1. 屏蔽電纜技術特性

　　随着電力系統容量的增加和自動化(huà)水平的不斷提高，現(xiàn)在電力系統的二次設備已經廣泛的使用集成電路(lù)型或微機型的保護裝置，這(zhè)些(xiē)保護裝置的應用對提高系統的穩定運行是很有用的。但(dàn)是相應的也(yě)提出來(lái)一(yī)些(xiē)新(xīn)的問題。比如(rú)因為(wèi)微機保護裝置都是采用的電子(zǐ)元件，單片機來(lái)構成的，而它是運行在高電壓的環境下(xià)，這(zhè)就(jiù)有如(rú)何來(lái)抗電磁幹擾的問題。而以前的常規電磁式保護裝置受這(zhè)方面的影響就(jiù)不是很明顯。

　　因此在高壓變電所中，所有用于連接由開關(guān)場(chǎng)引入控制室繼電保護設備的電流、電壓和直流跳(tiào)閘等可能(néng)由開關(guān)場(chǎng)引入幹擾電壓到基于微電子(zǐ)器(qì)件的繼電保護的二次回路(lù)，都應采用帶屏蔽層的控制電纜。高壓變電所内為(wèi)抑制電磁幹擾而采用屏蔽控制電纜，其屏蔽層如(rú)何正确接地對降低(dī)外部電磁場(chǎng)對微機型二次設備的幹擾水平，起着重要作(zuò)用。

　　屏蔽控制電纜的幹擾源再外導線中電流産生(shēng)的磁通以虛線同心圓表示，這(zhè)些(xiē)磁通的一(yī)部分(fēn)包圍控制電纜芯和其屏蔽層（可近似認為(wèi)包圍這(zhè)兩種的磁通相等），稱為(wèi)幹擾磁通，如(rú)圖1（a）所示。它在電纜芯和屏蔽層中感生(shēng)一(yī)電勢Es。，産生(shēng)屏蔽層電流Is。，如(rú)圖1（b）所示。電勢Es。等于屏蔽層電流在屏蔽層電阻Rs和自感抗上(shàng)Xs的電壓降落，即：

Es。= Is。Rs+jIs。Xs

　　屏蔽層電流所産生(shēng)的磁通包圍着屏蔽層，也(yě)全部包圍着電纜芯，這(zhè)些(xiē)磁通和外導線産生(shēng)的幹擾磁通方向相反，故稱為(wèi)反向磁通，在圖1（a）中以實線同心圓表示。按電磁感應原理(lǐ)可知，在理(lǐ)想情況下(xià)，如(rú)果屏蔽層電阻為(wèi)零，這(zhè)種反向磁通可将幹擾磁通全部抵消，即反向磁通在電纜芯中産生(shēng)的互感電動勢Er。和幹擾磁通在電纜芯中感應的電動勢Es。大小相等，方向相反。設屏蔽層對電纜芯的互感抗為(wèi)Xm，則：

Er。=-jIs。Xm

　　因屏蔽層将電纜芯*包圍在内，故Xm=Xs。從上(shàng)式可看出，如(rú)果屏蔽層電阻Rs=0，則Es。=- Er。。但(dàn)是屏蔽層不可能(néng)沒有電阻，故幹擾磁通在電纜芯中感應的電動勢不能(néng)被抵消的部分(fēn)為(wèi)Es。+ Er。= Is。Rs，即與屏蔽層的電阻成正比。因此，要有效地消除電磁耦合的幹擾，就(jiù)必須采用電阻系數小的材料如(rú)銅、鋁等做成屏蔽層。

2.屏蔽控制電纜的接地

　　屏蔽電纜的平衡特性較差，因此良好(hǎo)(hǎo)的屏蔽完整性和良好(hǎo)(hǎo)的接地對屏蔽電纜來(lái)說(shuō)是非常重要的。屏蔽接地是為(wèi)防止電氣設備因受電磁幹擾，而影響其工作(zuò)或對其它設備造成電磁幹擾的屏蔽設備的接地。

　　采用帶屏蔽層的控制電纜，且屏蔽層在開關(guān)場(chǎng)和控制室兩端同時(shí)接地，是來(lái)通用的一(yī)種有效的二次回路(lù)抗電磁幹擾措施。由IEEE變電所專委會工作(zuò)組與繼電器(qì)環境分(fēn)專委會工作(zuò)組提出的“變電所中控制與低(dī)壓電纜系統的選擇和安裝"文件中，專門有一(yī)節“控制電纜的金(jīn)屬屏蔽能(néng)降低(dī)感應暫态電壓"談到相關(guān)問題：“推薦帶屏蔽的控制電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)開屏蔽将極大地降低(dī)屏蔽效率；如(rú)果屏蔽隻在一(yī)端接地，在非接地端的包皮對地将可能(néng)出現(xiàn)很高的暫态電壓。"控制電纜屏蔽層兩端接地的的優點是：

　　①當控制電纜為(wèi)母線暫态電流産生(shēng)的磁通所包圍時(shí)，在電纜的屏蔽層中将感應出屏蔽電流，由屏蔽電流産生(shēng)的磁通，将抵銷母線暫态電流産生(shēng)的磁通對電纜芯線的影響。假定屏蔽作(zuò)用理(lǐ)想，兩者共同作(zuò)用的結果，将使被屏蔽層*包圍的電纜芯線中的磁通為(wèi)零，屏蔽層形成了(le)一(yī)個(gè)理(lǐ)想的法拉第籠。這(zhè)也(yě)和帶有二次短路(lù)線圈的理(lǐ)想變壓器(qì)一(yī)樣，鐵芯中的磁通将為(wèi)零。當然，屏蔽層的屏蔽作(zuò)用，由于各種原因，不可能(néng)*理(lǐ)想，因此，被屏蔽的芯線在母線暫态電流的作(zuò)用下(xià)，仍然會感應出一(yī)定的電壓。

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

　　當雷電經避雷器(qì)注入地網，使變電所地網中的沖擊電流增大時(shí)，将産生(shēng)暫态的電位波動，同時(shí)地網的視(shì)在接地電阻也(yě)将暫時(shí)升高。對變電所地電位升 的測定結果說(shuō)明，與正常交流電阻相比，地電阻常常增大10倍以上(shàng)。當低(dī)壓控制電纜在上(shàng)述地電位升的附近敷設時(shí)，電纜電位的波動而受幹擾。因此，接地浪湧電流引入的地電位升将可能(néng)對低(dī)壓控制回路(lù)的絕緣配合帶來(lái)嚴重影響。

　　為(wèi)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暫态感應的數量，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)測定的電壓情況。測定了(le)兩種電纜屏蔽情況下(xià)的暫态電壓，一(yī)是無金(jīn)屬屏蔽的電纜，二是有金(jīn)屬屏蔽且兩端接地的電纜。試驗證明采用兩端接地的屏蔽電纜，可以将暫态感應電壓抑制為(wèi)原值的10以下(xià)，是降低(dī)幹擾電壓的一(yī)種有效措施。

3.高頻同軸電纜的接地

　　高頻同軸電纜回路(lù)與二次電壓電纜回路(lù)有一(yī)個(gè)重要不同點：一(yī)般控制回路(lù)用電纜的屏蔽層，專為(wèi)屏蔽而設置，必須在兩端接地，而高頻同軸電纜的屏蔽層則一(yī)身(shēn)而兼而任，除起屏蔽作(zuò)用外，同時(shí)又是高頻通道的回程導線。

　　高頻同軸電纜屏蔽層一(yī)點接地時(shí)，在隔離開關(guān)操作(zuò)空母線時(shí)，将暫态電磁場(chǎng)的能(néng)量通過連接在線路(lù)上(shàng)的設備直接耦合至二次回路(lù)，必然在另一(yī)端産生(shēng)高暫态電壓。在我國的情況，将在收發信機端子(zǐ)上(shàng)産生(shēng)高電壓，燒毀收發信機裏的元件。這(zhè)在我局的220KV平春站(zhàn)已出現(xiàn)過類似的情況，當時(shí)由于隻是在高頻同軸電纜屏蔽層一(yī)點接地，收發信機又是晶體(tǐ)管型的。隻要操作(zuò)隔離開關(guān)時(shí)，收發信機裏的元件就(jiù)會被燒毀，後來(lái)在操作(zuò)隔離開關(guān)時(shí)用記憶示波表在高頻同軸電纜上(shàng)測到有幾千伏的高暫态電壓，從而導緻收發信機被燒毀。後來(lái)我們将高頻同軸電纜屏蔽層兩點接地，在操作(zuò)隔離開關(guān)時(shí)，就(jiù)不在發生(shēng)類似的情況。

　　到收發信機端子(zǐ)的幹擾電壓，一(yī)是可能(néng)中斷收發信機的正常工作(zuò)，對保護通道說(shuō)來(lái)是一(yī)種危險的情況；如(rú)果幹擾電壓水平很高，會損害收發信機的部件，當然也(yě)不能(néng)允許。為(wèi)了(le)高頻保護的可靠工作(zuò)，因此高頻電纜應當在開關(guān)場(chǎng)和控制室兩端同時(shí)接地。而為(wèi)了(le)進一(yī)步降低(dī)兩端間(jiān)的地電位差，和盡可能(néng)降低(dī)屏蔽層兩端間(jiān)因兩端接地而引入的由通過屏蔽電流引起的電壓降，又規定與同軸電纜并聯敷設近鄰的100mm2粗銅導線。

4.結論

　　屏蔽電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(shí)，屏蔽層電壓為(wèi)零，可顯著減少靜電感應電壓；兩端接地使電磁感應在屏蔽層上(shàng)産生(shēng)一(yī)個(gè)感應縱向電流，該電流産生(shēng)一(yī)個(gè)與主幹擾相反的二次場(chǎng)，抵消主幹繞場(chǎng)的作(zuò)用，顯著降低(dī)磁場(chǎng)耦合感應電壓，可将感應電壓降到不接地時(shí)感應電壓的1以下(xià)。

　　屏蔽電纜的屏蔽層兩端接地存在以下(xià)兩個(gè)問題：

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

　　②當屏蔽層内流過電流時(shí)，對每個(gè)芯線将産生(shēng)幹擾信号，但(dàn)電纜芯所在回路(lù)為(wèi)強電回路(lù)因而屏蔽層電流産生(shēng)的幹擾信号影響較小。

　　但(dàn)對應用于繼電保護和自動裝置回路(lù)的屏蔽電纜，由于其輸入和輸出均有一(yī)端在開關(guān)場(chǎng)的高壓或超高壓環境中，電磁感應幹擾是主要矛盾，防止暫态過電壓，故繼電保護和自動裝置規程規定屏蔽層宜在兩端接地。