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控制電纜屏蔽層接地方式

發(fā)布日期:2015-12-25      點(diǎn)擊:3575

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(jí)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(cè)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(cè)對(duì)象本身是一個(gè)很強(qiáng)的交變電磁場(chǎng),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(huì)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(huì)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(hào)、4 號(hào)、5 號(hào)機(jī)組先后利用機(jī)組大修的機(jī)會(huì),對(duì)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(hào)線傳播的干擾;輻射性干擾是指通過空間傳播的干擾。無(wú)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(chǎng)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(hào)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(hào)返回回路,傳輸?shù)男盘?hào)又不是模擬量時(shí),屏蔽層是兩端都接地,這樣即起到對(duì)靜電耦合的抑制作用(靜電屏蔽),又起到對(duì)電磁感應(yīng)的抑制作用(電磁屏蔽)。對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)作為信號(hào)返回回路的同軸電纜。將破
壞正常的信號(hào)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(duì)芯線將產(chǎn)生橫態(tài)干擾,在芯線中產(chǎn)生干擾信號(hào)。由于模擬信號(hào)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?,同軸電纜和模擬信號(hào)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(duì)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(hào)源和接地端是否接地來確定。當(dāng)不接地信號(hào)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(hào)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(duì)放大器端子 1。2 問的輸入信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生干擾。當(dāng)接地的信號(hào)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(hào)源的接地端,如圖 3 所示。
4、結(jié)束語(yǔ)
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(hào)回路的控制電纜和屏蔽層作為信號(hào)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(hào)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。

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