（国网北京经济技术研究院 北京 102209）
摘要：控制电缆屏蔽层的接地方式，一直是各建设单位及设计单位争论的热点问题。对于变电站及发电厂，有自主控室或网控室接至高压开关场的控制电缆，也有自DCS盘柜接至高压开关场、主控或网控保护盘、变压器以及高、低压开关柜的控制电缆，各类控制电缆作用不同，所处的电磁环境各异，因此，屏蔽层的接地方式也不应一概而论。本文研究了发电厂内控制电缆屏蔽层的几种不同接地方式，并结合国网能源哈密电厂调试过程中遇到的问题，分析得出了不同类型控制电缆屏蔽层的推荐接地方式。
关键词：控制电缆；屏蔽层；接地
Study of Grounding Method for Control Cable Shielding Layer in Power Plant
XU Ying
（State Power Economic Research Institute，Beijing，102209）
Abstract：Grounding method for control cable shielding layer has always been the hot issue arguing by the electrical engineering community.For substations and power plants，there are various types of control cable.Some control cables are used to connect the control panels in main control room or network control room and the equipments in high voltage switchyard.Some control cables are laid from DCS panels to high voltage switches，control panels in main control room or network control room，transformers，high voltage cabinets and low voltage cabinets.Different control cables have different functions and each cable is in its own electromagnetic environment.So the grounding method for control cable shielding layer should be considered respectively.In this article，grounding method for control cable shielding layer have been presented.Considering the problems appeared in the debugging process of Hami Power Plant，proper grounding methods for shielding layer of different types of control cable in power plant are discussed and recommend.
Keyword：control cable，shielding layer，grounding
0 引言
在国网能源哈密电厂系统调试期间，多次出现低压电动机无故误启或误停的状况，甚至出现交流接触器一旦送电就自动合闸并反复跳合的情况，导致低压配电盘柜无法送电的情况。在整个系统的问题排查中，排除了电缆接线错误及DCS指令错误等情况，于是，控制指令电缆屏蔽层的接地方式成为关注的焦点。
本文结合工程相关的设计、验收规范中关于电缆屏蔽层接地的要求，对比了常见的几种屏蔽层接地方式的特点，针对国网能源哈密电厂系统调试期间出现的实际问题，进行了充分分析，并结合现场试验及结果，提出了不同类型控制电缆的推荐接地方式，可以有效避免同类事故的发生。
1 控制电缆屏蔽层的接地方式
一般来说，为了保证系统和设备的安全，控制电缆的屏蔽层均需要接地，接地方式分为一端接地和两端接地两种。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆屏蔽层在一端接地的情况下，非接地端与地之间存在感应电压，但屏蔽层内无环流通过，此种接地方式可以有效的消除电磁干扰。若屏蔽层采用双端接地，屏蔽层中不会产生感应电压，但当外部有电磁干扰时，会在屏蔽层内形成环流，从而使信号衰减甚至抵消。
对于双屏蔽层电缆，一般采用外屏蔽层两端接地，内屏蔽层一端接地，且内屏蔽层接地点应先与外屏蔽层可靠焊接后再引出至保护盘或终端设备的接地铜排上。对于双屏蔽层电缆的接地方式，各规范的规定比较统一，所以本文把讨论重点放在最常见的单屏蔽层电缆的接地方式上。
根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》、《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求，以及《华北电网继电保护基建工程验收规范》等相关规范中的要求，电气控制电缆屏蔽层必须两端接地。《电缆设计规范》中规定，当电磁感应较大时，宜采用两点接地；当静电感应较大时，可采用一点接地。两点接地的选择，还应保证暂态电流作用下屏蔽层不被烧熔。
在实际工程中，对电气控制电缆的屏蔽层进行两端接地还是一端接地值得根据工程情况做进一步商榷和探讨。
2 发电厂控制用电缆屏蔽层接地方式
结合国网能源哈密电厂多台机组的安装实践，对发电厂内控制电缆屏蔽层的接地方式提出了以下建议：从主控室或网控室到升压站的控制电缆屏蔽层必须为两端接地；但在主厂房内敷设的控制电缆屏蔽层最好为单端接地。其理由如下：从防止暂态过电压来看，屏蔽层应采用两点接地的方式，因为两点接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流，该电流产生一个与主干扰相反的二次场，抵消主干扰场的作用。使干扰电压降低。从主控室到升压站的控制电缆，由于其输入和输出均有一端在开关场的高压或超高压环境中，电磁感应干扰是主要矛盾，且电缆芯所在回路为强电回路因而屏蔽层电流产生的干扰信号影响较小。所以必须采用两点接地的方式。
但是，两点接地存在两个问题：其一，当接地网上出现短路电流或雷击电流时，可能引起电缆屏蔽层两点电位不同，从而导致屏蔽层内有较大电流流过，烧毁屏蔽层。其二，当屏蔽层内流过电流时，对每个芯线将产生干扰信号。所以对敷设在主厂房内的电气控制电缆，电磁感应干扰比较而言矛盾不突出。而两点接地产生的屏蔽层电流对芯线产生的干扰有可能使装置误动。故推荐采用屏蔽层一点接地的方式。
3 发电厂保护用电缆屏蔽层接地方式
考虑保护的灵敏度和保护动作的准确性，对于发电厂内的保护电缆，其屏蔽层的推荐接地方式如下：主控室或网控室至高压开关场的继电保护用控制电缆，其屏蔽层应在高压开关场和控制室内两端接地。在控制室内，屏蔽层宜接于保护屏内的接地铜排上；在开关场，屏蔽层应在与高压设备有一定距离的端子箱内接地。互感器每相的二次回路经两芯屏蔽电缆从高压箱体引至端子箱，该电缆屏蔽层在高压箱体和端子箱两端接地。当存在瓦斯继电器到中间端子箱的过渡时，瓦斯继电器到端子箱的控制电缆屏蔽层必须两端接地，端子箱再到保护屏的控制电缆屏蔽层也必须两端接地。
主厂房内继电保护电缆，其屏蔽层应在就地设备端子箱和主控保护盘内进行两端接地；另外，用于主厂房内其他部分的保护电缆屏蔽层，亦应采用两端接地：如高压配电柜—低压配电柜、PC柜—MCC柜、高低压配电柜—就地控制箱之间的保护电缆屏蔽层。
4 至DCS的控制电缆屏蔽层接地方式
高压开关场、主控和网控保护盘、变压器以及高、低压配电柜至DCS的电缆屏蔽层均应采用单端接地方式，但是在哪侧接地需要进行深入分析。
国网能源哈密电厂系统调试期间，多次出现低压电动机误启或误停以及接触器反复跳合的状况，调试和建设单位针对控制电缆不同屏蔽层的接地方式做了一系列实验，寻找到了最优的接地方式。
首先，选取一根从DCS盘柜送出的控制指令电缆做试验，而后在保护柜侧的一根芯线上接入220V交流电压，最后，分别测量屏蔽层不接地、屏蔽层在DCS盘柜侧接地、屏蔽层在保护盘侧接地三种情况下，其他芯线的感应电压。试验测得三种情况下的感应电压分别为180V、140V和30V。可见，虽然后两种试验情况屏蔽层均采用了单端接地，但是屏蔽层在电缆不同侧接入地网，测得的其他芯线上感应电压却差距很大。由于马达保护器的分合闸动作电压约为80V，可见，选择在哪侧终端进行屏蔽层接地是影响马达保护器是否误动作的关键因素。
因此，对于接入DCS盘柜的电缆，提出以下建议，单端接地点一般按取用原则设置，凡是从高压开关场、主控和网控保护盘、变压器以及高、低压配电柜等设备送到DCS盘柜的反馈信号（位置、故障和模拟量信号），均应在DCS侧做单端接地；凡是从DCS盘柜送出的控制指令（合、跳闸或者其他指令），均应在保护盘侧做单端接地。
5 结论
在对电气控制电缆屏蔽层接地进行探讨分析之后，不难看出，目前国家规程、规范及反措对控制电缆屏蔽层接地方式还需要进一步修订和完善。在工程设计和建设中，控制电缆屏蔽层的接地方式应在遵守现行国家规程、规范及反措要求的的前提下，结合工程实际布置和电缆接线情况适当调整，选择最优的接地方式和接地点。另外需要注意，接地时必须保证每一根接地线与铜排可靠连接，严禁使用电缆内的空线替代屏蔽层接地。
论文作者:徐莹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/18
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