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電纜的屏蔽知識!

發布日期:2016-05-17 15:44 來源:http://www.hrbwdqx.com 點擊:

低壓節能控製係統電纜的屏蔽知識!


1.電力電纜的屏蔽定義

    用導電或半導電層把電纜的電場封閉在包圍著導線的絕緣層中。導電或半導電層緊緊地貼合在絕緣的內表麵和外表麵上。換句話說,外屏蔽把電場封閉在導線和屏蔽層之間。內屏蔽或絞合應力消除層是處在導線的電位或接近導線的電位,低壓節能控製係統外屏蔽或絕緣屏蔽是為傳輸電容電流而設計的,在許多情況下還用來傳輸故障電流。屏蔽層的導電率是由連同半導電層所采用的金屬帶或線的截麵積和電阻率所決定的。在絕緣內表麵和外表麵的應力控製層,由於是緊貼著絕緣表麵的光滑表麵,從而減少應力集中並使間隙減到最小。在這種間隙中,空氣的電離可能會使某些絕緣材料逐漸損壞,直到最後完全破壞為止。

2.絕緣的屏蔽有各種用途

    把電場封閉在電纜內部;平衡絕緣內部的電壓梯度,使表麵放電減至最小;避免感應電勢以更好地減少電擊的危險。非屏蔽電纜與接地平麵之間的電壓分配,假定從電氣性能來說,空氣和絕緣物是一樣的,在接地平麵以上的電纜就處於均勻的介電質中,因而允許用簡單的圖來說明與電纜有關的電壓分配和電場的情況。在屏蔽電纜內,導線和屏蔽層之間的等電位麵是同心的圓柱麵,電壓分配按照簡單的對數規律變化,而靜電場則全部被封閉在絕緣層內。電力線和應力是均勻的,並且是放射的,和等電位麵成直角相交,消除了絕緣中或在絕緣表麵上的切線應力或縱向應力。非屏蔽係統的等電位麵是圓柱麵,但不和導線同心,以許多不同的電位與電纜表麵相交,對於運行高係統的非屏蔽電纜,在電纜的各點上,對地切向漏電應力,可能是在幹燥場所電纜終端的漏電距離正常推薦值的好幾倍。在這種情況下,表麵的漏電痕跡、燃燒和對地的破壞性放電都可能發生。但是,在國家電氣法規中所描述的正確設計的非屏蔽電纜限製了可達到的表麵能量,這種表麵能量是來自上述這些作用,它可能會影響電纜的正常使用。

    對於運行電壓在1kV以下的電纜,一般采用非屏蔽的結構,對10kV 以上的電纜則需要將其屏蔽以符合國家電氣法規的規定。在1~10kV的範圍內,允許使用屏蔽電纜和非屏蔽電纜,隻要其結構能滿足國標的要求。由於屏蔽電纜的價格一般都比非屏蔽電纜貴,低壓節能控製係統同時也由於製作屏蔽電纜的終端頭需要更加小心和要求留有更大的空間,所以,在1~10kV範圍內,一直廣泛地使用非屏蔽電纜,非屏蔽電纜也大量用於10kV電壓級。但是直接埋於地下的或在電纜表麵可能積集大量導電材料(鹽、煙灰、導電的穿管用潤滑膏)的地方可指定使用屏蔽電纜。

3.控製電纜及其金屬屏蔽

    控製電纜應避免同時受絕緣損壞、機械性損傷、著火或電氣幹擾等影響不能正常工作。雙重化保護的電流、電壓以及直流電源和跳閘控製回路等需增強可靠性的係統,應采用各自獨立的控製電纜。下列情況的回路,相互間不宜合用同一根控製電纜:弱電信號、控製回路與強電信號、控製回路;低電平信號與高電平信號回路;交流斷路器分相操作的各相弱電控製回路。同一電纜纜芯之間距離較小,耦合性、電磁感應強,較電纜相互間的幹擾大。某電廠電腦監測係統模擬量低電平信號線與變送器電源線公用一根四芯電纜,引起信號線產生約70V的共模幹擾電壓,對以毫伏計的低電平信號回路,顯然影響正常工作。

    弱電回路的每一對往返導線,宜屬於同一根控製電纜。強電回路控製電纜,除位於超高壓配電裝置或與高壓電纜緊鄰並行較長,需抑製幹擾的情況外,可不含金屬屏蔽。弱電信號、控製回路的控製電纜,當位於存在幹擾影響的環境又不具備有效抗幹擾措施時,宜有金屬屏蔽。控製電纜金屬屏蔽型類的選擇,應按可能的電氣幹擾影響,計入綜合抑製幹擾措施,滿足需降低幹擾或過電壓的要求。位於110kV以上配電裝置的弱電控製電纜,宜有總屏蔽、雙層式總屏蔽。計算機監測係統信號回路控製電纜的屏蔽選擇,對於開關量信號,可用總屏蔽。對於高電平模擬信號,宜用對絞線芯總屏蔽,必要時也可用對絞線芯分屏蔽,而對於低電平模擬信號或脈衝量信號,宜用對絞線芯分屏蔽,必要時也可用對絞線芯分屏蔽複合總屏蔽。其他情況,應按電磁感應、靜電感應和地電位升高等影響因素,采用適宜的屏蔽型式。

    需降低電氣幹擾的控製電纜,可在工作芯數外增加一個接地的備用芯。控製電纜1芯接地時,幹擾電壓幅值可降低到50%~25%或更甚,且實施簡便,增加電纜造價甚微。控製電纜金屬屏蔽的接地方式,對於電腦監控係統的模擬信號回路控製電纜屏蔽層,不得構成兩點或多點接地,宜用集中式一點接地。此外需要一點接地情況外的控製電纜屏蔽層,當電磁感應的幹擾較大,宜采用兩點接地;靜電感應的幹擾較大,可用一點接地。雙重屏蔽或複合式總屏蔽,宜對內、外屏蔽分用一點,兩點接地。兩點接地的選擇,還宜考慮在暫態電流作用下屏蔽層不致被燒熔。

    同一往返導線如果分屬兩根電纜,敷設形成環狀的可能性難避免,在相近電源的電磁線交鏈下會感生電勢,其數量級往往對弱電回路低電平參數的幹擾影響較大。弱電回路控製電纜與電力電纜如果能拉開足夠距離,或敷設在鋼管、低壓節能控製係統鋼製封閉式托盤等情況,可能使外部幹擾降至容許限度。否則,一般與電力電纜鄰近並行敷設,或位於高壓配電裝置且近旁有接地幹線等情況,幹擾幅值往往對無屏蔽的控製電纜所連接的低電平信號回路等,將產生誤動或絕緣擊穿等影響。控製電纜含有金屬屏蔽時降低幹擾的效果,與屏蔽構造型式相關。同時要看到屏蔽構造要求越高,相應投資也越大。有、無金屬屏蔽的控製電纜造價,約增10%~20%(鋼帶鎧裝、鋼絲編織總屏蔽)或更大的份額。

    電子裝置數字信號回路的控製電纜屏蔽接地,應使在接地線上的電壓降幹擾影響盡量小,基於計算機這類僅1V左右的幹擾電壓,就可能引起邏輯錯誤,因而強調了對計算監控係統的模擬信號回路控製電纜抑製幹擾的要求,應實行一點接地,而一點接地可有多種實施方式,現以電腦監測係統情況,指明是滿足避免接地環流出現的條件下,集中式的一點接地。配電裝置中接地電網的電流分布,曾測得有接地電流的13%,而110~500kV電壓級短路電流已達35~18kA。

4.屏蔽電纜的方法

    在電纜的終端削去一段電纜屏蔽層,在導體和屏蔽層之間留出必要的漏電距離,會在暴露的電纜絕緣表麵上形成縱向應力。在電纜端部終端裝置上的徑向和縱向電氣應力的綜合作用會導致在該點出現最大應力。但是,這些應力可以加以控製,並將其降低到製作終端裝置材料的安全工作範圍以內。降低這些應力最普通的方法是用絕緣帶逐漸增加電纜終端裝置的總絕緣厚度,以形成一個錐體,即應力錐。我國配電網電纜主要使用的有粘性浸漬油紙絕緣電纜、聚氯乙烯電纜及交聯聚乙烯電纜及交聯聚乙烯電纜等三種。1)粘性浸漬油紙絕緣電纜優點是允許運行溫度高、低壓節能控製係統介質損耗低、耐電壓強度高、使用壽命長,其缺點是絕緣材料彎曲性能差,不能在低溫時敷設,按浸漬方式有普通油浸紙絕緣、滴幹型油浸紙絕緣和不滴幹型油浸紙絕緣三種,可根據電纜敷設的水平高差情況分別采用。普通油浸紙絕緣電纜敷設的水平高差僅允許5~20m,滴幹型油浸紙絕緣電纜敷設的水平高差允許100~300m,不滴幹型油浸絕緣電纜敷設無高差差限製。聚氯乙烯電纜主要優點是製造工藝簡便,沒有敷設高差限製,彎曲性能好,耐油、耐酸堿腐蝕,不延燃,價格低。缺點是絕緣電阻較油浸紙絕緣電纜低,介質損耗高,不宜在重要6kV線路上使用。交聯聚乙烯電纜性能優良、結構簡單、質量輕、載流量大、敷設方便、無高差限製,在配電網得到廣泛應用。


低壓節能控製係統

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