摘要：自动化控制系统信号电缆运行的过程中，很容易受到雷电电磁脉冲的干扰，严重影响运行稳定性以及可靠性，所以，为了促进自动化控制系统信号电缆的可靠运行，需要设计较为完善的屏蔽方案，利用单端屏蔽接地以及双端屏蔽接地的方式，促进自动化控制系统信号电缆屏蔽工作的严格落实，满足目前的运行管理需求，确保维护自动化控制系统的运行安全性以及可靠性，为其后续使用夯实基础。
关键词：自动化控制系统；信号电缆；屏蔽方案
通常情况下，线缆运行中会在雷电电磁脉冲干扰的影响之下出现严重的问题，主要含括闪电经典、电磁以及电涌等影响因素，如若不能科学屏蔽此类干扰，将会诱发严重的安全事故，导致自动化控制系统的运行安全性以及可靠性降低，无法满足当前的管理需求。所以，为了促进自动化控制系统合理运行，应制定完善的信号电缆屏蔽方案，提升屏蔽接地的应用效果，满足当前的发展需求。
一、雷电电磁脉冲干扰信号电缆危害分析
（一）闪电方面的静电危害
在线缆位置在雷云、大地之间的电场中央时，架空金属信号线缆中就会出现感应聚集以及雷云下部分的电荷极性相反的电荷，数量很多，在雷云发生放电现象的时候，会形成电荷的迅速中和作用，使得放电之后的雷云、大地之间的相关电场全部消除，但是，线缆中的电荷尚未及时流散，很容易诱发对地电位迅速升高的问题，如若不能保证线缆接地的准确性，导致与接地相互连接的电缆设备受到静电的影响，出现感应电压的破坏性问题。
（二）闪电方面的电磁危害
一般情况下，雷电流的幅值以及相关陡度很高，放电通道的外部空间结构也会出现变化幅度较高的电磁场，而其中的信号线存在电动势，或者闭合回路线路中出现了感应电流，导致相互连接的设备受到损害。如若回路线路中有某些部分解除不良，也会诱发局部发热问题或是放电问题，甚至会导致周围的易燃物品燃烧、易爆物品爆炸等，危险性较高。（三）闪电方面的电泳危害
雷电电磁脉冲的产生，会于信号线缆上面形成雷电电压的感应作用，而线缆上面会含括电容以及电感，在雷电波方面，传输速度很慢。与此同时，在不同参数连接段以及端点方面，在雷电波的传输会形成不同的波阻抗变化，出现反射现象亦或是折射的现象，如若波阻抗的突变区域中如若电压逐渐升高，就会在感性、阻性以及容性耦合器等系统沿着信号线结构侵入其中，导致设备受到损害，严重的甚至失灵。
二、自动化控制系统信号电缆屏蔽方案
在自动化控制系统信号电缆运行维护方面，为更好的解决目前面临问题，需编制完善的屏蔽方案，采用科学化以及合理化的屏蔽方式开展工作，充分发挥屏蔽方面的积极作用。
（一）单端屏蔽接地方案的应用
在自动化控制系统运行阶段，监测控制设备通常会在中心控制室之内安装，而仪表以及传感器等都会在室外安装，屏蔽电缆在各类设备中呈现出连接的作用。在系统运行中，通常情况下，屏蔽层接地会采用单端的接地方法进行连接。详细的连接情况见图1，屏蔽层会在室内一侧接地，并且与室外接地网呈现相互独立的状态。
图1.屏蔽层状况
当控制室有雷电干扰，电流就会流入到地网中，Ra出现高电位，使得与地网相互连接的机械设备外壳、屏蔽层等电位逐渐抬高，在此期间，信号线的电位为零，存在暂时的过电压，此类高电位就会沿着屏蔽层进入到室外的设备。而信号线与相关的屏蔽层分布电容比仪表器件、接地设备的零散电容高，所以，暂时的高电位会在耦合方式的支持下，进入信号线，使得设备受到损害。
如若室外出现雷电反应，Rb就会出现高电位，与相关地网相互连接的设备外壳电位逐渐增加，此时的信号线屏蔽层尚未处于接地状态，过电压也会导致信号线与设备外壳绝缘出现击穿的现象，导致室外的机械设备受到损害。
当屏蔽层于控制室一侧接地的时候，地网与室外的相关设备会有机整合成为一体，那么，屏蔽层以及芯线之间的分布电容会高于芯线与两端机械设备的杂散电容，主要受到屏蔽层高频干扰因素的影响，导致芯线电压小于对地电压，在此期间芯线以及设备会受到过电压的影响。如若雷电的电流经过相关的连接导体，那么，芯线与机械设备器件、接地电位差就会受到导体电阻、自感、互感以及磁通因素的影响。可以发现，在电缆与地网相互紧密连接的过程中，环路磁通近乎为零，那么就会导致芯线与设备器件的电压降低。
在实际工作中信号电缆数量很多，一般情况下不能使得所有电缆与地网之间紧密的衔接，存在感应电压的问题。加之雷电的电流陡度很高，所以仍然会出现很高的感应电压，对设备造成破坏性影响。
（二）双端的屏蔽接地方案
①在屏蔽层双端接地之后，雷电的电磁脉冲会导致信号线受到影响。主要因为在双端接地方案应用的过程中，外界电磁场很可能导致屏蔽层受到影响，出现感应电流，有利于对感应电压形成降低作用，抵消电磁场的干扰。因此，在屏蔽层设计工作中，创建双端接地的方案，能够促进信号线路的有效运行，预防信号的电磁屏蔽感应。②采用双端接地方案，会出现低频干扰的问题，应筛选最佳的措施解决问题。一般情况下，使用双端接地方式，屏蔽层与地面之间可能出现回路，如若产生低频干扰问题，将会导致信号线受到严重的影响，无法正常运行。经过研究可以得知，大地杂散的电流可能对信号线产生低频干扰，而在控制系统运行阶段，控制室会接收到室外传输的模拟信号，缺乏一定的抗干扰能力，即使1伏的干扰电压，也很容易诱发零点漂移，亦或是出现传输误差问题。但是，在自动化系统运行工作中，室外的机械设备遭受雷电的冲击发生率，比低频干扰问题的发生率高很多，所以，为了更好的预防雷电带来的影响，需要合理的采用双端屏蔽方案，并设计完善的处理方案进行低频干扰的预防。例如：在信号线路的金属套两端设置相关的接地系统，而在内层屏蔽信号线处理工作中，可以使用单端接地的方式，除了能够提升干扰保护效果之外，还能有效的预防线路受到电磁脉冲的影响，提升系统的运行效果，发挥控制模式的积极作用。
（三）建议与意见
对于双端的屏蔽方案而言，有利于形成信号线的电磁屏蔽作用，预防雷电电磁脉冲所导致的机械设备损害问题，但是，如若周围存在杂散电流过多，那么屏蔽层就很容易出现低频干扰的现象，导致芯线的信号处理受到影响，自动控制系统的运行效果降低。因此，在未来发展的过程中，要想更好的使用双端屏蔽方案，就要做好金属管接地处理或是双层屏蔽处理工作，也就是在外层屏蔽方面利用双端接地方式，内层屏蔽方面利用单端的接地方式，实现高标准的控制目的。
结语：
自动化控制系统信号电缆屏蔽方案实际设计工作中，需要结合目前的运行状况，正确使用单端或是双端的屏蔽方案，为了提升雷电电磁脉冲的合理应对，应科学的使用双端类型屏蔽方案。
参考文献：
[1]吴晓林.自动化控制系统信号电缆屏蔽方案探讨[J].山东工业技术，2017（16）：171.
[2]吴晓林.自动化控制系统信号电缆屏蔽方案探讨[J].山东工业技术，2017（16）.
论文作者:孙阳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/4/22
标签：屏蔽论文; 雷电论文; 信号论文; 方案论文; 信号线论文; 电缆论文; 干扰论文; 《电力设备》2018年第31期论文;