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弱电系统的防雷1:控制电缆屏蔽层的接地问题
来源:[孙金伯 ] | 发布时间:2020-07-08 09:50:31

控制电缆的屏蔽层需要接地,这是共识。问题是采取一端接地还是两端接地,大家认识不一致。本专题重点讨论有关弱电系统的防雷问题。请大家抛砖。

在SH3081-2017《石油化工仪表接地设计规范》有下列定义和规定:

“屏蔽接地:为实现电场屏蔽、电磁场屏蔽功能对屏蔽层、屏蔽体所做的接地。

防静电接地:为用于泄放静电的接地。

信号线的屏蔽层宜采用单端接地的方式。

信号线的屏蔽层应在控制室一侧接到保护接地或工作接地,已经在现场仪表处自然接地的屏蔽层不宜再在控制室一侧重复接地,对于信号路经强电场或强电磁场的场合,应将屏蔽层接到保护接地。

上述规定值得商榷。

先解释两个名词:

静电感应:当雷云中的电荷积聚时,在附近的导体上感应出相反的电荷,当雷击放电时,雷云中的电荷迅速释放,而附近导体中原来被雷电云束缚住的静电也会沿导体流动,寻找释放通道,形成电脉冲即日常讲的电涌。

电磁感应:雷云放电时,迅速变化的雷电流在其周围产生强大的变化的电磁场,在附近导体上感应出很高的电动势。此时如果导体有裂口,裂口处就产生火花放电。如果是闭合导体,导体中就会产生感应电流。

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1  屏蔽层两点接地防电磁干扰原理

1外屏蔽层两点接地。设雷击产生的电磁场为E1E1在两端接地的屏蔽层产生环流I,该环流I同时也产生一个电磁场E2E1E2方向刚好相反,E1E2的合成磁场减轻了对信号线的干扰。

如果图1 中只单端接地。雷击对信号线产生两种干扰:

干扰1:屏蔽层只一点接地后,仅存在E1电磁场,信号线受到很强的干扰。

干扰2:电涌干扰。设空中的雷云带-q1的负电荷,根据静电感应原理,必须在下方大地及其附着物上产生+q1的正电荷,设在外屏蔽层中束缚住的正电荷为+q2。由于屏蔽层接地,信号线上没有静电荷。当空中雷云-q1负电荷突然放电消失后, +q1正电荷也要消失,+q2的电荷也要消失,电荷的流动形成电流,+q2的消失必须在单点接地的屏蔽层中产生涌流,该涌流会对信号线产生电涌干扰。

因此,单端接地只能屏蔽静电电场干扰,静电场消失后产生电涌干扰;而对电磁场干扰根本无效。

对于瞬态过电压保护,需要信号线和电源线的屏蔽层沿线多点接地,或至少在首尾两点接地。

多点接地后,各接地点之间的屏蔽层沿线路之间形成回路,低频干扰电流的电磁场可能会有一部分透过屏蔽层,在芯—护套之间产生低频干扰。这就要求两点接地产生矛盾。

下一次交流,我们介绍解决办法。


 
 
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