為抑制 EMI 的重要措施，已得到廣泛應(yīng)用，但依靠
電纜屏蔽是不夠的，更重要的是選擇正確、良好的接地方式。關(guān)于電纜屏蔽層要不要接地，應(yīng)該是幾點(diǎn)接地，是電纜始端接地，還是電纜終端接地，或者是兩端都接地。本文就屏蔽電纜的接地方式作一探討，供大家參考。
1、EMI 與電纜端口
電磁干擾(EMI)分為傳導(dǎo)性干擾和輻射性干擾兩大類。傳導(dǎo)性干擾是指通過電源線路、接地線和信號線傳播的干擾；輻射性干擾是指通過空間傳播的干擾。無論是通過哪一種傳播途徑，電磁干擾都是通過端口進(jìn)入設(shè)備的。這里所說的端口，指的是設(shè)備與外部環(huán)境特定的界面接口。設(shè)備的端口可分為外殼端口和電纜端口，外殼端口是設(shè)備的物理邊界，電磁場可以通過這個(gè)邊界輻射出去或傳播進(jìn)來：電纜端口是導(dǎo)線與設(shè)備連接的端口，電纜端口可以分為電源端口、信號端口和功能端口。
2、電纜屏蔽層接地點(diǎn)數(shù)
屏蔽層若只起屏蔽作用而不作為信號返回回路，傳輸?shù)男盘栍植皇悄M量時(shí)，屏蔽層是兩端都接地，這樣即起到對靜電耦合的抑制作用(靜電屏蔽)，又起到對電磁感應(yīng)的抑制作用(電磁屏蔽)。對于靜電屏蔽，采用兩點(diǎn)接地后．降低了電纜屏蔽層的阻抗 Z 從而有效地降低了電纜芯線上的靜電
耦合電壓。對于電磁屏蔽，屏蔽層兩端接地后。電纜屏蔽層與接地網(wǎng)構(gòu)成了閉合回路，在屏蔽層上的感應(yīng)電流所形成的磁通與干擾磁通反向，減弱了干擾磁通對芯線的影響， 起到了抵消干擾磁通的作用。電纜屏蔽層采用兩點(diǎn)接地也存在 2 個(gè)問題：a)在發(fā)生接地短路時(shí)，可導(dǎo)致電纜屏蔽層兩端存在較大的地電位差．地電位差使屏蔽層流過較大的低頻電流，對作為信號返回回路的同軸電纜。將破
壞正常的信號傳輸，而且可能將屏蔽層燒壞；b)當(dāng)屏蔽層流過電流時(shí)，對芯線將產(chǎn)生橫態(tài)干擾，在芯線中產(chǎn)生干擾信號。由于模擬信號穩(wěn)定性和抗干擾性較差，僅 1 V 左右的干擾電壓就可能導(dǎo)致
零點(diǎn)漂移和傳輸誤差?；谏鲜鲈颍S電纜和模擬信號回路控制電纜宜采用集中一點(diǎn)接地的方式，且一般將接地點(diǎn)選取在控制室。為使電纜對高低頻都有良好的屏蔽效果，選用雙層屏蔽同軸電纜，內(nèi)屏蔽層一端接地，外屏蔽層兩端接地。
3、電纜屏蔽層接地點(diǎn)位置
電纜屏蔽層采用一點(diǎn)接地方式時(shí)，其屏蔽層接地點(diǎn)的位置可根據(jù)信號源和接地端是否接地來確定。當(dāng)不接地信號源和公共接地點(diǎn)的放大器連接時(shí)，電纜屏蔽層的接地點(diǎn)應(yīng)選擇放大器的公共接地點(diǎn)上。圖 2 為不接地信號源和接地的放大器連接時(shí)，電纜屏蔽層的正確接法。其中 C。，C。為屏蔽層與芯線問的總電容，為兩芯線問的等效集總電容。為大地兩點(diǎn)問的電位差。此時(shí)。對放大器端子 1。2 問的輸入信號不會產(chǎn)生干擾。當(dāng)接地的信號源和不接地的放大器連接時(shí)，電纜屏蔽層的接地點(diǎn)應(yīng)選擇在
信號源的接地端，如圖 3 所示。
4、結(jié)束語
綜上所述，控制電纜屏蔽層的接地應(yīng)符合下列要求。
a)作為傳輸模擬信號回路的控制電纜和屏蔽層作為信號返回回路的同軸電纜，其屏蔽層宜采用集中一點(diǎn)接地方式，不得兩點(diǎn)接地。
b)控制電纜屏蔽層除 a)情況需要一點(diǎn)接地外，其余宜采用兩點(diǎn)接地。選擇兩點(diǎn)接地時(shí)，應(yīng)考慮在暫態(tài)電流作用下電纜屏蔽層不致被燒熔。
C)當(dāng)電纜屏蔽層采用一點(diǎn)接地時(shí)，其接地點(diǎn)應(yīng)根據(jù)信號源和接收端是否接地來確定。
d)采用雙重屏蔽或復(fù)合式總屏蔽時(shí)，內(nèi)屏蔽層為一點(diǎn)接地，外層蔽層為兩點(diǎn)
接地。