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淺議高壓變電所屏蔽電纜接地 - 無圖版
飛刀 --- 2008-01-08 21:39:13
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摘 要：高壓變電所內(nèi)屏蔽電纜屏蔽層的正確接地，對降低外部電磁場對微機型二次設(shè)備的干擾水平，起著重要作用。 該文淺議屏蔽電纜屏蔽層一點、兩點接地對電磁場屏蔽的機理，并提出了兩點接地時應(yīng)注意的問題。
關(guān)鍵詞：電磁干擾;單點接地;兩點接地
0 引言
近年來，耐受電磁干擾能力極低的微機型二次設(shè)備，在高壓變電所中得到了廣泛的應(yīng)用，為保證微機型二次設(shè)備在這樣一個高強度電磁場、強電磁干擾環(huán)境下的安全可靠運行，需要在兩方面取得一致，一是這些二次設(shè)備應(yīng)具有一定的耐受電磁干擾的能力，二是必須確保進入設(shè)備的電磁干擾水平必須低于設(shè)備自身的耐受水平。后者要求電力設(shè)計及相關(guān)部門對可能的最大干擾值預(yù)測，并采取各種切實可行的措施。
結(jié)合產(chǎn)品的特點合理地進行地線設(shè)計，是性價比最高的抗干擾措施。這也是各級電力部門制定的二次反事故措施反復(fù)強調(diào)二次地線設(shè)計的原因。本文對二次地線設(shè)計中比較重要的屏蔽電纜接地進行簡要分析。
1 屏蔽電纜接地
屏蔽電纜屏蔽層不接地、一點接地、兩點接地將直接影響屏蔽電纜電纜芯的電場屏蔽、磁場屏蔽效果。
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1.1屏蔽層接地產(chǎn)生的電場屏蔽
由于兩根平行導(dǎo)線之間存在耦合電容，屏蔽層與電纜芯也存在耦合電容，這樣電場耦合會產(chǎn)生串聯(lián)干擾，如圖1、圖2所示（虛線表示屏蔽層接地）假定一根為理想屏蔽電纜，置于干擾電路中。不考慮干擾源導(dǎo)線對電纜芯的耦合，則源導(dǎo)線的干擾電壓U1會通過C12耦合到屏蔽層上，再通過C23耦合到芯線上。
芯線上耦合電壓為 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
如果屏蔽層接地，C3被短接，C3為∞，則U2=0，即U1通過C23被屏蔽層短路接地，切斷了耦合到芯線上的路徑，從而起到了電場屏蔽的作用。
如果屏蔽層不接地，根據(jù)文獻［3］，C12=(πε0)/［ln(2h/r)］，h為兩導(dǎo)線間距，r為導(dǎo)線半徑。
由于屏蔽電纜r值比普通電纜大，耦合電容C12值更高，再根據(jù)式（1）產(chǎn)生的耦合電壓U2也更高，其結(jié)果是不僅不能降低電場干擾水平，而且將比采用普通電纜產(chǎn)生更大的電場干擾。
可以看出對抑制電場干擾來說，屏蔽層必須接地，兩點接地可靠性高于一點接地。因為一點接地必須保證屏蔽層的完整無損。 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
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1.2屏蔽層兩點接地對磁場的屏蔽
1） 先分析電纜內(nèi)芯線產(chǎn)生的磁場干擾如何被屏蔽層屏蔽。
設(shè)Us為干擾源，其產(chǎn)生的干擾電流I1流過電纜芯，在屏蔽層感應(yīng)的屏蔽電流為I2，如圖3所示。 <DIV class=Vuk327 style="DISPLAY: none">請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息</DIV>
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屏蔽電纜可認(rèn)為是一個平行平面磁場，如圖4所示。磁場的分布與電纜的長度無關(guān)。電纜是圓的，它所產(chǎn)生的磁場對稱于電纜的軸線，據(jù)安培環(huán)路定律 請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息
如果屏蔽電纜不接地或單端接地，則干擾電流從地面返回，屏蔽層上無電流通過，即I2=0，屏蔽層不起作用。
當(dāng)屏蔽層兩端接地，則屏蔽電纜的芯線和屏蔽層之間可等效為一個互感耦合電路，設(shè)互感為M，如圖5所示，接地點為E1點和E2點，I1在E2將分為I2和IG經(jīng)E1流回源點，屏蔽層中的電流為I2= <DIV class=Vuk327 style="DISPLAY: none">來源:http://tede.cn</DIV>
即使不是理想狀態(tài)，也可明顯降低對屏蔽電纜外部磁場干擾水平。
2） 同理，在屏蔽層兩點接地的條件下，當(dāng)電纜被外部干擾電流產(chǎn)生的磁通包圍時，在電纜屏蔽層將感應(yīng)出方向相反的電流和磁通，將抵消外部干擾電流產(chǎn)生的干擾磁通對電纜芯的影響。理想狀態(tài)B≈0。
3） 綜上所述,屏蔽層通過兩點接地對磁通包圍屏蔽電纜產(chǎn)生的磁場干擾形成一個法拉第籠，使其內(nèi)部芯線受干擾程度顯著降低。
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1.3屏蔽層兩點接地應(yīng)注意的問題
如果屏蔽電流不是由于磁通包圍屏蔽電纜產(chǎn)生，如兩個接地點地電位不等產(chǎn)生屏蔽電流，將引起額外的沖擊干擾電壓。這是因為如果兩個接地點地電位不等，其產(chǎn)生的干擾電流必然會流過屏蔽層，通過屏蔽層與纜芯的轉(zhuǎn)移阻抗回路耦合到電纜芯上，形成附加干擾。
這就要求對此干擾水平進行預(yù)測，就高壓變電所而言，對全所接地電阻有嚴(yán)格要求，且大部分二次設(shè)備為強電輸入，模擬量回路也加裝了濾波電容。根據(jù)運行經(jīng)驗，只要接地電阻滿足相關(guān)規(guī)程要求，地電位差引起的附加干擾不會影響設(shè)備運行。如果特殊情況不滿足要求，可通過技術(shù)經(jīng)濟比較采用如下兩種方法：一是并行敷設(shè)大截面銅導(dǎo)體，降低電位差，二是采用雙層屏蔽電纜，這種電纜在芯線外有兩個互相絕緣的屏蔽層，內(nèi)屏蔽層作信號回流線，外屏蔽層兩端接地，流過地環(huán)路電流，不會影響信號回路。
如果變電所與相距較遠的通信站之間通過屏蔽電纜連接，屏蔽層兩點接地時，應(yīng)并行敷設(shè)一根或多根大截面銅導(dǎo)線，以防止大入地電流流過通流容量極小的屏蔽層，燒毀屏蔽層。
當(dāng)然以上這些問題不應(yīng)成為反對屏蔽電纜屏蔽層兩點接地的理由。
2 結(jié)論
為降低高壓變電所電磁干擾水平，所有屏蔽電纜應(yīng)在開關(guān)場和二次室兩點接地。并應(yīng)對屏蔽層兩點接地產(chǎn)生的問題，作好預(yù)測和防范。 <DIV class=Vuk327 style="DISPLAY: none">來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)</DIV>
yingqin83 --- 2011-09-01 14:52:09
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