1. 屏蔽電纜技術特性

　　随著(zhe)電力系統容量的(de)增加和(hé)自動化(huà)水(shuǐ)平的(de)不斷提高(gāo)，現在電力系統的(de)二次設備已經廣泛的(de)使用(yòng)集成電路型或微機型的(de)保護裝置，這(zhè)些保護裝置的(de)應用(yòng)對(duì)提高(gāo)系統的(de)穩定運行是很有用(yòng)的(de)。但是相應的(de)也(yě)提出來(lái)一些新的(de)問題。比如因爲微機保護裝置都是采用(yòng)的(de)電子元件，單片機來(lái)構成的(de)，而它是運行在高(gāo)電壓的(de)環境下(xià)，這(zhè)就有如何來(lái)抗電磁幹擾的(de)問題。而以前的(de)常規電磁式保護裝置受這(zhè)方面的(de)影(yǐng)響就不是很明(míng)顯。

　　因此在高(gāo)壓變電所中，所有用(yòng)于連接由開關場(chǎng)引入控制室繼電保護設備的(de)電流、電壓和(hé)直流跳閘等可(kě)能由開關場(chǎng)引入幹擾電壓到基于微電子器件的(de)繼電保護的(de)二次回路，都應采用(yòng)帶屏蔽層的(de)控制電纜。高(gāo)壓變電所内爲抑制電磁幹擾而采用(yòng)屏蔽控制電纜，其屏蔽層如何正确接地對(duì)降低外部電磁場(chǎng)對(duì)微機型二次設備的(de)幹擾水(shuǐ)平，起著(zhe)重要作用(yòng)。

　　屏蔽控制電纜的(de)幹擾源再外導線中電流産生的(de)磁通(tōng)以虛線同心圓表示，這(zhè)些磁通(tōng)的(de)一部分(fēn)包圍控制電纜芯和(hé)其屏蔽層（可(kě)近似認爲包圍這(zhè)兩種的(de)磁通(tōng)相等），稱爲幹擾磁通(tōng)，如圖1（a）所示。它在電纜芯和(hé)屏蔽層中感生一電勢Es。，産生屏蔽層電流Is。，如圖1（b）所示。電勢Es。等于屏蔽層電流在屏蔽層電阻Rs和(hé)自感抗上Xs的(de)電壓降落，即：

Es。= Is。Rs+jIs。Xs

　　屏蔽層電流所産生的(de)磁通(tōng)包圍著(zhe)屏蔽層，也(yě)全部包圍著(zhe)電纜芯，這(zhè)些磁通(tōng)和(hé)外導線産生的(de)幹擾磁通(tōng)方向相反，故稱爲反向磁通(tōng)，在圖1（a）中以實線同心圓表示。按電磁感應原理(lǐ)可(kě)知，在理(lǐ)想情況下(xià)，如果屏蔽層電阻爲零，這(zhè)種反向磁通(tōng)可(kě)将幹擾磁通(tōng)全部抵消，即反向磁通(tōng)在電纜芯中産生的(de)互感電動勢Er。和(hé)幹擾磁通(tōng)在電纜芯中感應的(de)電動勢Es。大(dà)小相等，方向相反。設屏蔽層對(duì)電纜芯的(de)互感抗爲Xm，則：

Er。=-jIs。Xm

　　因屏蔽層将電纜芯*包圍在内，故Xm=Xs。從上式可(kě)看出，如果屏蔽層電阻Rs=0，則Es。=- Er。。但是屏蔽層不可(kě)能沒有電阻，故幹擾磁通(tōng)在電纜芯中感應的(de)電動勢不能被抵消的(de)部分(fēn)爲Es。+ Er。= Is。Rs，即與屏蔽層的(de)電阻成正比。因此，要有效地消除電磁耦合的(de)幹擾，就必須采用(yòng)電阻系數小的(de)材料如銅、鋁等做(zuò)成屏蔽層。

2.屏蔽控制電纜的(de)接地

　　屏蔽電纜的(de)平衡特性較差，因此良好的(de)屏蔽完整性和(hé)良好的(de)接地對(duì)屏蔽電纜來(lái)說是非常重要的(de)。屏蔽接地是爲防止電氣設備因受電磁幹擾，而影(yǐng)響其工作或對(duì)其它設備造成電磁幹擾的(de)屏蔽設備的(de)接地。

　　采用(yòng)帶屏蔽層的(de)控制電纜，且屏蔽層在開關場(chǎng)和(hé)控制室兩端同時(shí)接地，是來(lái)通(tōng)用(yòng)的(de)一種有效的(de)二次回路抗電磁幹擾措施。由IEEE變電所專委會工作組與繼電器環境分(fēn)專委會工作組提出的(de)“變電所中控制與低壓電纜系統的(de)選擇和(hé)安裝"文件中，專門有一節“控制電纜的(de)金屬屏蔽能降低感應暫态電壓"談到相關問題：“推薦帶屏蔽的(de)控制電纜将屏蔽層在兩端接地。必須特别保持屏蔽的(de)完整性，拆斷或分(fēn)開屏蔽将極大(dà)地降低屏蔽效率；如果屏蔽隻在一端接地，在非接地端的(de)包皮對(duì)地将可(kě)能出現很高(gāo)的(de)暫态電壓。"控制電纜屏蔽層兩端接地的(de)的(de)優點是：

　　①當控制電纜爲母線暫态電流産生的(de)磁通(tōng)所包圍時(shí)，在電纜的(de)屏蔽層中将感應出屏蔽電流，由屏蔽電流産生的(de)磁通(tōng)，将抵銷母線暫态電流産生的(de)磁通(tōng)對(duì)電纜芯線的(de)影(yǐng)響。假定屏蔽作用(yòng)理(lǐ)想，兩者共同作用(yòng)的(de)結果，将使被屏蔽層*包圍的(de)電纜芯線中的(de)磁通(tōng)爲零，屏蔽層形成了(le)一個(gè)理(lǐ)想的(de)法拉第籠。這(zhè)也(yě)和(hé)帶有二次短路線圈的(de)理(lǐ)想變壓器一樣，鐵芯中的(de)磁通(tōng)将爲零。當然，屏蔽層的(de)屏蔽作用(yòng)，由于各種原因，不可(kě)能*理(lǐ)想，因此，被屏蔽的(de)芯線在母線暫态電流的(de)作用(yòng)下(xià)，仍然會感應出一定的(de)電壓。

　　②屏蔽層兩端接地，可(kě)以降低由于地電位升産生的(de)暫态感應電壓。

　　當雷電經避雷器注入地網，使變電所地網中的(de)沖擊電流增大(dà)時(shí)，将産生暫态的(de)電位波動，同時(shí)地網的(de)視在接地電阻也(yě)将暫時(shí)升高(gāo)。對(duì)變電所地電位升 的(de)測定結果說明(míng)，與正常交流電阻相比，地電阻常常增大(dà)10倍以上。當低壓控制電纜在上述地電位升的(de)附近敷設時(shí)，電纜電位的(de)波動而受幹擾。因此，接地浪湧電流引入的(de)地電位升将可(kě)能對(duì)低壓控制回路的(de)絕緣配合帶來(lái)嚴重影(yǐng)響。

　　爲了(le)定量地估計當雷電注入變電所地網時(shí)在控制電纜纜芯中引起的(de)暫态感應的(de)數量，在30個(gè)變電所中進行人(rén)工注入地網較小沖擊電流（100～4000A）時(shí)測定的(de)電壓情況。測定了(le)兩種電纜屏蔽情況下(xià)的(de)暫态電壓，一是無金屬屏蔽的(de)電纜，二是有金屬屏蔽且兩端接地的(de)電纜。試驗證明(míng)采用(yòng)兩端接地的(de)屏蔽電纜，可(kě)以将暫态感應電壓抑制爲原值的(de)10以下(xià)，是降低幹擾電壓的(de)一種有效措施。

3.高(gāo)頻(pín)同軸電纜的(de)接地

　　高(gāo)頻(pín)同軸電纜回路與二次電壓電纜回路有一個(gè)重要不同點：一般控制回路用(yòng)電纜的(de)屏蔽層，專爲屏蔽而設置，必須在兩端接地，而高(gāo)頻(pín)同軸電纜的(de)屏蔽層則一身而兼而任，除起屏蔽作用(yòng)外，同時(shí)又是高(gāo)頻(pín)通(tōng)道的(de)回程導線。

　　高(gāo)頻(pín)同軸電纜屏蔽層一點接地時(shí)，在隔離開關操作空母線時(shí)，将暫态電磁場(chǎng)的(de)能量通(tōng)過連接在線路上的(de)設備直接耦合至二次回路，必然在另一端産生高(gāo)暫态電壓。在我國的(de)情況，将在收發信機端子上産生高(gāo)電壓，燒毀收發信機裏的(de)元件。這(zhè)在我局的(de)220KV平春站已出現過類似的(de)情況，當時(shí)由于隻是在高(gāo)頻(pín)同軸電纜屏蔽層一點接地，收發信機又是晶體管型的(de)。隻要操作隔離開關時(shí)，收發信機裏的(de)元件就會被燒毀，後來(lái)在操作隔離開關時(shí)用(yòng)記憶示波表在高(gāo)頻(pín)同軸電纜上測到有幾千伏的(de)高(gāo)暫态電壓，從而導緻收發信機被燒毀。後來(lái)我們将高(gāo)頻(pín)同軸電纜屏蔽層兩點接地，在操作隔離開關時(shí)，就不在發生類似的(de)情況。

　　到收發信機端子的(de)幹擾電壓，一是可(kě)能中斷收發信機的(de)正常工作，對(duì)保護通(tōng)道說來(lái)是一種危險的(de)情況；如果幹擾電壓水(shuǐ)平很高(gāo)，會損害收發信機的(de)部件，當然也(yě)不能允許。爲了(le)高(gāo)頻(pín)保護的(de)可(kě)靠工作，因此高(gāo)頻(pín)電纜應當在開關場(chǎng)和(hé)控制室兩端同時(shí)接地。而爲了(le)進一步降低兩端間的(de)地電位差，和(hé)盡可(kě)能降低屏蔽層兩端間因兩端接地而引入的(de)由通(tōng)過屏蔽電流引起的(de)電壓降，又規定與同軸電纜并聯敷設近鄰的(de)100mm2粗銅導線。

4.結論

　　屏蔽電纜的(de)屏蔽層有兩種接地方式，即兩端接地和(hé)一端接地。一端接地時(shí)，屏蔽層電壓爲零，可(kě)顯著減少靜電感應電壓；兩端接地使電磁感應在屏蔽層上産生一個(gè)感應縱向電流，該電流産生一個(gè)與主幹擾相反的(de)二次場(chǎng)，抵消主幹繞場(chǎng)的(de)作用(yòng)，顯著降低磁場(chǎng)耦合感應電壓，可(kě)将感應電壓降到不接地時(shí)感應電壓的(de)1以下(xià)。

　　屏蔽電纜的(de)屏蔽層兩端接地存在以下(xià)兩個(gè)問題：

　　①當接地網上出現短路電流或雷擊電流時(shí)，由于電纜屏蔽層兩點的(de)電位不同，使屏蔽層内流過電流，将引起額外的(de)沖擊或幹擾電壓。

　　②當屏蔽層内流過電流時(shí)，對(duì)每個(gè)芯線将産生幹擾信号，但電纜芯所在回路爲強電回路因而屏蔽層電流産生的(de)幹擾信号影(yǐng)響較小。

　　但對(duì)應用(yòng)于繼電保護和(hé)自動裝置回路的(de)屏蔽電纜，由于其輸入和(hé)輸出均有一端在開關場(chǎng)的(de)高(gāo)壓或超高(gāo)壓環境中，電磁感應幹擾是主要矛盾，防止暫态過電壓，故繼電保護和(hé)自動裝置規程規定屏蔽層宜在兩端接地。