控制电缆屏蔽层接地方式浅议

作者/刘阳，西安市地下铁道有限责任公司运营分公司

控制电缆屏蔽层接地方式浅议

作者/刘阳，西安市地下铁道有限责任公司运营分公司

介绍了地铁低压配电控制系统中，利用控制电缆屏蔽层是提高地铁电磁兼容（EMC）水平的重要措施，控制电缆的屏蔽层是采用单端接地还是两端接地是一个有争议的问题，从防止过电压和抗干扰的角度，指出两端接地时屏蔽层形成一个法拉第笼，在法拉第笼的作用下屏蔽电流会形成磁通，能够对母线暂态电流产生的磁通对电缆芯线的影响进行抵消，同时还能够有效的减少因为地电位升形成的暂态感应电压。一端接地方式因为没有电流回路，屏蔽层无法取得对杂散电磁场的屏蔽作用。

控制电缆；屏蔽层；干扰；接地

1.问题的提出

在高能辐射、二次回路操作、接地故障以及短路故障等影响下，将会导致电气设备二次回路形成电磁干扰，使接在二次回路上的自动控制回路装置误动作或遭受损坏。干扰电压通过直接辐射、信号回路、、控制回路、交流电压及电流测量回路等多种途径窜入设备中。干扰的种类可分为以下几种：工频干扰，高频干扰，雷电引起的干扰，控制回路产生的干扰，高能辐射设备引起的干扰等。

地铁是强电、弱电多个系统共同组成的电磁环境，为了使各种电气系统以及设备能够始终处于正常运行状态，同时在该环境下部队其他系统、装置以及设备造成电磁干扰，对电气和电子设备或系统内部以及和其他系统之间的电磁兼容显得尤为重要。

2.电气设备干扰的传播途径

按照传播介质进行分类，可以将电气设备的电磁干扰分为两类，即辐射性干扰与传导性干扰。对于辐射性干扰，指的是以空间介质进行传播的干扰；对于传导性干扰，指的是以信号线、接地线以及电源线为介质进行传播的干扰。按照性质进行分类，同样可以将电气设备的电磁耦合分为两类，即电感耦合与电容耦合。对于电感耦合，当一次设备（如高压母线等）流过交变电流后，在电流的作用下会导致在控制电缆敷设空间中形成交变磁场，并且在该交变磁场的作用下，导致原磁场发生一定的变化变化，控制电缆在磁场的作用下形成感应电压，互感的大小和一次设备之间的空间位置决定干扰电压的强弱。对于电容耦合，因为电气设备之间具有分布电容，电气设备和高压母线上的电压在分布电容的作用下，导致控制电缆系统形成干扰电压，高压部分和二次设备的距离越远，电压越低，形成电容耦合的强度越低，对电气设备造成的干扰越小。在实际生产过程中，存在各种干扰源，并且不同干扰源对二次回路耦合的影响不同，并且相同干扰源对二次回路的干扰方式也不同。因此，需要对干扰源进行分析，并根据干扰源的种类采取科学、有效的措施进行处理，同时还应该做好抗干扰的经验总结，以此保证电气设备电磁兼容能够满足实际要求。

3.屏蔽电缆的作用及两点接地的优点

在地铁低压配电通风空调控制系统中，就地控制柜和就地手操箱之间采用带屏蔽层的控制电缆，从抗干扰方式方面考虑，采用屏蔽电缆可以防止电容耦合和电感耦合。在施工期间，各施工企业在实际施工过程中对两种接地方式（一端接地与两端接地）持不同意见，经过多年的发展，部分电气施工企业采用一点接地方式进行施工，另一部分施工企业利用两点接地方式。按照《国网公司十八条反措继电保护实施细则》，电气控制电缆屏蔽线在实际施工过程中必须采用两端接地方式，该种方式的优点表现为：

（1）两端接地方式，能够显著的降低因为地电位升高造成的暂态感应电压。在雷电天气，如果雷电经过避雷器进入到电网，将会显著的增加电网的冲击电流，导致电网形成暂态电位波动，并且增加暂态接地电阻。通过对变电所地电位升进行测量可知，地电阻为正常交流电阻的10倍左右。如果在地电位升的附近进行控制电缆的敷设施工，将会对电缆电位产生一定的干扰。接地浪涌电流地电位升将会影响低压控制回路的绝缘配合。为了能够对雷电注入变电所电网的控制电缆缆芯所引发暂态感应数量进行定量的评估，经过试验，对有金属屏蔽、两端接地的电缆与没有金属屏蔽的电缆的暂态电压进行测量，通过实践表明，两端接地屏蔽电缆能够将暂态感应电压控制在原电压值的1/10以内，在降低干扰电压方面具有非常重要的作用。

（2）母线暂态电流形成的磁通包围控制电缆后，在磁通的作用下会导致电缆屏蔽层形成屏蔽电流，以此达到有效的降低甚至是抵消暂态电流形成磁通对电缆芯线产生的影响的作用。如果处于完全屏蔽状态，在两者的相互作用下产生理想的法拉第笼，能够避免电缆芯线中产生磁通。但是，在实际运行过程中，由于在众多因素的作用下，屏蔽层不可能达到完全屏蔽的状态。所以，被屏蔽的电缆芯线中会产生一定电压。

4.结束语

综上所述，现阶段屏蔽电缆屏蔽层最常采用的接地方式包括一端接地与两端接地两种，对于一端接地方式，能够避免屏蔽层产生电压，或者屏蔽层电压为0，能够有效的降低静电感应电压；对于两端接地方式，会在屏蔽层上形成纵向感应电流，和主干扰形成方向相反的二次场，能够主干干扰场进行抵消，减少磁场耦合感应电压，两端接地屏蔽电缆能够将暂态感应电压控制在原电压值的1/10以内。同时，两端接地方式还存在以下问题：当屏蔽层内流过电流时，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；因为电缆屏蔽层两点的电位不同，当接地网上出现短路电流或雷击电流时，使屏蔽层内流过电流，将会产生额外的干扰电压或者冲击。

＊ [1]林福昌,姚宗干,蒋政龙.变电所强电设备与弱电线路的电磁兼容问题.中国电力,1996,(1).

＊ [2]冯慈璋.电磁场.北京:高等教育出版社,1993