电缆屏蔽接地方式探讨.pdf

C Technology I工程技术
电缆异蔽接地方式探讨
马国欣
中国石油天然气第一建设公司河南洛阳471023
摘要电缆护套或屏蔽接地形式是否正确将会影响电缆的使用寿命、信号的传输质量乃至设备和人员的安全。一般情况
下,电力电缆接地方式的选择主要取决于其感应电压或环路电流大小的影响;控制电缆屏蔽接地根据“法拉第笼效
应”原理可减少外界对芯线的电磁干扰,但是单端或双端接地要根据具体情况来选择,总的来说单端接地不形成回
路,主要用于防静电接地;双端接地形成了电气通路、当线路较长,感应电压较大时使用、降低电缆线路上不同位置
屏蔽层的电位差。
关键词电力电缆控制电缆屏蔽层接地环流千抗
中图分类号TE42文献标识码B文章编号1672-9323(2012)05-0090-02
现在工程中大量使用的交联电缆,多含有屏蔽层。我们知道蔽的关系,可看作一个变压器的初级绕组。?佘属屏蔽层感应电
屏蔽层的主要作用有:保持零电位,使缆芯之间没有电位差;在压的大小与电缆长度和线芯负荷电流成正比,还与电缆排列的
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中心距离、金属屏蔽层的平均直径有关。电缆很长时,护套上的
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感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度,在线路发生短
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路故障、遭受操作过电压或电冲击时,屏蔽上会形成很高的感
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应电压,甚至可能击穿护套绝缘,造成电缆运行事故。同时还会
身安全。可见屏蔽层对电网安全运行起着重要作用。但是,在工影响电缆的载流量,加速电缆老化,降低电缆使用寿命。因此,
程建设中,仍有一些技术人员和施工人员不明确动力或控制电何正确选择单芯电缆的接地方式使得电缆既能经济运行又能避
缆屏蔽层接地的方式和其中的原理,就这一问题从规范和经验免安全事故的发生。
简单进行分析。
单芯电缆屏蔽的接地方式分为单端接地(一端接地另外
1三芯电力电缆的接地方式
端悬空、一端接地另外一端通过电压限器接地、护层中点接地
我们知道,三芯动力电缆在正常运行时会有对称电流流过,两端通过过电压限制器接地)、两端直接接地和交叉互联接地
其电流和为零,即I=0,此时在铠装或屏蔽层外基本无磁链,也
单端接地是在电缆的一端将金属屏蔽层或金属套直接接
就没有感应电压或感应电流。但在实际运行中,三相负荷不可能地,另一端则不接地或者通过保护接地。电缆在这种悄况下运行
完全对称,即电流和不为零。如果三芯电缆两端接地,那么不平时,金属屏蔽层对地之间有感应电压,但不产生环流。感应电压
衡电流产生的感应电动势就会在铠裝电缆或金属屏蔽层与大地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
之间形成环流,但由于铠装或金属屏蔽层的阻抗较大,环流很较短的线路,也就是说电缆长度所对应的感应电压不能超过
小,环流对电缆本身以及对由环流产生的电做干扰较小。根据有GB50217-2007《电力工程电缆设计规程》中所规定的50V(当加
关实验表,三芯电缆产生的环流仅为芯线的5-8%。!因此,电压限制器时可达100V)。有些国家规定可达300~500V,这样
国家电力安全规程规定三芯电力电缆都要采用两端接地的方虽然使得电缆的敷设长度増加了3倍,但对电压限制器的选择
式,目的在于防止电缆铠装或金属屏蔽层过电压时引起对电缆
提出了更高的要求。
和人身造成的伤害。
双端接地是将电缆两端的金属屏蔽层直接接地。电缆在这
2单芯电力电缆的接地方式
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),
目前,随着设备容量的増加,现场单芯电缆的采用在逐渐增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
加。单芯电缆不同于三芯电缆,每相之间存在一定的距离,感应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
电势不能完全抵消。当单芯线通过电流时,在交变电场作用下,(导体材料)的浪费,而且造成能源的损尖。因此,这种接地方式
金属屏蔽层必然感应一定的电动势。单芯电缆的线芯与金属屏仅仅适用于在特殊情況下采用:例如电缆需要过江、河、湖、海底
9O)石油化工建设202,5
以及受条件限制无法采用交叉互联接地的场合。
时存在。要想消除或减少干扰,需要根据具体情况,具体分析,对
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控制电缆屏蔽层采用合理的接地方式。
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
DCS系统,因为广泛应用集成电路和各式各样的电子元器
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件,集成电路和电子元器件对静电敏感,根据其产品技术要求
(称为单点互联接地)或者直接接地(称为两点互联接地)。试验需降低静电干扰。一端接地后,屏蔽层就可有效阻止控制电缆芯
表明,单点互联接地时的载流最略大于两点互联接地时的载流
线与外界形成电容,因而控制电缆芯线不会因外界电场的变化
量。在完全换位的情况下,金属屏藏层或金属套中没有坏流通而产生充放电等现象,可以有效防止静电干扰。如果屏蔽层两端
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接地,两端的接地点存在电位差,随着电缆的长度增加,电位差
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最更大,屏蔽层内形成接地环流,容易造成没备误动或损坏。而
与单端接地时的电缆载流量基本上是相同的。交又互联接地方端接地,就避免了上述间题。所以,DCS系统控制电缆屏蔽层应
式适合于较长距离线路,但应考虑根据最高允许感应电压来确
采用一端接地,考虑到施工的方便和接地点等电位要求,应在
定相邻两个换位点之间的最大距离
DCS机柜侧统一进行一点接地。
因此,单芯动力电缆屏蔽接地方式的选择主要决定于其感
针对应用于连接开关场引人控制室继电保护及自动控制回
立电压的大小。根据研究表明电缆敷设方式不同,感应电压大小
路的屏蔽电缆,由于其输人和输出均有一端是在开关场的高压
不同,其计算公式如下2
或超高压环境中,主要目的是抗电磁感应干扰,故屏蔽层在两端
电缆三相水平排列感应电压的计算公式:Us=USC=L
接地。屏蔽层采用两端接地后,可以消除静电干扰,同时根据楞
Xs +Asxm+m US=ILXS
次定律可知,电磁感应可在屏蔽层金属表面形成涡流,涡流反过
电缆三相三角形排列感应电压的计算公式:Us=Us=Uc
来可以阻碍磁场的变化,阻碍感应强度增加,虽不能完全屏蔽掉
LX
电磁感应,可将感应电压降到不接地时感应电压的1%以下。需
Xs=201n-x107(/m)
要注意的是,两点接地可能因接地点电位差,屏蔽层内产生环
o(2m)
流。因此,此部分区域电缆屏蔽层的两端应有等电位接地网,减
其中:S为电缆中心间距,D为金属屏蔽层外径,I为电缆工小接地电位差,克服两端接地带来接地环流的问题。
作电流:L为电缆单相长度Uw、U、Ukc为电缆A、B、C三相电
但是,当电气量进入DCS时,两种规定发生冲突,根据电缆
缆惑应电压
接线的工程实践,进人DCS系统的电缆最好采用单端接地。有
通过上面的公式可知,高压单芯电缆排列为三相三.角形时
些资料认为单端接地点一般按取用原则设置,凡是从设备送到
的感应电压要比三相水平排列时的感应电压要低。单芯电缆敷DCS盘柜的反馈信号(位置