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mkvv矿用控制电缆接地方式问题的提出和原因分析

2017年10月30日 14:10天津市电缆总厂橡塑电缆厂点击量:921

  雷电是一种强烈的大气过电压,损坏设备可分为两种情况,一种是受雷电直击,直击站内设备概率很低;绝大多数损坏为感应造成,通过耦合二次回路感应干扰电压等途径对设备产生间接的有害影响。连接导线与设备的电缆端口是电磁干扰的主要传播途径,以电源线、接地线、信号线等方式传播。通过检查发现:电源线串有抗干扰低通滤波电容,电源模块采用的是高频开关,外壳金属接地线及保护接地均完好,初步怀疑是由信号控制线引入的。经过现场进一步察勘:电缆沟内未采取多路分层的敷设方式,由于场地限制使众多控制电缆密集的排列于电缆沟内,且电缆沟内控制电缆与接地线、固定电缆的钢筋紧贴在一起,并且控制屏蔽电缆未采取接地措施。据现场运行人员测量,雷击过后控制电缆的屏蔽层电压达200 V。因此,得出结论:升华热电厂内微电子设备众多,各种线路、电缆错综复杂并且大多敷设于电缆沟中与地线紧贴,当控制电缆与接地线在同一条电缆沟布置时,地线遭受雷击后会在周围产生强烈的电磁场使控制电缆缆芯间及芯地间产生感应过电压,从而误发信、误动作,严重的甚至损坏微机保护设备。
 
  变电站的主要干扰传播途径
 
  变电站的电磁干扰(EMI)途径按介质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。按性质又可分为电容耦合、电感耦合。电磁干扰以电磁场的形式存在,主要通过电场、磁场、电磁场等途径对信号传输线及设备信号产生影响。
 
  1.电容耦合
 
  由于电气设备间存在着分布电容,变电站高压母线及设备上的电压通过分布电容在控制电缆系统中产生干扰电压。
 
  电压愈高,产生的电容耦合强度愈强,高压部分距离二次设备愈近,其电容耦合强度愈强。
 
  2.电感耦合
 
  变电站高压母线等一次设备流过交变的电流,将在控制电缆敷设空间产生交变的磁场,由于磁场的变化,就会在控制电缆中产生感应电压。干扰电压的大小由互感的大小来决定,由一次设备与二次电缆的相互间空间位置来决定。
 
  在生产实际中,各种干扰源对二次回路的耦合方式是非常复杂的,同一干扰源往往会以多种干扰方式作用于二次回路。根据不同的干扰源,采取相应的抗干扰措施,总结抗干扰的经验,逐渐达到变电站电磁兼容的要求。
 
  屏蔽电缆的作用及屏蔽层接地方式比较
 
  目前大多变电站采取的防护电磁干扰手段是采用屏蔽电缆。控制、信号电缆多用带镀层的细铜丝编织层构成的编织层,屏蔽层一般能覆盖90%。针对变电站一次设备对二次控制电缆的干扰,目前我们主要采用的抗干扰方法是电缆屏蔽层接地,有两种方式:电缆屏蔽层一端接地;电缆屏蔽层两端接地。现对两种抗干扰方式特点及适用条件加以讨论。
 
  1.防止电容耦合
 
  不接地的屏蔽层对电场干扰没有屏蔽作用,而一端接地和两端接地的屏蔽层对电场的屏蔽效果是一样的。如果屏蔽层接地良好,则电场终止于屏蔽体直接耦合到地。
 
  屏蔽电缆的金属屏蔽层具有静电屏蔽作用,使一次线高压电源的强电力线终止于金属屏蔽,内部的电场强度为零,从而使处于屏蔽层内的芯线免受外部强电场的干扰影响。从静电屏蔽的角度出发,为了使屏蔽层表面是一个固定的等电位面,应将屏蔽层一端接地。
 
  2.防止电感耦合
 
  屏蔽层两端接地时,可以有效地抑制电磁感应。
 
  I1在电缆芯线上产生的感应电势为E 21 = jωM12I1
 
  I1在屏蔽层上产生的感应电势为Em = jωM1mI1
 
  屏蔽层一端接地时,在屏蔽层上有感应电压,但未构成回路,屏蔽层上没有电流流过,不改变空间磁场分布。
 
  对二次电缆线芯上由电感耦合产生的感应电压没有影响。
 
  屏蔽层两端接地时,则屏蔽层流过的感应电流为Im = E m/(jωLm + Rm)
 
  Im在二次电缆芯线上产生的感应电势为E 2m = jωM2mIm
 
  二次电缆芯线上产生的感应电势E2 = E 21-E 2m
 
  屏蔽层中流过的感应电流是由外界电磁场感应产生的,其实际作用是抵消外界电磁场的干扰。因此电缆屏蔽层两端接地,可以有效地抑制电磁感应。
 
  mkvv矿用控制电缆屏蔽层接地方式要根据变电站具体环境、条件进行具体分析,采取相应方式实施,并采用减小金属屏蔽层的直流电阻和带高导磁率的金属铠装层电缆及紧凑合理的结构,在一个良好的接地网中采取均压、分流等配套措施为有效消除干扰,提供可靠保证。
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