【干货】电气专业不得不知的电缆接地知识
1.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。双重屏蔽或复合式总屏蔽,宜对内、外屏蔽分别采用一点、两点接地。
④ .两点接地的选择,还宜在暂态电流作用下屏蔽层不被烧熔。
⑤. 强电控制回路导体截面不应小于1.5mm2,弱电控制回路不应小于0.5mm2。
2.控制电缆金属屏蔽为什么要接地:
金属屏蔽层最在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。
1.高压三芯电缆接地:35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式,这是因为这些电缆大多数是三芯电缆,在正常运行中,流过三个线芯的电流总和为零,在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链,在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压,所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。
2.高压单芯电缆接地:电缆在带负荷运行时,在屏蔽层会形成感应电压,如果两端的屏蔽同时接地,在屏蔽层与大地之间形成回路,会产生感应电流,这样电缆屏蔽层会发热,损耗大量的电能 ,影响线路的正常运行,当电缆线路发生短路故障、遭受雷电冲击或操作过电压时,屏蔽上会形成很高的感应电压。将会危及人身安全,甚至可能击穿电缆外护套。为了避免这种现象的发生,通常采用一端接地的方式,护套中就没有电流通过。但是,感应电压与电缆长度成正比,当电缆线路较长时,过高的护套感应电压可能会危及人身安全,并可能导致设备事故,因此,电缆运行规程规定,单芯电缆金属护套感应电压不得超过50V。对于较长的电缆线路,应用绝缘接头将金属护套分隔成多段,使每段的感应电压限制在小于50V的安全范围以内。通常将三段长度相等或基本相等的电缆组成一个换位段。
注:高压单芯电缆在制作电缆头时必须将钢铠和铜屏蔽层分开焊接接地,这样做的目的是为了便于检测电缆内护层的好坏,在检测电缆护层时,钢铠与铜屏蔽间通上电压,如果能承受一定的电压就证明内护层是完好无损。如果无需检测电缆内护层,可以将钢铠与铜屏蔽层连在一起接地(建议分开引出后接地)。
规范中规定:单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时,金属护套任一点的感应电压不应超过50-100V未采取不能任意接触金属护套的安全措施时不大于50V;如采取了有效措施时,不得大于100V,并应对地绝缘。如果大于此规定电压时,应采取金属护套分段绝缘或绝缘后连接成交叉互联的接线。为了减小单芯电缆线路对邻近辅助电缆及通信电缆的感应电压,应尽量采用交叉互联接线。对于电缆长度不长的情况下,可采用单点接地的方式。为保护电缆护层绝缘,在不接地的一端应加装护层保护器。
1.两端直接接地:这种接地方式可以减少工作量,但是在金属外护上存在环流,适用的条件比较苛刻,要求电缆线路较短,传输功率很小,传输功率有很多裕度等,在此情况下,不需要装设电缆护层保护器,可减少运行维护工作量,但在金属护层上存在环流,所以不建议采用此方法。
2.金属屏蔽层一端直接接地,另一端通过护层保护器接地: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,根据规范要求,非直接接地的一段金属护套上的感应电压不得超过50v,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。
3.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。如果电缆线路更长时,可以通过若干个互联段位连接形成 1 个多段互联。
通过交叉互联接地后两个接地点之间的电位差是零,这样在护层上就不可能产生环流,这时线路是最高的护层电压,即是按每一小段长度而定的感应电压,可以限制在50V以内。采用交叉互联方式可以减少金属护层感应电压及环流,有利于提高电缆传输容量。再电缆设计时首先应进行电缆金属护层感应电压计算,根据电缆长度合理选择金属护层连接和接地方式。
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