屏蔽層單端接地與雙端接地的選擇需綜合考慮電纜類型、系統(tǒng)電壓、電磁環(huán)境及安全要求,以下是具體選擇依據(jù)和適用場(chǎng)景分析:
一、單端接地:抑制環(huán)流,適用于低頻或短距離場(chǎng)景
原理:屏蔽層僅在一端(如設(shè)備端或電源端)接地,另一端懸空,形成開(kāi)路狀態(tài),避免屏蔽層中形成環(huán)流。
適用場(chǎng)景
典型應(yīng)用:控制電纜、儀表信號(hào)線(頻率<1MHz)。
原因:低頻下電磁干擾以磁場(chǎng)耦合為主,單端接地可有效屏蔽磁場(chǎng)干擾,同時(shí)避免雙端接地因電位差引發(fā)的環(huán)流。
案例:工廠中4-20mA控制回路,采用單端接地可減少50Hz工頻干擾。
短距離電纜
長(zhǎng)度限制:一般<500米(具體取決于系統(tǒng)電壓和接地電阻)。
原因:短距離下屏蔽層兩端電位差小,雙端接地必要性低,單端接地可簡(jiǎn)化施工。
單芯高壓電纜
典型應(yīng)用:110kV及以上單芯電纜。
原因:雙端接地會(huì)導(dǎo)致金屬護(hù)層形成閉合回路,產(chǎn)生環(huán)流(可達(dá)主電流5%-30%),引發(fā)護(hù)層發(fā)熱和能量損耗。單端接地(一端直接接地,另一端護(hù)層保護(hù)器接地)可限制環(huán)流。
案例:某220kV單芯電纜采用單端接地,護(hù)層環(huán)流從120A降至5A以下。
注意事項(xiàng)
懸空端處理:需用絕緣材料包裹懸空端,防止觸電或短路。
接地端選擇:優(yōu)先在干擾源側(cè)接地(如電機(jī)端),減少干擾傳入。
二、雙端接地:增強(qiáng)屏蔽,適用于高頻或長(zhǎng)距離場(chǎng)景
原理:屏蔽層兩端均接地,形成連續(xù)屏蔽層,有效反射和吸收高頻電磁波。
適用場(chǎng)景
典型應(yīng)用:通信電纜、射頻電纜(頻率>1MHz)。
原因:高頻下電磁干擾以電場(chǎng)耦合為主,雙端接地可提供低阻抗路徑,使干擾電流通過(guò)屏蔽層流入大地,減少對(duì)信號(hào)的影響。
案例:4G基站饋線采用雙端接地,屏蔽效能提升20dB以上。
長(zhǎng)距離電纜
長(zhǎng)度要求:一般>500米(具體取決于系統(tǒng)電壓和接地電阻)。
原因:長(zhǎng)距離下屏蔽層兩端電位差可能較大,雙端接地可平衡電位,避免單端接地時(shí)懸空端因靜電積累引發(fā)放電。
案例:跨廠區(qū)控制電纜(長(zhǎng)度1km)采用雙端接地,抗干擾能力顯著提升。
對(duì)稱電纜
典型應(yīng)用:雙絞線、同軸電纜。
原因:對(duì)稱結(jié)構(gòu)使雙端接地不會(huì)形成環(huán)流,同時(shí)增強(qiáng)屏蔽連續(xù)性。
案例:Cat6網(wǎng)絡(luò)線采用雙端接地,滿足千兆以太網(wǎng)抗干擾要求。
注意事項(xiàng)
接地電阻:兩端接地電阻需<4Ω(高壓系統(tǒng))或<10Ω(低壓系統(tǒng)),確保屏蔽層電位平衡。
接地線選擇:使用截面積≥2.5mm2的多股銅線,減少接地阻抗。
三、特殊場(chǎng)景下的優(yōu)化選擇
混合接地方式
適用場(chǎng)景:同一電纜中同時(shí)傳輸?shù)皖l和高頻信號(hào)。
方案:對(duì)低頻信號(hào)段采用單端接地,高頻信號(hào)段采用雙端接地,通過(guò)分段處理兼顧不同需求。
案例:變頻器輸出電纜,電機(jī)側(cè)單端接地(抑制低頻環(huán)流),變頻器側(cè)雙端接地(屏蔽高頻諧波)。
護(hù)層保護(hù)器接地
適用場(chǎng)景:?jiǎn)涡靖邏弘娎|需限制護(hù)層過(guò)電壓時(shí)。
方案:一端直接接地,另一端通過(guò)護(hù)層保護(hù)器接地,既限制環(huán)流又防止過(guò)電壓。
案例:110kV單芯電纜采用此方案,護(hù)層過(guò)電壓從3kV降至1.5kV以下。
四、選擇原則總結(jié)
| 選擇因素 | 單端接地 | 雙端接地 |
|---|---|---|
| 頻率 | 低頻(<1MHz) | 高頻(>1MHz) |
| 距離 | 短距離(<500米) | 長(zhǎng)距離(>500米) |
| 電纜類型 | 控制電纜、單芯高壓電纜 | 通信電纜、對(duì)稱電纜 |
| 主要優(yōu)勢(shì) | 抑制環(huán)流、簡(jiǎn)化施工 | 增強(qiáng)屏蔽、平衡電位 |
| 典型應(yīng)用 | 工廠控制回路、單芯高壓線路 | 基站饋線、跨廠區(qū)控制電纜 |
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