現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的屏蔽/接地分析
2.2.1 兩端接地
電纜屏蔽層兩端接地是針對相互絕緣隔離型的雙層屏蔽電纜(無絕緣隔離的雙屏蔽層,其實質(zhì)仍然是單屏蔽層),雙層屏蔽電纜的最外屏蔽層兩端接地。電纜屏蔽層兩端接地適用于外部有強電流干擾的情況。
(1)當(dāng)控制電纜被源磁場產(chǎn)生的磁通所包圍時,在電纜屏蔽層中將因電位差而被感應(yīng)屏蔽電流,由屏蔽電流產(chǎn)生的磁通,將抵消源磁場產(chǎn)生的磁通對電纜芯線的影響。假定屏蔽作用理想,兩者共同作用的結(jié)果,將使被屏蔽層完全包圍的電纜芯線中的磁通為零,電纜屏蔽層形成了一個理想的法拉第籠,這與帶有二次短路線圈的理想變壓器一樣,鐵芯中的磁通將為零。但是,電纜屏蔽層的屏蔽作用不可能達到完全理想狀態(tài),被屏蔽的電纜芯線在源磁場產(chǎn)生的磁通作用下,仍然會感應(yīng)出一定的電壓。
(2)電纜屏蔽層兩端接地,可以降低由于地電位上升產(chǎn)生的暫態(tài)感應(yīng)電壓。當(dāng)雷電經(jīng)避雷器注入地網(wǎng),使發(fā)電廠地網(wǎng)中的沖擊電流增大時,將產(chǎn)生暫態(tài)的電位波動,同時地網(wǎng)的視在接地電阻也將暫時增大。與正常交流電阻相比,此時接地電阻常常增大數(shù)倍乃至10倍以上。如果低壓控制電纜敷設(shè)在地電位升高的附近,將由于電纜電位的波動而受到干擾。采用兩端接地的屏蔽電纜,可以將暫態(tài)感應(yīng)電壓抑制為原值的10%以下,是降低干擾電壓的一種有效措施。
2.2.2 一端接地
一端接地時,不形成電位差,電纜屏蔽層電壓為零,可顯著減少靜電感應(yīng)電壓。如果是防止靜電干擾,電纜屏蔽層必須一端接地(不論是單層還是雙層屏蔽),因為單端接地的靜電放電速度是最快的。對相互絕緣隔離型的雙層屏蔽電纜的內(nèi)層屏蔽層必須單點接地。
3 結(jié)論
(1)大型發(fā)電廠以電纜屏蔽層單點接地為宜。
(2)對于有外部電擊、雷電及強電流干擾的情況,宜采用相互絕緣隔離型的雙層屏蔽電纜,且最外屏蔽層兩端接地;為了保證人身和設(shè)備安全,必須多點接地。值得注意的是,在電纜屏蔽層中因電位差而感應(yīng)出屏蔽電流將引起額外的沖擊或干擾電壓。
(3)為了快速消除靜電干擾,在保證接地線截面積足夠大的情況下, FCS 的控制電纜采用單層屏蔽電纜,且一端接地,是性價比較高的選擇。
[參考文獻]
[l]Fieldbus Foundation. FF系統(tǒng)工程指南(AG-181)(2.0版本).2004.
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