1. 屏蔽電(diàn)纜技術特性

　　随着電(diàn)力系統容量的增加和自動化水平的不斷提高，現在電(diàn)力系統的二次設備已經廣泛的使用集成電(diàn)路型或微機型的保護裝置，這些保護裝置的應用對提高系統的穩定運行是很有用的。但是相應的也提出來一(yī)些新的問題。比如因爲微機保護裝置都是采用的電(diàn)子元件，單片機來構成的，而它是運行在高電(diàn)壓的環境下(xià)，這就有如何來抗電(diàn)磁幹擾的問題。而以前的常規電(diàn)磁式保護裝置受這方面的影響就不是很明顯。

　　因此在高壓變電(diàn)所中(zhōng)，所有用于連接由開(kāi)關場引入控制室繼電(diàn)保護設備的電(diàn)流、電(diàn)壓和直流跳閘等可能由開(kāi)關場引入幹擾電(diàn)壓到基于微電(diàn)子器件的繼電(diàn)保護的二次回路，都應采用帶屏蔽層的控制電(diàn)纜。高壓變電(diàn)所内爲抑制電(diàn)磁幹擾而采用屏蔽控制電(diàn)纜，其屏蔽層如何正确接地對降低外(wài)部電(diàn)磁場對微機型二次設備的幹擾水平，起着重要作用。

　　屏蔽控制電(diàn)纜的幹擾源再外(wài)導線中(zhōng)電(diàn)流産生(shēng)的磁通以虛線同心圓表示，這些磁通的一(yī)部分(fēn)包圍控制電(diàn)纜芯和其屏蔽層（可近似認爲包圍這兩種的磁通相等），稱爲幹擾磁通，如圖1（a）所示。它在電(diàn)纜芯和屏蔽層中(zhōng)感生(shēng)一(yī)電(diàn)勢Es。，産生(shēng)屏蔽層電(diàn)流Is。，如圖1（b）所示。電(diàn)勢Es。等于屏蔽層電(diàn)流在屏蔽層電(diàn)阻Rs和自感抗上Xs的電(diàn)壓降落，即：

Es。= Is。Rs+jIs。Xs

　　屏蔽層電(diàn)流所産生(shēng)的磁通包圍着屏蔽層，也全部包圍着電(diàn)纜芯，這些磁通和外(wài)導線産生(shēng)的幹擾磁通方向相反，故稱爲反向磁通，在圖1（a）中(zhōng)以實線同心圓表示。按電(diàn)磁感應原理可知(zhī)，在理想情況下(xià)，如果屏蔽層電(diàn)阻爲零，這種反向磁通可将幹擾磁通全部抵消，即反向磁通在電(diàn)纜芯中(zhōng)産生(shēng)的互感電(diàn)動勢Er。和幹擾磁通在電(diàn)纜芯中(zhōng)感應的電(diàn)動勢Es。大(dà)小(xiǎo)相等，方向相反。設屏蔽層對電(diàn)纜芯的互感抗爲Xm，則：

Er。=-jIs。Xm

　　因屏蔽層将電(diàn)纜芯*包圍在内，故Xm=Xs。從上式可看出，如果屏蔽層電(diàn)阻Rs=0，則Es。=- Er。。但是屏蔽層不可能沒有電(diàn)阻，故幹擾磁通在電(diàn)纜芯中(zhōng)感應的電(diàn)動勢不能被抵消的部分(fēn)爲Es。+ Er。= Is。Rs，即與屏蔽層的電(diàn)阻成正比。因此，要有效地消除電(diàn)磁耦合的幹擾，就必須采用電(diàn)阻系數小(xiǎo)的材料如銅、鋁等做成屏蔽層。

2.屏蔽控制電(diàn)纜的接地

　　屏蔽電(diàn)纜的平衡特性較差，因此良好的屏蔽完整性和良好的接地對屏蔽電(diàn)纜來說是非常重要的。屏蔽接地是爲防止電(diàn)氣設備因受電(diàn)磁幹擾，而影響其工(gōng)作或對其它設備造成電(diàn)磁幹擾的屏蔽設備的接地。

　　采用帶屏蔽層的控制電(diàn)纜，且屏蔽層在開(kāi)關場和控制室兩端同時接地，是來通用的一(yī)種有效的二次回路抗電(diàn)磁幹擾措施。由IEEE變電(diàn)所專委會工(gōng)作組與繼電(diàn)器環境分(fēn)專委會工(gōng)作組提出的“變電(diàn)所中(zhōng)控制與低壓電(diàn)纜系統的選擇和安裝"文件中(zhōng)，專門有一(yī)節“控制電(diàn)纜的金屬屏蔽能降低感應暫态電(diàn)壓"談到相關問題：“推薦帶屏蔽的控制電(diàn)纜将屏蔽層在兩端接地。必須特别保持屏蔽的完整性，拆斷或分(fēn)開(kāi)屏蔽将極大(dà)地降低屏蔽效率；如果屏蔽隻在一(yī)端接地，在非接地端的包皮對地将可能出現很高的暫态電(diàn)壓。"控制電(diàn)纜屏蔽層兩端接地的的優點是：

　　①當控制電(diàn)纜爲母線暫态電(diàn)流産生(shēng)的磁通所包圍時，在電(diàn)纜的屏蔽層中(zhōng)将感應出屏蔽電(diàn)流，由屏蔽電(diàn)流産生(shēng)的磁通，将抵銷母線暫态電(diàn)流産生(shēng)的磁通對電(diàn)纜芯線的影響。假定屏蔽作用理想，兩者共同作用的結果，将使被屏蔽層*包圍的電(diàn)纜芯線中(zhōng)的磁通爲零，屏蔽層形成了一(yī)個理想的法拉第籠。這也和帶有二次短路線圈的理想變壓器一(yī)樣，鐵芯中(zhōng)的磁通将爲零。當然，屏蔽層的屏蔽作用，由于各種原因，不可能*理想，因此，被屏蔽的芯線在母線暫态電(diàn)流的作用下(xià)，仍然會感應出一(yī)定的電(diàn)壓。

　　②屏蔽層兩端接地，可以降低由于地電(diàn)位升産生(shēng)的暫态感應電(diàn)壓。

　　當雷電(diàn)經避雷器注入地網，使變電(diàn)所地網中(zhōng)的沖擊電(diàn)流增大(dà)時，将産生(shēng)暫态的電(diàn)位波動，同時地網的視在接地電(diàn)阻也将暫時升高。對變電(diàn)所地電(diàn)位升 的測定結果說明，與正常交流電(diàn)阻相比，地電(diàn)阻常常增大(dà)10倍以上。當低壓控制電(diàn)纜在上述地電(diàn)位升的附近敷設時，電(diàn)纜電(diàn)位的波動而受幹擾。因此，接地浪湧電(diàn)流引入的地電(diàn)位升将可能對低壓控制回路的絕緣配合帶來嚴重影響。

　　爲了定量地估計當雷電(diàn)注入變電(diàn)所地網時在控制電(diàn)纜纜芯中(zhōng)引起的暫态感應的數量，在30個變電(diàn)所中(zhōng)進行人工(gōng)注入地網較小(xiǎo)沖擊電(diàn)流（100～4000A）時測定的電(diàn)壓情況。測定了兩種電(diàn)纜屏蔽情況下(xià)的暫态電(diàn)壓，一(yī)是無金屬屏蔽的電(diàn)纜，二是有金屬屏蔽且兩端接地的電(diàn)纜。試驗證明采用兩端接地的屏蔽電(diàn)纜，可以将暫态感應電(diàn)壓抑制爲原值的10以下(xià)，是降低幹擾電(diàn)壓的一(yī)種有效措施。

3.高頻(pín)同軸電(diàn)纜的接地

　　高頻(pín)同軸電(diàn)纜回路與二次電(diàn)壓電(diàn)纜回路有一(yī)個重要不同點：一(yī)般控制回路用電(diàn)纜的屏蔽層，專爲屏蔽而設置，必須在兩端接地，而高頻(pín)同軸電(diàn)纜的屏蔽層則一(yī)身而兼而任，除起屏蔽作用外(wài)，同時又(yòu)是高頻(pín)通道的回程導線。

　　高頻(pín)同軸電(diàn)纜屏蔽層一(yī)點接地時，在隔離(lí)開(kāi)關操作空母線時，将暫态電(diàn)磁場的能量通過連接在線路上的設備直接耦合至二次回路，必然在另一(yī)端産生(shēng)高暫态電(diàn)壓。在我(wǒ)(wǒ)國的情況，将在收發信機端子上産生(shēng)高電(diàn)壓，燒毀收發信機裏的元件。這在我(wǒ)(wǒ)局的220KV平春站已出現過類似的情況，當時由于隻是在高頻(pín)同軸電(diàn)纜屏蔽層一(yī)點接地，收發信機又(yòu)是晶體(tǐ)管型的。隻要操作隔離(lí)開(kāi)關時，收發信機裏的元件就會被燒毀，後來在操作隔離(lí)開(kāi)關時用記憶示波表在高頻(pín)同軸電(diàn)纜上測到有幾千伏的高暫态電(diàn)壓，從而導緻收發信機被燒毀。後來我(wǒ)(wǒ)們将高頻(pín)同軸電(diàn)纜屏蔽層兩點接地，在操作隔離(lí)開(kāi)關時，就不在發生(shēng)類似的情況。

　　到收發信機端子的幹擾電(diàn)壓，一(yī)是可能中(zhōng)斷收發信機的正常工(gōng)作，對保護通道說來是一(yī)種危險的情況；如果幹擾電(diàn)壓水平很高，會損害收發信機的部件，當然也不能允許。爲了高頻(pín)保護的可靠工(gōng)作，因此高頻(pín)電(diàn)纜應當在開(kāi)關場和控制室兩端同時接地。而爲了進一(yī)步降低兩端間的地電(diàn)位差，和盡可能降低屏蔽層兩端間因兩端接地而引入的由通過屏蔽電(diàn)流引起的電(diàn)壓降，又(yòu)規定與同軸電(diàn)纜并聯敷設近鄰的100mm2粗銅導線。

4.結論

　　屏蔽電(diàn)纜的屏蔽層有兩種接地方式，即兩端接地和一(yī)端接地。一(yī)端接地時，屏蔽層電(diàn)壓爲零，可顯著減少靜電(diàn)感應電(diàn)壓；兩端接地使電(diàn)磁感應在屏蔽層上産生(shēng)一(yī)個感應縱向電(diàn)流，該電(diàn)流産生(shēng)一(yī)個與主幹擾相反的二次場，抵消主幹繞場的作用，顯著降低磁場耦合感應電(diàn)壓，可将感應電(diàn)壓降到不接地時感應電(diàn)壓的1以下(xià)。

　　屏蔽電(diàn)纜的屏蔽層兩端接地存在以下(xià)兩個問題：

　　①當接地網上出現短路電(diàn)流或雷擊電(diàn)流時，由于電(diàn)纜屏蔽層兩點的電(diàn)位不同，使屏蔽層内流過電(diàn)流，将引起額外(wài)的沖擊或幹擾電(diàn)壓。

　　②當屏蔽層内流過電(diàn)流時，對每個芯線将産生(shēng)幹擾信号，但電(diàn)纜芯所在回路爲強電(diàn)回路因而屏蔽層電(diàn)流産生(shēng)的幹擾信号影響較小(xiǎo)。

　　但對應用于繼電(diàn)保護和自動裝置回路的屏蔽電(diàn)纜，由于其輸入和輸出均有一(yī)端在開(kāi)關場的高壓或超高壓環境中(zhōng)，電(diàn)磁感應幹擾是主要矛盾，防止暫态過電(diàn)壓，故繼電(diàn)保護和自動裝置規程規定屏蔽層宜在兩端接地。