对屏蔽电缆的接地
金属屏蔽电缆接头的用法
金属屏蔽电缆接头主要有两种用法：
1.金属屏蔽层一端直接接地，另一端通过护层保护器接地。
当电缆线路较短时（500m以内），金属护套一般采用护层一端直接接地，另一端通过护层保护接地方式，对地绝缘没有构成回路，可以减少及消除环流，有利于提高电缆的传输容量和电缆的安全运行。
如果与架空线路连接时，直接接地一般装设在架空线路端，保护器装设在另一端。
2.交叉互联接地。
当电缆线路很长时(一般超过1Km)，电缆金属护层可以采用交叉互联方式安装。
交叉互联是将电缆线路分成3个等长小段(偏差不超过5%)，在每小段之间安装绝缘接头，金属护层在绝缘接头处用同轴电缆引出并经互联箱进行交叉互联后，通过电缆护层保护器接地，电缆两个终端的金属护层直接接地，这样形成1个互联段位。
使用金属屏蔽电缆接头时，应确保电缆的正确连接和固定，避免过度弯曲或机械损伤。
同时应注意保护电缆的屏蔽层，避免损坏或接触不良。
电气屏蔽线应一端接地还是两端接地
电气屏蔽线应一端接地还是两端接地文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]屏蔽接地通常采用两种方式来处理：屏蔽层单端接地和屏蔽层双端接地。
① 屏蔽层单端接地是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地，另一端不接地或通过保护接地。
在屏蔽层单端接地情况下，非接地端的金属屏蔽层对地之间有感应电压存在，感应电压与电缆的长度成正比，但屏蔽层无电势环流通过。
单端接地就是利用抑制电势电位差达到消除电磁干扰的目的。
这种接地方式适合长度较短的线路，电缆长度所对应的感应电压不能超过安全电压。
静电感应电压的存在将影响电路信号的稳定，有时可能会形成天线效应。
② 双端接地是将屏蔽电缆的金属屏蔽层的两端均连接接地。
在屏蔽层双端接地情况下，金属屏蔽层不会产生感应电压，但金属屏蔽层受干扰磁通影响将产生屏蔽环流通过，如果地点A和地点B的电势不相等，将形成很大的电势环流，环流会对信号产生抵消衰减效果。
动力电缆线两边接地，电机端的PE必然要接在驱动端的PE上，并最终接入机箱内的大地汇流排。
信号线则需要区别情况对待，一般而言模拟信号主张单端接地，以避免双端接地时，地电势不同引发的地电流影响信号；数字信号或差分信号主张双端接地，只是过大的地电流也同样可能影响信号。
所以个人以为，无论是单端还是双端，原则是死的，实效才是目的，需以能解决现场问题和设备的稳定可靠运行为重，因此往往只能灵活处置。
单端接地。
如果是两端接地，由于两个接地端可能存在电位差，反而会产生干扰。
一般要求是2端接地，然而2端接地要看现场条件，如果现场条件恶劣，会在2端形成感应电压，从而有了感应电流，容易干扰，当然，对模拟量干扰严重，故此时即要单端接地。
高频双端接地如编码器，开关量等，低频单端接地如模拟量等。
单端接地不存在接地电位差的问题，可减少接地干扰。
屏蔽线的接地有三种情况，即：单端接地方式、两端接地方式、屏蔽层悬浮。
（1）单端接地方式：假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线，流过负载电阻RL之后，再通过屏蔽层返回信号源。
控制电缆屏蔽层接地方式的探讨
1、控制电缆屏蔽层接地方式的探讨各电建公司的电气专业一直为屏蔽电缆的屏蔽层是在一端一点接地，还是在两端两点接地的问题争论不休，而争论的结果是有的电建公司采用一点接地方式，而有的电建公司采用两点接地的方式进行施工。
其实根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》、《国网公司十八条反措继电保护实施细则》以及《华北电网继电保护基建工程验收规范》要求，电气控制电缆屏蔽线必须两端接地。
上述国家规程、规范及反措要求电气控制电缆屏蔽线必须两端接地。
但是所有电气控制电缆的屏蔽层不分场合的全部两端接地，这样的要求是否正确，是值得做进一步商榷和探讨的，经过多台机组的安装实践可以确定：从主控或网控到升压站的控制电缆的屏蔽层必须两端接地；但在主厂房内敷设的控制电缆屏蔽层最好是单端接地。
其理由如下：从防止暂态过电压看,屏蔽层采用两点接地为好，两点接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流,该电流产生一个与主干扰相反的二次场,抵消主干扰场的作用,使干扰电压降低。
从主控到升压站的控制电缆，由于其输入和输出均有一端在开关场的高压或超高压环境中,电磁感应干扰是主要矛盾,且电缆芯所在回路为强电回路因而屏蔽层电流产生的干扰信号影响较小,所以必须采用两点接地的方式。
但是,两点接地存在两个问题：其一,当接地网上出现短路电流或雷击电流时,由于电缆屏蔽层两点的电位不同,使屏蔽层内流过电流,可能烧毁屏蔽层.其二,当屏蔽层内流过电流时,对每个芯线将产生干扰信号.所以对敷设在主厂房内的电气电缆, 电磁感应干扰比较而言矛盾不突出,而两点接地产生的屏蔽层电流对芯线产生干扰有可能使装置误动,故宜采用一点接地。
而热工自动化专业规定，热工控制电缆的屏蔽层要求一点接地，其道理也如同上所述。
另外，电气专业要求控制电缆屏蔽层两端接地，而热工自动化专业规定屏蔽层一点接地，当电气量进入DCS时，两种规定发生冲突，目前国家规程和规范没有明确要求这种情况下是采用单端接地还是两端接地，根据电缆接线的工程实践，最好是采用单端接地，接地点的选择按取用原则来处理。
屏蔽地线的接法
屏蔽地线的接法
一殷小装置的设独立的屏蔽接地端子;大装置中设屏蔽接地汇流排;多台组合装置中设并蔽接地胜线，排线单独接地或与系统地母线一起接地。
电缆屏蔽层要有绝缘护套，并保证屏蔽层的连续性，在接线端子板上要备有供屏蔽层连接用的端子。
用于静电屏蔽、电磁屏蔽的各种屏蔽层，一般采用下列接地方式:
(1)信号电缆长度小于信号波长的1/4或信号频率不超过30MHz，而电缆长度超过1m时，屏蔽展原则上可在接地的信号源或接收器一侧接地。
实用上一般均在控制装置侧接地。
(2)高频敏感输入信号电缆，屏蔽层两端接地。
(3)热电偶传感器电缆，屏蔽层在被测装置侧接地。
(4)双静电屏蔽电缆，外屏蔽层接屏蔽地，内并蔽层接系统地。
(5)交流进线电缆的屏蔽尽接保护地。
(6)进线滤波器的外党接保护地。
(7)电源变压器的静电屏敲层接保护地。
(8)双重或一重屏蔽电源变压器的一次屏蔽层接保护地、二次屏蔽层接系统地或屏蔽地。
(9)品闸管脉冲变乐器，单层屏蔽层时接保护地:双层屏蔽层时，一-次屏蔽层接保护地，。
说说控制电缆的屏蔽层接地
（图说质量）说说控制电缆的屏蔽层接地控制电缆接线工艺是电力工程重要的项目之一，而在整个接线过程中，电缆屏蔽接地是接线过程中必不可少的施工工序。
屏蔽为什么需要接地？有哪些相关规定？如何接地？这里就这些问题具体说明一下：目前我公司的项目工程中控制电缆屏蔽接地，电气控制电缆部分采用两端接地方式，弱电及热控计算机监视电缆则采用一端接地方式。
电缆屏蔽接地是为防止电气设备因受电磁干扰造成误动和危害，为避免电磁干扰，控制电缆的屏蔽层均应接地。
屏蔽电缆的屏蔽层两端接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流，该电流产生一个与主干扰相反的二次场，抵消主干绕场的作用，显著降低磁场耦合感应电压，可将感应电压降到不接地时感应电压的1%以下。
当然屏蔽电缆的屏蔽层两端接地也存在以下两个情况：1、当接地网上出现短路电流或雷击电流时，由于电缆屏蔽层两点的电位不同，使屏蔽层内流过电流，会引起额外的冲击或干扰电压。
2、当屏蔽层内流过电流时，对每个芯线将产生干扰信号。
但对应用于继电保护和自动装置回路的屏蔽电缆，由于其输入和输出均有一端在电网的高压或超高压环境中，电磁干扰是主要因数，为防止暂态过电压，故电气继电保护和自动装置的电缆屏蔽层宜在两端接地。
热工自动化设备比较分散，就地设备处的屏蔽层都要接到全厂公用地困难较大，且仪表及控制系统信号绝大多数是低频信号，为防止静电干扰，低频信号接地的原则是单点接地，以避免形成接地回路。
因此热工专业规定电缆屏蔽层需在电子设备间DCS机柜处集中一点接地。
翻阅国标《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007，就明确了控制电缆屏蔽层的接地方式：3. 6. 9 控制电缆金属屏蔽的接地方式，应符合下列规定：1 计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层，不得构成两点或多点接地，应集中式一点接地。
2 集成电路、微机保护的电流、电压和信号的电缆屏蔽层，应在开关安置场所与控制室同时接地。
3 除上述情况外的控制电缆屏蔽层，当电磁感应的干扰较大时，宜采用两点接地；静电感应的干扰较大时，可采用一点接地。
电缆屏蔽层接地
（精华）单层双层屏蔽电缆如何接地？屏蔽电缆接地(grounding of shielded cable) 为提高设备或系统的电路抗扰性，其电源和信号电缆的屏蔽层所采取的接地措施。
屏蔽电缆可以减小辐射辐合和感应辐合的直接影响，然而由于耦合或其它原因在电缆屏蔽层中产生干扰电流时，仍可在电缆中引起干扰电压。
通常将单位长度电缆中这种干扰电压与屏蔽层中的干扰电流之比定义为该屏蔽电缆的转移阻抗。
屏蔽电缆的转移阻抗与屏蔽结构和材料及干扰电流的颇率有关，当干扰电流频率增加时，由于趋肤效应，屏蔽层内表面电流分量随之减小，使电缆中的干扰电压下降，转移阻抗也就相应减小，为了减小电源线和信号线引人的电磁干扰，需选用转移阻抗较小的屏蔽电缆，并采取合适的接式。
双芯电缆和双层屏蔽电缆的转移阻抗分别比单芯电缆和单层屏蔽电缆的要小，因此选双芯电缆和双层屏蔽电缆的转移阻抗较好。
至于屏蔽电缆的接地方式，它将影响屏蔽层中的干扰电流，从而影响电缆中干扰电压的大小。
屏蔽电缆的接地一般又分为一端接地、两端接地和多点接地等方式。
一端接地在屏蔽电缆长度不大.并且与干扰波长之比小于等于0.15的情况下，屏蔽电缆可采取一端屏蔽接地的方式。
因为一端接地时屏蔽层与地不形成环路，若干扰颇率不高，则屏蔽层中不会产生较大的千扰电流，因此在电缆中不致引起较高的干扰电压。
二端接地当电缆长度较长，电缆两端可能出现较大的地电位差时(例如在22OkV及以上变电所内)，为遵免反击，电缆屏蔽应两端接地。
此时屏蔽层与地形成环路，为进免屏蔽层中可能出现大的干扰电流，应尽量减小此接地环所围的面积，并且减小两接地点间的阻抗。
还应选择转移阻抗较小的屏蔽电缆.多点接地屏蔽多点接地适用于电缆长度与干扰波长之比大于0.15的情况。
根据电磁干扰信号可能出现的最离频率，对应于此干扰波长，至少每波长0. 15接地一次。
双层屏蔽电缆的接地，双层屏蔽电缆有双层屏蔽双芯电缆和双层屏蔽的同轴电缆等.双层屏蔽双芯电缆具有扭纹的两根芯线，扭纹的两根平衡信号线本身就能互相抵消感应干扰，再加上双层屏蔽，则抗干扰的作用更强，因此双层屏蔽双芯电缆适用于干扰特别严重的场合.双层屏蔽双芯电缆的外层屏蔽两端接地或多点接地，内层屏蔽在信号源端接地，另一端可接地也可不接地，由抗扰性试验决定。
电缆如何接地
4.结论
屏蔽电缆的屏蔽层有两种接地方式，即两端接地和一端接地。一端接地时，屏蔽层电压为零，可显著减少静电感应电压；两端接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流，该电流产生一个与主干扰相反的二次场，抵消主干绕场的作用，显著降低磁场耦合感应电压，可将感应电压降到不接地时感应电压的1%以下。
为了定量地估计当雷电注入变电所地网时在控制电缆缆芯中引起的暂态感应的数量，在30个变电所中进行人工注入地网较小冲击电流（100～4000A）时测定的电压情况。测定了两种电缆屏蔽情况下的暂态电压，一是无金属屏蔽的电缆，二是有金属屏蔽且两端接地的电缆。试验证明采用两端接地的屏蔽电缆，可以将暂态感应电压抑制为原值的10%以下，是降低干扰电压的一种有效措施。
②屏蔽层两端接地，可以降低由于地电位升产生的暂态感应电压。
当雷电经避雷器注入地网，使变电所地网中的冲击电流增大时，将产生暂态的电位波动，同时地网的视在接地电阻也将暂时升高。对变电所地电位升 的测定结果说明，与正常交流电阻相比，地电阻常常增大10倍以上。当低压控制电缆在上述地电位升的附近敷设时，电缆电位的波动而受干扰。因此，接地浪涌电流引入的地电位升将可能对低压控制回路的绝缘配合带来严重影响。
但对应用于继电保护和自动装置回路的屏蔽电缆，由于其输入和输出均有一端在开关场的高压或超高压环境中，电磁感应干扰是主要矛盾，防止暂态过电压，故继电保护和自动装置规程规定屏蔽层宜在两端接地。
屏蔽电缆如何接地？
屏蔽电缆单端接地。因为两端就存在电位差，如果两端都接地的话，会产生干扰电流。所以只能单端接地。
①当控制电缆为母线暂态电流产生的磁通所包围时，在电缆的屏蔽层中将感应出屏蔽电流，由屏蔽电流产生的磁通，将抵销母线暂态电流产生的磁通对电缆芯线的影响。假定屏蔽作用理想，两者共同作用的结果，将使被屏蔽层完全包围的电缆芯线中的磁通为零，屏蔽层形成了一个理想的法拉第笼。这也和带有二次短路线圈的理想变压器一样，铁芯中的磁通将为零。当然，屏蔽层的屏蔽作用，由于各种原因，不可能完全理想，因此，被屏蔽的芯线在母线暂态电流的作用下，仍然会感应出一定的电压。
屏蔽线的四种接法
屏蔽线的四种接法：
1、两端同时接地：
很好地屏蔽射频信号易受地环路电流的影响
2、两端接地，并带大面积的并行结合线（with large-area parallel bonding wire）
很好地屏蔽射频信号地电流主要流过结合线，但易受电磁场影响
3、一端接地
对射频屏蔽不好，尤其是电缆超过1/8波长时，甚至比不加屏蔽线还差
4、发射端接地，接收端通过电容接地
如果电容类型、位置正确，可以很好地屏蔽射频信号没有低频地回流模拟信号单端接地就可以了。
如果两端接地，大地就构成一个回路，对线路的屏蔽效果不好。
模拟信号最好单端接地，尤其是线路较长时，应为两个接地点的电位不同，有可能造成检测信号的不准确。
数字信号无所谓，一般单端就可以
应分3种类型
动力电缆三芯以上电缆带屏蔽的应两端接地
单芯的电缆带屏蔽应一端接地
控制电缆原则上带屏蔽的应一端接地
仪表电缆模拟信号单端接地,一般在控制柜侧进行接地,中间的转接箱或盒屏蔽要连续电磁流量计的信号应在流量计侧接地.
数字信号应两端接地。
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在大气中有带正电的冰晶 和带负电的水粒，由于它们的 比重不一，于是形成了一种气 流，使得带正电的冰晶和带负 电的水粒分离，形成一部分带 正电和一部分带负电的雷云。 由于异性电荷的不断积累，不 同极性的云块之间的电场强度 不断增大；当某处的电场强度 超过了空气可能承受的击穿强 度时，就形成了云间放电。
SUPCON
分散型控制系统的防雷
Protection of DCS against lightning
（培训讲座）
徐义亨 编
浙江中控技术股份有限公司
2004年5月
气流翻滚，云层急聚，一场风暴 正在形成------------
SUPCON
• 雷电灾害有什么 特征？ • 它给DCS带来什么 危害？ • 如何依靠技术进 步减少这种灾害？
SUPCON
接闪器
引下线
接地体
5 避雷针的保护范围
• 对于单支避雷针 的保护范围是： 以尖顶为中心的 45º 锥体内的空间。
(最新的确定方法：滚球法）
45º
避雷针
SUPCON
45º
受保护 建筑物
SUPCON
第二部分
雷电电磁辐射
前言
除了直接雷击外，闪 电的脉冲电流还会产生剧 烈变化的电磁场，在闪电 通道的四周空间产生强大 的电磁辐射，并通过金属 线缆和金属管道，将高电 位（雷电波）带入电子信 息（控制）系统。 伴随闪电发生的雷电 电磁脉冲虽然不及直击雷 猛烈，但可以影响几公里 范围内的电子设备。
SUPCON
金属回路
I
B
引下线
3
避雷针能防雷电电磁脉冲吗？
SUPCON
避雷针（装置）的作用是吸引闪电电流， 并把它迅速导入大地。它只是防护直击雷，保 护建筑物的有效手段。
避雷针不能防护由感应产生的和经金属导 体传入电子设备内部的雷电电磁脉冲。
4
防雷区（LPZ）的划分
LPZ0A区
SUPCON
LPZ0A区：本区内可能遭受直击 雷，电磁场强度没有衰减（如 室外）； LPZ0B区：本区内不大可能遭受 直击雷，但电磁场强度并没 有衰减（如室内近窗户处）； LPZ1区：本区内不可能遭受直击 雷，电磁场强度可能衰减（如 控制室内）； LPZ2区：本区内的电磁场强度再 度被衰减（如屏蔽室或机壳内）。
SUPCON
本讲座共四个部分： • 雷电的基本知识； • 雷电电磁幅射； • DCS的防雷； •基本知识
前言
SUPCON
闪电是自然界强大的脉冲放电现象。地球上每天约 有800万次云对地的闪电，平均每秒钟有100次。它已成 为十大自然灾害之一，给人类带来巨大的损失。 直击雷的高电压、强电流侵入各处，袭击人，破坏 建筑物、输电网，引发森林火灾是很常见的事。 伴随着雷电产生的雷电电磁脉冲，以电磁感应作用， 通过金属管道和电缆将雷电波（即高电位）引入，对近 十多年来迅速发展的电子、信息、控制设备的破坏和危 害，是上个世纪九十年代以来雷电灾害最显著的特征。 它的成灾率更高，损失更大，因而也就成了防雷技术中 一个急需解决的重要课题。
你相信下面的数据吗？
SUPCON
• 大自然一年中产生的雷击能量够全世界人用上10 年 ； • 雷击中的 95% 是云对云的放电(也就是说 95%的 雷击只会产生电磁脉冲损害）； • 闪电的强度可达 1,000,000,000 伏； • 一个中等强度雷暴的功率有 10,000,000 瓦（相 当于一个小型核电站的输出功率）； • 每年因雷击造成的直接损失超过1,000,000,000 美元（全球不含中国的统计）。
SUPCON
雷电电磁辐射分：
1）静电感应； 2）电磁感应。
1 静电感应
雷云
雷云当空，在闪电通道 周围的金属导体表面会感应 出与雷云下端电荷异号的电 荷。雷云放电，其下端电荷 迅速消失，而金属导体上的 感应电荷不能立即消失，就 对地构成几百千伏的高电位。 静电感应的过电压波就可能 通过金属线缆和金属导体经 过信息、控制系统等设备入 地。雷电流可高达几千安， 甚至几百千安（例：黄岛特 大油罐起火）。
SUPCON
放电——即位能的释放，总是向着阻力小的地方。 例如：
1）高大建筑物的尖顶（因为该处的静电感应的电场强 度最大）； 2）旷野中的突出物，即便不高，因为孤立、突出； 3）潮湿的土壤（因为电阻率低）； 4）金属结构的建筑物，包括金属线缆等（因为具有良 好的导电性能）。
4 避雷装置的基本原理
（1）避雷装置的基本原理是 引雷入地。 （2）它包括三个部分： 1）接闪器； 2）引下线； 3）接地体。 （3）接闪器的四种形式： 1）避雷针； 2）避雷线（用在高压线路上）； 3）避雷带（沿屋顶四周）； 4）避雷网（利用屋顶上的金属配筋， 效果最好）。
SUPCON
-------
---
+ + + +
++++
金属贮槽
2 电磁感应
雷云放电时，空间存在着 强大的电磁场，处在该电磁场 作用下的金属线缆因切割磁力 线会感应出的数以千伏的浪涌 电压。如果金属线缆之间形成 了一个回路，该回路内又有一 定的空气间隙（如几厘米长）， 则浪涌电压会在间隙处发生火 花放电并将设备击穿。如果金 属线缆之间形成了一个流通的 闭合回路，则感应电压会在回 路内形成闭合电流，该电流流 经接触不良的接点或阻抗会产 生局部过热，也能将设备烧坏。
SUPCON
不同符号的电荷 通过一定的电离通道 互相中和，产生强烈 的光和热。放电通道 所发出的这种强光称 之谓“闪”。而通道 所发出的热，使附近 的空气突然膨胀，发 出霹雳的轰鸣，人们 称之谓“雷”。
雷电有：
1）线状雷(云对地放电）； 2）球雷（谜）； 3）片状雷（云间放电）。
1 雷云结构和云间放电机理（片状雷）SUPCON
2 雷云的对地放电（线状雷）
通常下部的雷云带负 电（上部的雷云带正电）， 由于静电感应使地面积聚 正电荷，从而使地面与雷 云之间形成强大的电场。 和云间放电一样，当某处 积聚的电荷密度很大，造 成电场强度达到空气游离 的临界值，就为线状闪电 落雷的发展创造了条件。
SUPCON
SUPCON
3 雷击的选择性
室外
LPZ0B区
LPZ2区
窗户
屏蔽区
室内
LPZ1区
5 雷电电磁脉冲的防护措施
雷电电磁脉冲的防护措施有：