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屏蔽电缆的屏蔽层:为何“重复接地”是把双刃剑?警惕这个致命隐患!

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2025.08.10
信息摘要:
在工业自动化、精密仪器和通信系统中,屏蔽电缆是抵御电磁干扰(EMI)的无声卫士。其核心防御——金属编织网或箔层构成的屏蔽层,必须正确接地才能…

在工业自动化、精密仪器和通信系统中,屏蔽电缆是抵御电磁干扰(EMI)的无声卫士。其核心防御——金属编织网或箔层构成的屏蔽层,必须正确接地才能发挥效力。然而,一个常被忽视或误解的操作——“重复接地”(即在电缆两端或多点将屏蔽层接地),却可能将保护伞变成干扰源!这究竟是为何?

核心祸首:地环路电流与噪声引入

想象屏蔽层是一根额外的导线。当它在两端(A点和B点)都接地时,便与大地形成了一个闭合的导电回路——我们称之为“地环路”。

  • 大地非理想导体: 现实中的大地并非完美的零电位参考点。不同接地点之间,由于设备运行、雷电感应、电力系统故障等原因,普遍存在电位差(也称为地电压差或共模噪声电压)。
  • 电流悄然流动: 这个电位差如同一个无形的“电压源”,施加在由屏蔽层和大地构成的回路上。根据欧姆定律(V = I * R),电位差会驱动电流(称为地环路电流)在屏蔽层中流动。
  • 屏蔽层变身“天线”: 屏蔽层本身存在电阻。地环路电流流经这个电阻时,根据焦耳定律会产生电压降。这个变化的电压降会感应到屏蔽层内部包裹的信号线对上,严重污染原本需要保护的纯净信号,表现为噪声、失真甚至信号完全被淹没。此时,屏蔽层非但没能阻隔外部干扰,反而成了一个高效的内部干扰发射器!

多点接地的额外陷阱:复杂性与不确定性

  • 形成多个地环路: 在电缆长度较长或有中间接头时多点接地,会形成多个复杂的地环路网络。每个环路都可能拾取不同的地电位差,引入难以预测和追踪的复杂噪声。
  • 高频失效: 在高频情况下(MHz以上),多点接地理论上能降低屏蔽层阻抗,提供更好的高频屏蔽效果(需小于1/20波长)。但实践中,因地电位差引入的噪声往往远超过其理论上的高频屏蔽优势,尤其在工业和电力环境中,低频噪声(50/60Hz及其谐波)才是主要问题。多点接地带来的风险通常远大于其潜在的高频收益。

单点接地:切断祸根的金科玉律

为解决地环路问题,工程实践确立了屏蔽层单点接地的基本原则:

  1. 原理: 只在电缆的一端(通常在信号接收端或控制系统参考地端)将屏蔽层牢固接地。
  2. 效果:
  • 切断地环路: 从根本上消除了地电位差驱动电流在屏蔽层中流动的路径。
  • 静电屏蔽依然有效: 单点接地仍能为电缆提供对电场干扰(静电耦合)的良好屏蔽。磁场干扰(感性耦合)则更多依赖于屏蔽层自身的材料和结构。
  • 成为法拉第笼: 正确单点接地的屏蔽层能有效将外部电磁干扰引导至大地,保护内部信号线。

重要提示:接地实施要点

  • 接地点选择: 优先选择信号接收端接地。若系统有明确的“干净”参考地(如控制柜内的接地铜排),应接于此。
  • 连接质量: 接地连接必须低阻抗、牢固可靠。使用专用接地端子或压接套管,确保屏蔽层360度环接(避免“猪尾巴”式连接),连接处做好防腐处理。
  • 接地汇集: 同一系统内多个电缆的屏蔽层接地应汇集到同一点(如接地母线),避免形成新的地环路。
  • 浮地系统例外: 在特定设计(如电池供电的孤立系统)中,整个系统可能对大地悬浮,此时屏蔽层可能需在系统内单点接至其内部参考地,而非大地。需严格遵循设备规范。

安全警示:

忽视屏蔽层接地规范不仅导致信号干扰,在电力或雷击环境下,错误的重复接地路径可能引入危险电位差,危及设备和人员安全。规范接地,是安全与性能的双重保障!

结论:

屏蔽电缆的屏蔽层绝非随意接地即可。重复接地或多点接地会制造地环路,使屏蔽层成为引入干扰噪声的“帮凶”,严重削弱甚至逆转其保护作用。牢记并严格执行单点接地原则,确保接地质量,是发挥屏蔽效能、保障系统稳定可靠运行的关键所在。让屏蔽层真正成为信号的守护者,而非干扰的帮凶,从杜绝重复接地开始!

总结要点:一次接地,切断干扰;重复接地,引入噪声。屏蔽层的接地点选择,是决定其成为保护盾还是干扰源的关键所在。

青岛华强电缆是一家专注生产研发20年的电线电缆厂家,公司生产的华宇牌电线电缆各项性能均达到国际电工委员会和国家标准的要求,服务过上千家企业,上万个客户,主导产品有:铝合金电缆、交联电力电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆、控制电缆、计算机电缆、矿物绝缘电缆、电气装备用电线电缆等多种型号电缆,还可以根据用户需求加工定做需要的特种电缆。

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