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控制电缆屏蔽层接地方式

发布日期:2015-12-25      点击:1033

关键词:电磁干扰;控制电缆;屏蔽层;接地随着电力系统的扩大,电压等级的提高,机组容量的增大,计算机和微处理器等微电子装置已广泛应用于电厂生产监测与控制。而且电子设备的频带日益加宽,功率逐渐加大,灵敏度提高,联络各种设备的电缆网络也越来越复杂。

况且微电子装置的工作环境和监测对象本身是一个很强的交变电磁场,是一个大干扰源。在这样的电磁环境中,电子装置必然会受到静电感应、电磁耦合、接地线电位升高、控制回路自身产生的干扰电压等的电磁干扰,这些电磁干扰轻则会引起电子装置的可靠性降低,重则导致设备不能正常运行。漳泽发电厂 3 号、4 号、5 号机组先后利用机组大修的机会,对其热控系统进行了 DCS 改造,采用 EIC 综合技术将电气控制、仪表控制和计算机控制等功能由 DCS 统一完成。经过 DCS 改造后,机组能否安全、稳定运行,在很大程度上就取决于 DCS 系统的稳定性了。为高 DCS控制系统的抗干扰水平,确保设备在复杂电磁环境下可靠运行,成为当前电厂 DCS 控制系统电磁兼容方面研究的一个重要课题。在 DCS 控制系统中,电缆是主要的干扰源,它既是干扰的主要发生器,也是主要的接收器。电缆作为发生器,它向空间辐射电磁噪声;作为吸取器,它能敏感地接收来自邻近干扰源所发射的电磁噪声。目前,在电厂控制系统中,采用屏蔽电缆作为抑制 EMI 的重要措施,已得到广泛应用,但依靠
电缆屏蔽是不够的,更重要的是选择正确、良好的接地方式。关于电缆屏蔽层要不要接地,应该是几点接地,是电缆始端接地,还是电缆终端接地,或者是两端都接地。本文就屏蔽电缆的接地方式作一探讨,供大家参考。
1、EMI 与电缆端口
电磁干扰(EMI)分为传导性干扰和辐射性干扰两大类。传导性干扰是指通过电源线路、接地线和信号线传播的干扰;辐射性干扰是指通过空间传播的干扰。无论是通过哪一种传播途径,电磁干扰都是通过端口进入设备的。这里所说的端口,指的是设备与外部环境特定的界面接口。设备的端口可分为外壳端口和电缆端口,外壳端口是设备的物理边界,电磁场可以通过这个边界辐射出去或传播进来:电缆端口是导线与设备连接的端口,电缆端口可以分为电源端口、信号端口和功能端口。
2、电缆屏蔽层接地点数
屏蔽层若只起屏蔽作用而不作为信号返回回路,传输的信号又不是模拟量时,屏蔽层是两端都接地,这样即起到对静电耦合的抑制作用(静电屏蔽),又起到对电磁感应的抑制作用(电磁屏蔽)。对于静电屏蔽,采用两点接地后.降低了电缆屏蔽层的阻抗 Z 从而有效地降低了电缆芯线上的静电
耦合电压。对于电磁屏蔽,屏蔽层两端接地后。电缆屏蔽层与接地网构成了闭合回路,在屏蔽层上的感应电流所形成的磁通与干扰磁通反向,减弱了干扰磁通对芯线的影响, 起到了抵消干扰磁通的作用。电缆屏蔽层采用两点接地也存在 2 个问题:a)在发生接地短路时,可导致电缆屏蔽层两端存在较大的地电位差.地电位差使屏蔽层流过较大的低频电流,对作为信号返回回路的同轴电缆。将破
坏正常的信号传输,而且可能将屏蔽层烧坏;b)当屏蔽层流过电流时,对芯线将产生横态干扰,在芯线中产生干扰信号。由于模拟信号稳定性和抗干扰性较差,仅 1 V 左右的干扰电压就可能导致
零点漂移和传输误差。基于上述原因,同轴电缆和模拟信号回路控制电缆宜采用集中一点接地的方式,且一般将接地点选取在控制室。为使电缆对高低频都有良好的屏蔽效果,选用双层屏蔽同轴电缆,内屏蔽层一端接地,外屏蔽层两端接地。
3、电缆屏蔽层接地点位置
电缆屏蔽层采用一点接地方式时,其屏蔽层接地点的位置可根据信号源和接地端是否接地来确定。当不接地信号源和公共接地点的放大器连接时,电缆屏蔽层的接地点应选择放大器的公共接地点上。图 2 为不接地信号源和接地的放大器连接时,电缆屏蔽层的正确接法。其中 C。,C。为屏蔽层与芯线问的总电容,为两芯线问的等效集总电容。为大地两点问的电位差。此时。对放大器端子 1。2 问的输入信号不会产生干扰。当接地的信号源和不接地的放大器连接时,电缆屏蔽层的接地点应选择在
信号源的接地端,如图 3 所示。
4、结束语
综上所述,控制电缆屏蔽层的接地应符合下列要求。
a)作为传输模拟信号回路的控制电缆和屏蔽层作为信号返回回路的同轴电缆,其屏蔽层宜采用集中一点接地方式,不得两点接地。
b)控制电缆屏蔽层除 a)情况需要一点接地外,其余宜采用两点接地。选择两点接地时,应考虑在暂态电流作用下电缆屏蔽层不致被烧熔。
C)当电缆屏蔽层采用一点接地时,其接地点应根据信号源和接收端是否接地来确定。
d)采用双重屏蔽或复合式总屏蔽时,内屏蔽层为一点接地,外层蔽层为两点
接地。

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