Как заземлить экранированный кабель?

Форум АСУТП

Клуб специалистов в области промышленной автоматизации

• Обязательно представиться на русском языке кириллицей (заполнить поле «Имя»).
• Фиктивные имена мы не приветствуем. Ивановых и Пупкиных здесь уже предостаточно — придумайте что-то пооригинальнее.
• Не писать свой вопрос в первую попавшуюся тему — вместо этого создать новую тему.
• За поиск и предложение пиратского ПО — бан без предупреждения.
• Рекламу и частные объявления «куплю/продам/есть халтура» мы не размещаем ни на каких условиях.
• Перед тем как что-то написать — читать здесь и здесь.

Заземление экранированного кабеля

Заземление кабелей — обязательная процедура, входящая в комплекс мероприятий по строительству кабельных линий электропередач и связи. Выполняется заземление с целью защиты самого кабеля и электрооборудования, подключенного к кабельной линии, от токов короткого замыкания и различных внешних воздействий (электромагнитные поля, молнии, блуждающие тока и т. д.). Вторая важная цель устройства систем заземления — защита человека от поражения электрическим током.

Существует множество терминов, определений, связанных с системами заземлений, а также методов и способов их построения по отношению к различным кабелям, электроустановкам и т. д. — подробная информация приведена в главе 1.7 ПУЭ 7 (Правила устройства электроустановок) от 2002 года. Здесь будут рассмотрены основные моменты заземления контрольных экранированных кабелей, кабелей связи (включая оптические) и силовых кабелей.

Заземление силовых высоковольтных кабелей

Заземление экранированного кабеля напряжением от 6 кВ и выше может производиться по схеме двухстороннего или одностороннего заземления экрана. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки.
Преимуществом двухстороннего заземления является простота монтажа. Заключается он в присоединении экрана к контуру заземления — нет необходимости в использовании каких-либо дополнительных средств или оборудования. Данная схема заземления предполагает, что экран кабеля имеет потенциал земли, а значит, в замкнутом контуре возникает ток. Это ведет к существенным потерям мощности и ухудшению температурного режима кабеля, что, в свою очередь, может стать следствием снижения его срока эксплуатации.

При одностороннем заземлении к заземляющему устройству подключается только один конец экрана. В этом случае отсутствует путь для протекания токов, что не вызывает существенных потерь мощности. Незначительные потери могут наблюдаться из-за возникновения вихревых токов, но они не определяют температурный режим и, как следствие, не снижают срок службы кабеля.
Однако схема одностороннего заземления экранированного кабеля требует учитывать следующие факторы:

• Возникновение импульсных перенапряжений может стать причиной снижения эффективности оболочки кабеля. Если значение перенапряжения превысит электрическую прочность оболочки, в конструкцию кабеля может просочиться влага (при подземной прокладке, а также для кабелей без герметизации).
• Данная схема заземления, как правило, требует использования дополнительного оборудования, включая концевые муфты с изолированным экраном, защитные аппараты, устанавливаемые на незаземленном конце кабельного экрана. Все это потребует дополнительные финансовых и трудозатрат при построении системы заземления.
• Существует риск возникновения на незаземленном конце экрана наведенного потенциала (пропорционален току в жиле кабеля), что может стать причиной поражения током обслуживающего персонала.

Таким образом, одностороннее заземление требует использования спецоборудования и принятия дополнительных мер по обеспечению безопасности работы кабельной линии, что увеличивает стоимость монтажных работ и последующего обслуживания.

Если экранированный кабель имеет броню, тогда оба этих компонента должны быть объединены в единую цепь, а затем подключены к корпусам соединительных муфт. На кабелях напряжением от 6 кВ и более с оболочкой из алюминия подключение оболочки и брони к земле производится при использовании отдельных проводников (сечения проводников подбирается по требованиям, приведенным в разделах 1.7.76–1.7.78 ПУЭ).
При использовании на опоре конструкции комплекта разрядников броня, экран и соединительная муфта подключаются к заземляющему устройству разрядника. В данном случае не допускается заземление лишь металлической оболочки.

Как заземлить экранированный кабель управления

Заземление контрольных экранированных кабелей и кабелей связи производится не только в целях обеспечения безопасности, но и для устранения электромагнитных помех. В отличие от силовых, контрольные кабели и кабели связи также служат и для передачи информации или аналоговых сигналов. Величина электромагнитных помех может достигать несколько киловольт, подача которых на входы управляемого электрооборудования может привести к самым различным последствиям, вплоть до выхода установок из строя.
Экранированный кабель также может быть заземлен — как с одной, так и с двух сторон. Однако в данном случае предпочтение отдается именно двухстороннему заземлению экрана. Такая схема эффективней устраняет влияние электрических и магнитных полей как высокой, так и низкой частоты, предотвращая накопление напряжения помех свыше установленных норм.

Как и в предыдущем случае, двухстороннее заземление требует особого подхода к проектированию. Здесь важно учитывать, что при коротком замыкании или ударах молнии на заземляющем устройстве существует вероятность увеличения потенциала, что может привести к увеличению тока на экране и термическому повреждению кабеля. Для снижения потенциала используются различные методы: например, путем прокладки вдоль кабеля параллельных заземляющих проводников или применение замкнутых систем заземления.

Как заземлить экранированный кабель оптический

Согласно РД 45.155 заземление оптических кабелей (ОК) должно осуществляться на вводах в стационарные сооружения, необслуживаемые регенерационные пункты (НРП) и любые технические помещения, в которых устанавливаются волоконно-оптические линии передачи (ВОЛП). Заземлению подлежат металлические элементы кабеля — броня, металлическая оболочка и/или трос (зависит от конструкции кабеля).
Металлические компоненты ОК подключаются на заземляющие устройства отдельными проводами сечением не менее 4 мм2. В качестве устройств заземления используются специальные заземляющие щитки, устанавливаемые в технических помещениях. При отсутствии щитков допускается заземление металлических компонентов кабеля на специальные заземляющие клеммы оконечных оптических устройств (коммутаторы, серверы и т. п.).

Компания «Кабель.РФ®» является одним из лидеров по продаже кабельной продукции и располагает складами, расположенными практически во всех регионах Российской Федерации. Проконсультировавшись со специалистами компании, вы можете приобрести нужную вам марку экранированного кабеля по выгодным ценам.

Двойное экранирование длинного кабеля

Двойной экран (рис. 7) используется для повышения качества экранирования в широком частотном спектре. Заземление внутреннего экрана производится с одной стороны (источника сигнала) для исключения прохождения емкостной помехи, второй же, внешний экран, используется для уменьшения высокочастотной наводки.

В любом случае для предотвращения случайных контактов экрана с металлическими предметами и землей он должен быть изолирован.

В случае с длинным кабелем даже при правильном заземлении помеха через экран все равно проходит, а потому передавать сигнал на значительное расстояние либо при серьезных требованиях точности измерений лучше либо в цифровой форме, либо посредством волоконно-оптического кабеля. Для этого могут использоваться модули аналогового ввода с цифровым интерфейсом RS-485 либо оптоволоконные преобразователи интерфейса RS-485.

Технология заземления кабельной брони

В качестве заземляющего поводка для присоединения брони к заземлению можно использовать проводники, выполненные в виде оплетки. Такие провода выпускают многие предприятия производящие кабельную продукцию. В отсутствии поводков заводского производства, заземляющий проводник можно изготовить самостоятельно. Для этих целей используют 3 оголенные жилы гибкого медного кабеля, которые заплетают в «косичку». Суммарное сечение жил должно соответствовать данным приведенным в таблице.

Заземление брони неизолированной плетенкой

Для спаивания брони и заземляющего проводника используют электрические паяльники большой мощности или паяльники, нагреваемые паяльной лампой (газовой горелкой).

При использовании для нагрева паяльника открытого огня, на рабочем месте должны присутствовать средства пожаротушения (огнетушитель, песок, полотнище брезента и т. д.). На проведение огневых работ должно быть выдано специальное разрешение.

Перед пайкой кабельной брони металлические ленты должны быть тщательно очищены от битума, окислов и грязи. Для лужения проводников и металлических лент в качестве флюса можно использовать «паяльный жир». Если для выполнения паяных соединений применяется активный флюс, содержащий ортофосфорную кислоту, то по окончании работ его остатки необходимо смыть с помощью ветоши смоченной Уайт спиритом, бензином калошей или другими органическими растворителями.

Для выполнения паяных соединений кабельной брони и заземляющих проводников обычно используют оловянно-свинцовый припой ПОС-40 или другие легкоплавкие припои.

В случае кабеля с проволочной броней заземляющий проводник должен иметь паяное соединение с каждой проволокой.

Пайку поводков и брони кабеля необходимо выполнять максимально быстро, чтобы не повредить пластиковые защитные оболочки и изоляцию жил. Для охлаждения места пайки можно использовать ветошь смоченную водой.

Для соединения заземляющего поводка с шиной заземления на него напрессовывают наконечник соответствующего размера. Опрессовку наконечников выполняют с помощью пресс клещей или молотком с применением матрицы и пуансона необходимого размера.

В последние десятилетия при монтаже кабельных муфт и концевых заделок широко применяются комплекты заводского изготовления. В большинстве случаев эти комплекты позволяют выполнять электрические соединения без применения пайки. В таких наборах заземление кабельной брони выполняется с помощью хомутов и бандажей, болтов со «срывными» головками. Работая с такими комплектами необходимо неукоснительно следовать указаниям инструкции

При электрическом соединении элементов арматуры друг с другом объекта получается «клетка Фарадея». Она защищает от электромагнитных воздействий удара молнии оборудование внутри здания. Арматура, согласно инструкции, должна быть соединена с системой молниезащиты здания.

В том случае, когда внутри защищаемого пространства имеются экранированные кабели, их экраны соединяются с системой молниезащиты на обоих концах и на границах зон. При прокладке кабелей между зданиями, если экран кабеля выдерживает ток молнии, дополнительное внешнее экранирование не требуется. Иначе для защиты кабеля рекомендуется размещать его в металлической трубе или экранированном коробе. Внешний экран или собственный экран кабеля на обоих концах соединяют электрически с общими заземляющими шинами зданий.

Требования к проводникам

Минимальное сечение защитных проводников

При устройстве заземления, а также защитного зануления, стальные оболочки кабелей любого класса или броня соединяется с ЗУ посредством медных жил нормируемого сечения. Это требование распространяется и на корпуса соединительных или концевых муфт. На линиях, рассчитанных на передачу высоковольтного питания (6 кВ и выше) и имеющих алюминиевую оболочку, муфтовые заземления выполняются отдельными проводниками.

Использовать для этого медные жилы с проводимостью, большей соответствующего показателя для оболочек кабелей, запрещается.

Общими требованиями действующих стандартов предусматривается применение оголенных медных жил сечением не менее 6-ти мм квадратных. Те же параметры для контрольных кабелей специально оговариваются в ПУЭ (смотрите п.п. 1.7.76-1.7.78).

Если на опоре воздушного подвода к электроустановке предусмотрены концевые муфты, содержащие в своем комплекте разрядники, их корпуса подключаются непосредственно к ЗУ защитных приборов. Применение в этом качестве одних только кабельных оболочек в данной ситуации не допускается. Специальные эстакады и галереи, используемые для размещения кабелей во взрывоопасном исполнении, обязательно оборудуются защитой от грозовых разрядов и молний.

При переходе от подземной линии прокладки на участок его воздушной проводки и при отсутствии у железобетонной опоры собственного ЗУ муфты разрешается заземлять на броню кабеля. Такой подход допустим лишь при условии, что ремонтная или удлинительная муфта на другом его конце присоединена к станционному заземляющему контуру, либо если величина сопротивления оболочки заземляемого кабеля достаточно мала.

При прокладке подземных коммуникаций на основе бронированных кабельных изделий эффективность их эксплуатации в значительной мере зависит от качества заземления защитной оболочки. При проведении электромонтажных работ любого уровня сложности этому вопросу уделяется повышенное внимание.

Как правильно заземлить броню

Бронированный кабель заземляют с помощью гибкого неизолированного провода. При этом по всей длине линии броня не должна иметь разрывов, то есть она должна быть цельной. Если возникает необходимость разорвать кабель, например, для его ремонта или соединить несколько отрезков, то соединение брони и оболочки соединительной муфты выполняют гибкими многопроволочными медными проводниками. Чтобы подобрать сечение провода для заземления воспользуйтесь таблицей:

Понятие акустический кабель

Акустические провода экранированные

Прежде, чем перейти к основной теме, рассмотрим подробно тему акустического кабеля. Сегодня покупателям предлагается море ассортимента, выбор в котором осуществить не так-то просто. Исходить надо, в любом случае, на основании собственного бюджета, учитывая информацию и знания о видах кабеля. «Среднестатистические», если можно так выразиться, автомобилисты, как правило, с проводкой не слишком «заморачиваются». Считая, что особой разницы нет, но они глубоко ошибаются.

Примечание. Естественно, если так думает владелец бюджетной акустики с простенькими динамиками, то вопросов нет. Но обладатель дорогой акустической системы, на которую, как говорится, денег не пожалели, обязан уделять внимание акустическим проводам, так как именно от них зависит немалый процент качественного воспроизведения музыки.

Экранированные провода акустические

Ниже приводится важная информация об акустическом кабеле:

• Не вдаваясь слишком в дебри физико-технических подробностей, отметим одну явную закономерность. Она касается искажений звука, которых бывает тем меньше, чем лучше по качеству акустический кабель;
• Сопротивление считается решающим значением, параметром любого кабеля, определяющим его качество. Так, чем меньше это самое сопротивление, тем лучше для передаваемого сигнала.

Примечание. В свою очередь, на сопротивление влияет непосредственно материал, из которого изготовлен кабель. Помимо этого, не менее важное значение имеет диаметр и длина проводки.

• Если исходить из мнения, что акустический кабель представляет собой две изолированные между собой металлические жилы, то на сегодня самой популярной считается проводка медная, которая состоит из 20 жил;
• Что касается диаметра провода или его сечения, то стандартный размер 2-4 кв. мм считается популярным. К примеру, скорость передачи сигнала в таком кабеле, при условии, что длина соответствующая, равна приблизительно скорости света.

Провода для акустики

Примечание. Идеальный вариант сопротивления проводки, равный нулю, когда длина кабеля составляет 3 метра, а сечение равно – 2,5 кв. мм.

• Экранированными называют все межблочные кабели(см.Экранированный кабель акустический: как выбрать). В данном случае экран является своеобразной защитой проводника от ЭМ помех. Защиту правильнее называть в конкретном случае внешним экраном, который может быть изготовлен разных материалов: металла, пластика и т.д. Разной бывает и тип защиты: оплетка, фольга и т.п.

Примечание. Считается, что такой экранированный кабель, подразумевающий обязательное подключение к земле (для защиты от помех), не является идеальным.

Акустический экранированный провод

• По этой самой причине был придуман балансный кабель. Так, в небалансном кабеле присутствует один внутренний стержень, отвечающий за основной сигнал. Что касается внешнего экрана, то он удваивается из-за возвращаемого сигнала пути;
• Вот балансный кабель подразумевает наличие уже 2-х проводников, называемых горячим и холодным. Оба выхода несут один и тот же сигнал, но разница определяется их сходностью. Эффективность такой проводки определяется как раз сбалансированностью обеих проводников;
• Помимо балансного и небалансного кабеля, известен еще один тип провода, именуемый как Стар Квад. Он специально разработан для улучшения устойчивости к помехам. Данный провод функционирует при наличии 2-х пар внутренних кабелей, которые параллельно соединены (конечно же, они изолированы).

Классификация экранированных проводов

Есть разные типы того, как можно экранировать провод. Это зависит от цели назначения кабеля. Поэтому, есть следующие типы назначения экранированного кабеля с медными или алюминиевыми жилами:

1. Силовые кабеля . Рассчитаны на разные уровни напряжения – от низкого до высокого. Благодаря встроенному внутрь экрану, кабель не распространяет в окружающую среду и на соседние источники электроэнергии электромагнитные помехи. Может накладывать как на токопроводящие жилы, так и после изоляции их.
2. Комбинированные – силовой и управляющий кабель в одном механизме, отличается своей гибкостью. Обычно такой тип назначения используется в работе передвижных электрических механизмов. Например, экскаваторов. Изолируется экранированный провод резиной в таком случае. Не позволяет распространиться помехам на управляющие механизмы.
3. Сигнальный тип кабеля – применяется обычно тогда, когда необходима высокая точность в защите данных при работе. В это список входит пожарная, охранная, измерительная аппаратура. Например, защитный экран в пожарной сигнализации, способен сохранять высокую работоспособность даже находясь в горящем помещении. К тому же, обычно он обладает минимальным уровнем выделения продуктов горения.
4. Кабели управления и передачи данных – используется в телемеханических или телефонных сетях. Экран изготовляется из алюминиевой или полиэтиленовой фольги. Такой тип защитных экранов используется также в компьютерных коммуникациях. Может использоваться как для внешней, так и внутренней прокладки.
5. Одножильный экранированный провод применяется для записывающих аудио- или видеоустройств.

Маркировка

Провода заземления обозначают двумя способами:

• буквами;
• цветом.

Цвет заземления

Заземление обычно обозначают желто-зеленым цветом. Гораздо реже встречаются чисто желтые или светло-зеленые провода. На кабеле может иметься синяя оплетка на концах в местах фиксации, что указывает на заземление в совокупности с нулем.

В распредщите заземление соединяют с заземлительной шиной, корпусом и металлической дверцей щита. В распредкоробке подключение направляется к проводам «земли» от осветительных приборов и заземлительных контактов розеток.

Обратите внимание! Заземлительный проводник не следует соединять с устройством защитного отключения.

Ниже показано обозначение заземления на электросхемах.

1. Стандартное заземление.
2. Чистое заземление.
3. Защитное заземление.
4. Заземление к корпусу электрооборудования.
5. Заземление для постоянного тока.

Цвет нейтрали

Нулевой проводник обозначается синим цветом. В распределительном щите его подключают к шине нейтрали, обозначенной буквой N. Туда же присоединяют все проводники синего цвета. Шина стыкуется к вводу через электросчетчик или же напрямую, без монтажа автомата. В распредкоробке все провода (кроме провода от переключателя) синего цвета не задействованы в коммутации. В розетках нулевые проводники присоединяют к контакту, который обозначается литерой N (находится на тыльной стороне розетки).

Цвет фазы

Цветовая гамма для обозначения фазового провода более разнообразна по сравнению с заземлением и нейтралью. Используются коричневый, черный, красный или любые другие цвета за исключением желтого, зеленого и синего.

В распредщите фазу, отходящую от потребителя, присоединяют к нижнему контакту автоматического переключателя или устройства защитного отключения. В выключателях происходит коммутация фазы. После замыкания контакта напряжение направляется к потребителям. В фазных розетках черный проводник следует соединить с контактом, промаркированным буквой L.

Буквы в маркировке

Для указания на типы проводов используют такие буквенные обозначения:

1. А — сердечник проводника изготовлен из алюминия. Если А не указана в маркировке, сердечник произведен из меди.
2. АА — многожильный проводник с сердечником из алюминия и дополнительной алюминиевой оплеткой.
3. АС — имеется дополнительная свинцовая оплетка.
4. Б — кабель относится к защищенной от влаги категории. Оплетка выполнена из двухслойной стали.
5. Бн — кабельная оплетка обладает стойкостью к огню.
6. В — оболочка произведена из поливинилхлорида.
7. Г — оболочка не используется.
8. r — кабель оголенный и влагозащищенный.
9. К — контрольный кабель с проволочной обмоткой.
10. Р — используется оболочка из резины.
11. НП — негорючая резиновая оболочка.

Самостоятельное обозначение проводов

Иногда встречаются проводники, окрашенные в несвойственные им цвета. Такие цветовые решения не соответствуют стандартам, указанным в Правилах устройства электроустановок. Чтобы облегчить задачу обустройства проводки, рекомендуется произвести самостоятельную маркировку цветами. Для этой цели подойдет цветная изолента, с помощью которой отмечают концы проводников в распредщите. Также для маркировки используют термоусадочную трубку. Остается лишь записать в блокноте значения цветов, которыми помечен тот или иной провод.

Требования к заземлителям

Ну вот, разобравшись с основными теоретическими аспектами, давайте поговорим и о самих проводниках. В зависимости от места их установки к ним предъявляются совершенно разные требования. Поэтому давайте отдельно рассмотрим включение заземляющих проводов для стационарных и передвижных электроустановок.

Общие требования к проводам заземления

Но начнем мы наш разговор с общих требований, предъявляемых к проводникам, используемым для заземления. Как вы уже должны были понять они должны обеспечивать снижение потенциала на защищаемом оборудовании до нулевого или близкого к нему значения. В связи с этим они должны иметь возможность пропускать ток, равный току короткого замыкания в данной электроустановке.

• Казалось бы, в связи с этим, сечение таких проводников, в обязательном порядке должно быть не меньше, чем у фазных проводников, но это не так. Дело в том, что фазные проводники должны обеспечивать долговременное протекание больших токов. А вот защитный провод, должен обеспечить такую возможность только на время работы защиты. Обычно это время не превышает 2-3 секунд.

• Определить такое сечение вы вполне можете и своими руками благодаря таблице 1.7.5 ПУЭ. Для проводов с сечением рабочих жил до 16 мм 2, сечение защитных проводников должно быть идентичным. Для проводов от 16 до 35 мм 2 сечение защитных проводов может быть 16 мм 2 . Для проводов большего сечения защитный проводник должен быть не менее чем в два раза меньшего сечения.

Согласно нормам ГОСТ, вся кабельно-проводниковая продукция должна содержать маркировку сечения жил. Причем если сечение жил зануления и заземления отличаются от рабочих, то она должна указываться отдельно как на видео.

• В некоторых случаях допускается отдельный расчёт сечения проводника заземления. Для этого используется формула, в которой учтены такие показатели как ток короткого замыкания, время срабатывания защит, тип изоляции и проводника, а также способ прокладки кабеля. Но используют такой способ определения сечения достаточно редко.
• Теперь, что касается обозначения заземляющих и нулевых проводников. Их буквенную аббревиатуру вы уже знаете. Но кроме того они имеют еще и цветовую. Заземление при пятипроводной системе заземления должно иметь желто-зеленую окраску. Нулевой провод обозначается голубым цветом.

• Отдельным вопросом является качество заземления. Его определяют путем измерения его сопротивления. Согласно п.1.7.101 ПУЭ для трехфазной сети с линейным напряжением в 380В, оно должно быть не более 4 Ом. Это достаточно маленькая величина, которая обуславливается только внутренним сопротивлением проводника.

• Для достижения соответствующего качества заземления следует использовать винтовые зажимы. Они позволяют достаточно просто отключить проводник для ремонтных работ и испытаний, а также обеспечивают качественный контакт. Удлинение заземления и нулевых проводников не приветствуется, но допускается. В этом случае можно использовать зажим плашечный заземляющего провода КС 066 1 или подобные зажимы для проводов меньшего сечения.
• Отдельным вопросом является отдельная прокладка проводов заземления и зануления. Согласно п.1.7.127 ПУЭ провод медный для заземления должен быть не менее 2,5 мм 2 если он имеет защиту от механических повреждений и не менее 4 мм 2, если он не имеет таковой. Для алюминиевого провода, независимо от способа прокладки, сечение должно быть не меньше 16 мм 2 .

Требования к переносным заземлениям

Отдельной темой стоят проводники для временного использования. С их помощью к заземляющему контуру подключают электроустановки временного характера. Это могут быть передвижные будки, механизмы или автотранспорт.

• Для этого используют специальные переносные заземления. Подобные проводники используют и для создания безопасных условий работ.
• Такие проводники не должны иметь изоляции, это делается для того, чтобы всегда можно было визуально осмотреть его целостность. Для крепления к контуру заземления и механизму он должен иметь струбцины. Струбцина для провода заземления должна крепится к проводу методом сварки или винтового соединения.

• Проводник обязательно должен быть медным и многожильным. Причем количество оборванных отдельных проволок строго регламентируется и не должно превышать 5%.
• Сечение таких переносных заземлений должно быть не менее 16 мм 2 для электроустановок до 1000В и не менее 25 мм 2 для электроустановок более высокого напряжения. Для заземления машин и механизмов можно использовать провод с сечением не менее 16 мм 2 независимо от класса напряжения.

Качество такого заземления проверить достаточно сложно. Поэтому единственным условием является обязательная зачистка металлической поверхности перед их наложением.