屏蔽线如何接地-- 仅供现场交流用

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屏蔽的作用是将电磁场噪声源与敏感设备隔离,切断噪声源的传播路径。屏蔽分为主动 

屏蔽和被动屏蔽,主动屏蔽目的是为了防止噪声源向外辐射,是对噪声源的屏蔽;被动屏蔽 

目的是为了防止敏感设备遭到噪声源的干扰,是对敏感设备的屏蔽。  

 屏蔽电缆的屏蔽层主要由铜、铝等非磁性材料制成,并且厚度很薄,远小于使用频率上 

金属材料的集肤深度,屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收而 

产生的,而是由于屏蔽层的接地产生的,接地的形式不同将直接影响屏蔽效果。对于电场、 

磁场屏蔽层的接地方式不同。可采用不接地、单端接地或双端接地 总结: 

 

 单端接地:  

1)   屏蔽电缆的单端接地对于避免低频电场的干扰是有帮助的。或者说它能够避免     

        波长 λ 远远大于电缆长度 L 的频率干扰。L<λ /20  2)   电缆屏蔽层单端接地能够避免屏蔽层上的低频电流噪声。 这种电流在内部导    

        致共模干扰电压并且有可能干扰模拟量设备。   

    3) 屏蔽层的单端接地对于那些对低频干扰敏感的电路(模拟量电路)来说是可取            的。  

4) 连续测量值的上下波动和永久偏差表示有低频干扰。

 

 双端接地:  

1)   确保到电控柜或者插头(圆形接触)的连接经过一个大的导电区域 (低感应系 

数)。选择金属在金属上比非金属在非金属上要好。  

2)   由于有些模拟量模块使用了脉冲技术(例如:处理器和 A/D 转换器集成在同一模 

块中),建议将模拟量信号彼此间屏蔽,确保正确的等电位连接,只有在这种情 况下进行双端接地。  

3)    通常金属箔屏蔽层的传输阻抗远远大于铜编织线的屏蔽层,其效果相差 510 ,  

4)    偶尔的功能失灵表明有高频干扰。 这是导线等电位连接无法消除的。

5)    除去电缆的端点以外,屏蔽层多点接地是有利的。

6)    不要将屏蔽层接在插针上,避免“猪尾巴”现象。  

7)    要时刻注意屏蔽层的并联阻抗应该小于自身阻抗的 1/10。电缆桥架、机械框架、其它屏蔽层或者其它并行电缆都能够使系统作到等电位。  

8) 

8)   如果当屏蔽层双端接地时电缆屏蔽层发热,或者屏蔽层碰到电控柜外壳或者屏蔽 

总线时打火,说明等电位连接不可靠。  

 

(3)采用有屏蔽层的传输电缆是减少电磁干扰的一项基本措施。过去有些设计规定要求:信号传输电缆的屏蔽层,一般应在控制室的接地汇流排处接地,不应浮空或重复接地。即采用单端接地方式,但这种接地方式存在缺陷。  

 

  传输电缆屏蔽层仅一端做接地而另一端悬浮时,它只能防静电感应,防不了因磁场强度变化所感应的干扰电压。为减少屏蔽层内芯线上的感应电压,在有些弱电设备的技术要求屏蔽层仅一端做了接地连接的情况下,应采用有绝缘层隔开的双层屏蔽电缆,其外层屏蔽层至少应在两端做接地连接。这样,外屏蔽层与其它同样做了接地连接的导体构成环路,感应出一电流,因此产生降低源磁场强度的磁通,从而基本上抵消掉没有外屏蔽层时所感应的电压。最新修订的国家标准GB50057-2000版,第(6.3.1)条中已肯定了这种做法:"当系统要求只在一端做等电位联结时,应采用两层屏蔽,外层屏蔽按前述要求处理。

 

单端接地的说法:   

屏蔽层抗干扰的机能原理基本是这样的:干扰源和接收端等效成电容的两极。一边有电压波动会通过电容感应到另一端。插入接地的中间层(就是屏蔽层)破坏此等效电容,从而切断干扰通路。  

而两头接地会造成两边电势不等,电势不等时会有很大的电流(地电流环路)造成屏蔽机能损坏。  

终于找到正确解释了,具体接法如下:  

------------------------------------------- 请注意:两层屏蔽应是相互绝缘隔离型屏蔽!如没有彼此绝缘仍应视为单层屏蔽!  

    最外层屏蔽两端接地是由于引入的电位差而感应出电流,因此产生降低源磁场强度的磁通,从而基本上抵消掉没有外屏蔽层时所感应的电压; 

而最内层屏蔽一端接地,由于没有电位差,仅用于一般防静电感应。下面的规范是最好的佐证!   GB 50217-1994电力工程电缆设计规范》——3.6.8 控制电缆金属屏蔽的接地方式,

 

应符合下列规定:     

1)计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层,不得构成两点或多点接地,宜用集中式一点接地。 

2)除(1)项等需要一点接地情况外的控制电缆屏蔽层,当电磁感应的干扰较大,宜     采用两点接地;静电感应的干扰较大,可用一点接地。 

 

双重屏蔽或复合式总屏蔽,宜对内、外屏蔽分用一点,两点接地。  

(3)两点接地的选择,还宜考虑在暂态电流作用下屏蔽层不致被烧熔。 

 

    GB50057-2000建筑物防雷设计规范》——第6.3.1条规定:……当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端等电位连接,当系统要求只在一端做等电位连接时,应采用两层屏蔽,外层屏蔽按前述要求处理。   

其原理是:1.单层屏蔽一端接地,不形成电位差,一般用于防静电感应。2.双层屏蔽,最外层屏蔽两端接

 

地,内层屏蔽一端等电位接地。此时,外层屏蔽由于电位差而感应出电流,因此产生降低源磁场强度的磁通,从而基本上抵消掉没有外屏蔽层时所感应的电压。   

如果是防止静电干扰,必须单点接地,不论是一层还是二层屏蔽。因为单点接地的静电放电速度是最快的。   但是,以下两种情况除外:    

  1、外部有强电流干扰,单点接地无法满足静电的最快放电。 

  如果接地线截面积很大,能够保证静电最快放电的话,同样也要单点接地。当然了,真是那样,也没有必要选择两层屏蔽。 

  否则,必须两层屏蔽,外层屏蔽主要是减少干扰强度,不是消除干扰,这时必须多点接地,虽然放不完,但必须尽快减弱,要减弱,多点接地是最佳选择。 

  比如,企业中的电缆桥架其实就是外屏蔽层,它是必须多点接地的,第一道防线,减小干扰源的强度。   内层屏蔽层(其实,大家不会买双层的电缆,一般是外层就是电缆桥架,内层才是屏蔽电缆的屏蔽层)必须单点接地,因为外部强度已经减少,尽快放电,消除干扰才是内层的目的。       

  2、外部电击和防雷等安全的要求。 

  这种情况必须要两层防护,外层不是用来消除干扰的,是出于安全的考虑的,保证人身和设备安全的,必须多点接地。内层才是防止干扰的,所以必须单点接地。 

 动力电缆线两边接地,电机端的PE必然要接在驱动端的PE上,并最终接入机箱内的大地汇流排。   

 信号线则需要区别情况对待,一般而言模拟信号主张单端接地,以避免双端接地时,地电势不同引发的地电流影响信号;   

 数字信号或差分信号主张双端接地,只是过大的地电流也同样可能影响信号。   

 所以个人以为,无论是单端还是双端,原则是死的,实效才是目的,需以能解决现场问题和设备的稳定可靠运行为重,因此往往只能灵活处置。

 对信号线: 

 单端屏蔽接地只能衰减低频干扰。在下列情况建议单端接地:  1、不允许安装等电位导体  2、传送模拟信号时  3、使用静态屏蔽时   

 双端屏蔽接地能很好的抑制高频干扰。但是如果两个接地点之间电位差可能造成等电位电流流过两端连接的屏蔽层。这时就应该在两个接地点之间另外安装一个等电位导体。     

 变频器的动力电缆要双端接地。 

双端屏蔽接地能很好的抑制高频干扰。但是如果两个接地点之间电位差可能造成等电位电流流过两端连接的屏蔽层。这时就应该在两个接地点之间另外安装一个等电位导体。 

 那么此时等电位电流会从接口芯片上流过,极易导致接口芯片烧毁。通常屏蔽层可以承受电位电流,但是接口芯片不可以!!

 

 

 

 

 

在确定是单端还是双端前,你确认这个电机的外壳是连接PE线的。
如果已经连接电机PE到系统PE端,则采用单端。这个单端屏蔽接地处是编码器连接到测速模块处,编码器处悬空。原因是电机的外壳与PE连接时,多少仍然会存在电位差,这个电位差可能会通过编码器处的屏蔽连接干扰到信号。所以建议采用单端接地的方式,接地点选择在编码器连接电缆的模块侧。如果电机侧与模块侧不存在电位差,则可以采用双端接地的方式。

 

在确定是单端还是双端前,你确认这个电机的外壳是连接PE线的。
如果已经连接电机PE到系统PE端,则采用单端。这个单端屏蔽接地处是编码器连接到测速模块处,编码器处悬空。原因是电机的外壳与PE连接时,多少仍然会存在电位差,这个电位差可能会通过编码器处的屏蔽连接干扰到信号。所以建议采用单端接地的方式,接地点选择在编码器连接电缆的模块侧。如果电机侧与模块侧不存在电位差,则可以采用双端接地的方式。

 

 

单端接地(接收端接地或信号发送端接地),双端接地,不接地悬浮,双屏蔽一边接一层屏蔽,或双屏蔽内层单边接地,外层两边接地,什么都有可能,不是没有理论可讲,而是现场其他设备不都是按理论的,只有实践去了解,在某种情况下,其中一种接地方法要好一些罢了。在我做的水利项目中,很多是编码器自带的屏蔽线就地接地,而信号连接线屏蔽在接收端接地,屏蔽在中间是断开的。而在伺服系统,理论上是双屏蔽,内层接收端接地,外层两边接地较好一些(两层屏蔽线相当于一个电容,较高频率的杂波被吸收并在两层屏蔽层之间就导走了,如果两边有电势差,在内层屏蔽作用下也被吸收),这也就只是理论。

 

 

 

 

一端端接地,一般在控制柜端接地!
 对控制电缆屏蔽层两端接地。屏蔽层能降低感应过电压的能力主要是基于屏蔽层电流产生的磁场对干扰电流产生的磁场的抵消作用。采用屏蔽层两端接地,是因为在短路电流、雷电流通过时,由于大短路电流、雷电流作用时间很短,所以不易烧毁屏蔽层。若屏蔽层一端接地,没有电流回路,但其防止过电压和抗干扰能力都很低,因而屏蔽层无法取得良好的屏蔽效果。整改措施:一是,控制电缆带屏蔽层,将屏蔽层在开关场与控制室同时接地,通信电缆的屏蔽层也应正确可靠相连接地;二是,为二次设备和二次电缆敷设专用接地铜排,尽量消除地电位差干扰;三,变电站所有开关量输入输出触点都采用专用的光电隔离。
 一言概之,动力电缆两端接地,控制信号线一端接地。
 例如:为防止PLC和变频器之间的控制信号线受空间电磁场的干扰,可在这些控制信号线的外层接屏蔽线,以提高系统的抗干扰能力。此种接线一定要注意,对屏蔽的接地点只能选取一点。不管是在PLC一边,还是在变频器的一边。一般选在信号接收端,即变频器一边。这样,可提高系统的抗干扰能力。如果屏蔽线在两端都接地,会使屏蔽线上有电流流过,不但不能提高系统的抗干扰的能力,反而会加重外界对PLC的干扰。

 控制电缆要看监理和甲方的要求 
 一般要求高些就是把线芯从屏蔽中抽出屏蔽留下编成辫子用胶带缠绕或套上塑料套然后每一根电缆屏蔽压接一个接地端子

 

 

 

最佳答案

单端接地是 旋转编码器的屏蔽电缆只在一端接地。
不接地没有屏蔽作用,会对编码器信号产生干扰。

两端的接地点会存在电位差,有电位差就会有微弱电流,使屏蔽层实际上变成了接地线。两端接地的屏蔽线工作于高频干扰较为严重地工作现场,会因屏蔽层和内部信号线间形成的线电容耦合到信号回路,严重的将影响信号误判。 各种调速器和PLC说明中都明确要求:信号线屏蔽线必须单端接地,并且接地端应该在控制器这一侧。

参照以下标准:

GB 50217-1994《电力工程电缆设计规范》第3.6.8 控制电缆金属屏蔽的接地方式,应符合下列规定:

1)计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层,不得构成两点或多点接地,宜用集中式一点接地。

2)除(1)项等需要一点接地情况外的控制电缆屏蔽层,当电磁感应的干扰较大,宜采用两点接地;静电感应的干扰较大,可用一点接地。双重屏蔽或复合式总屏蔽,宜对内、外屏蔽分用一点,两点接地。

3)两点接地的选择,还宜考虑在暂态电流作用下屏蔽层不致被烧熔。

GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》第6.3.1条规定:……当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端等电位连接,当系统要求只在一端做等电位连接时,应采用两层屏蔽,外层屏蔽按前述要求处理。

关于防止静电积累和静电干扰的问题:

防止静电干扰,必须单点接地,不论是一层还是二层屏蔽。因为单点接地的静电放电速度是最快的。
但是,以下两种情况除外:

1、外部有强电流干扰,单点接地无法满足静电的最快放电。

如果接地线截面积很大,能够保证静电最快放电的话,同样也要单点接地。当然了,真是那样,也没有必要选择两层屏蔽。否则,必须两层屏蔽,外层屏蔽主要是减少干扰强度,不是消除干扰,这时必须多点接地,虽然放不完,但必须尽快减弱,要减弱,多点接地是最佳选择。

2、外部电击和防雷等安全的要求。

这种情况必须要两层防护,外层不是用来消除干扰的,是出于安全的考虑的,保证人身和设备安全的,必须多点接地。内层才是防止干扰的,所以必须单点接地

 

 

屏蔽接地通常采用两种方式来处理:屏蔽层单端接地和屏蔽层双端接地。① 屏蔽层单端接地是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地,另一端不接地或通过保护接地。
在屏蔽层单端接地情况下,非接地端的金属屏蔽层对地之间有感应电压存在,感应电压与电缆的长度成正比,但屏蔽层无电势环流通过。单端接地就是利用抑制电势电位差达到消除电磁干扰的目的。
这种接地方式适合长度较短的线路,电缆长度所对应的感应电压不能超过安全电压。静电感应电压的存在将影响电路信号的稳定,有时可能会形成天线效应。
② 双端接地是将屏蔽电缆的金属屏蔽层的两端均连接接地。
在屏蔽层双端接地情况下,金属屏蔽层不会产生感应电压,但金属屏蔽层受干扰磁通影响将产生屏蔽环流通过,如果地点A和地点B的电势不相等,将形成很大的电势环流,环流会对信号产生抵消衰减效果。
动力电缆线两边接地,电机端的PE必然要接在驱动端的PE上,并最终接入机箱内的大地汇流排。

信号线则需要区别情况对待,一般而言模拟信号主张单端接地,以避免双端接地时,地电势不同引发的地电流影响信号;

数字信号或差分信号主张双端接地,只是过大的地电流也同样可能影响信号。

所以个人以为,无论是单端还是双端,原则是死的,实效才是目的,需以能解决现场问题和设备的稳定可靠运行为重,因此往往只能灵活处置。
单端接地。
如果是两端接地,由于两个接地端可能存在电位差,反而会产生干扰。
一般要求是2端接地,然而2端接地要看现场条件,如果现场条件恶劣,会在2端形成感应电压,从而有了感应电流,容易干扰,当然,对模拟量干扰严重,故此时即要单端接地。
高频双端接地如编码器,开关量等,低频单端接地如模拟量等。
单端接地不存在接地电位差的问题,可减少接地干扰。
屏蔽线的接地有三种情况,即:单端接地方式、两端接地方式、屏蔽层悬浮。

 

(1)单端接地方式:假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线,流过负载电阻RL之后,再通过屏蔽层返回信号源。因为i1与i2大小相等方向相反,所以它们产生的磁场干扰相互抵消。这是一个很好的抑制磁场干扰的措施。同时它也是一个很好的抵制磁场耦合干扰的措施。

(2)两端接地方式:由于屏蔽层上流过的电流是i2与地环电流iG的迭加,所以它不能完全抵消信号电流所产生的磁场干扰。因此,它抑制磁场耦合干扰的能力也比单端接地方式差。单端接地方式与两端接地方式都有屏蔽电场耦合干扰作用。

(3)3)屏蔽层悬浮:只有屏蔽电场耦合干扰能力,而无抑制磁场耦合干扰能力。

(4)
对于单端接地,是变送器端接地


1、先说独立地线。所谓的独立地线,顾名思义,就是为本系统单独设置的地线,它必须是通过对地电阻测量合格的地线。那么什么是合格地线呢?他的对地电阻的标准是多少?这有国标决定,对于计算机系统的接地地线标准,应该是小于4欧姆。这个独立的地,接变频器PE、现场的电机外壳、所有导电金属相关柜体、机体外壳。
2、再说等电位。所谓的等电位,就是安装接线的这个系统所有物体的金属外壳,用导电体大面积连接一片。面积越大,抗干扰的效果越好。从抗干扰的效果看,等电位的处理,优于单独接地的效果。接独立地,是在等电位的基础上实施的,因为,根据一点接地的原则,那个独立地是接在整个系统的什么位置也很关键。要视现场的具体情况而定。原则是,独立地线的“入地点”接在系统所有壳体、物体的金属表面积最大的地方。等电位包括了所有电缆频蔽层的金属导体连接。
3、最后一条说的是信号地。信号地为了不混淆大地的概念,所以称“参考电位”。它是信号的参考电位,在西门子的装置里称作M。所以它不能与PE、大地连接。信号地----参考电位,必须与“大地”悬浮。
最后需要强调的是,“一点接地”,千万不要狭义的理解为一个螺丝栓点,那样的话就大错特错了。关键是要理解西门子的传动装置手册中EMC有关章节描述的“大面积连接”。什么叫大面积连接,就是接地的导体、导线其表面积越大越好。因为干扰的噪声信号,都具有“肌肤效应”,集中在导体的表面,所以,等电位的导体,表面积越大,越利于干扰噪声的吸收。一点接地,要广义的理解。一个大的导体也可以看成一个节点,汇集一点,就是可以在这个导体上的任何部位接地,这样,噪声会有利于在这个导体的表面被吸收。如果汇集一个螺栓点,这种效果就没有了。
双端接地,可能导致屏蔽线上走电流,甚至大电流的可能,只要有电流就产生磁场了,不利于屏蔽
所以基本上 都是单端接地。 
但是如果两个系统全部是 浮地 系统,则无所谓了,可以双端接地的。
比如,编码器的屏蔽线怎么接?这个在西门子的手册里已经明确的讲了呀。对于数字信号线的屏蔽就是双端接地。如果说按照此规范接地了,还有干扰编码器信号问题,那一定不是接屏蔽所能解决的,一定还有别的问题。比如,编码器的机械连接问题、编码器信号线与外壳有耦合问题(信号线碰壳或参考电位碰壳)等等问题。关于两端接地点有电位差的问题,那就是等电位没做好,也是EMC基本准则问题的处理不好。这些都应该在安装布线的时候认真做的工作。
我记得以前在与西门子的工程师交流使用西门子的传动控制器问题时,他们特别的强调现场安装的等电位问题。说这个等电位甚至比接地还重要(这对抗干扰而言)。何谓定电位?说白了,就是把现场与传动控制系统有关的一切装置的金属外壳,用导体大面积连接在一起。让所有的机柜、机箱、操作台、主机等等电位相等。然后在此基础上,找一个最大面积的导体,做接地点,将其接大地。我想这个做对了,做好了,再把信号线屏蔽按规则接地,应该就OK了。
另外,上面有说模拟量的信号线屏蔽接法,单端接地。这个正确。就这么接。前面有人说,这么接了,不管用,无效果。那一定不是接地所能解决的问题了。你可以用示波器看看你的信号地(此时),他一定是一颗很粗很粗的线,地线上的噪声很多。模拟量的干扰噪声有两种,一种是共模噪声,一种是差模噪声。在接地不管用的时候,不要以为接地没用,还是要按规则接好,然后尝试用电容滤波,硬件的和软件的滤波+屏蔽层单端接地。你会收到很好的效果。另外还可以尝试磁环的滤波等等。
总之,上述的方法都是众所周知的基础,有人不信,所以总是被干扰搞得精疲力尽,无所适从。问题的关键不是接地管不管用,而是你的干扰通道来自何方?你的干扰源属性是什么?搞不清敌情怎么应对?瞎猫碰死耗子或者饿虎扑食的采取措施,都是盲目的。应该首先搞清楚干扰源的性质,再做有针对性的处理,才是有的放矢的;才是可取的。
针对EMC的准则,不要不信,要认真去做、去遵守。然后有了问题再去确认它的属性,针对性加以解决

 

2020年4月8日 14:29
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