控制電纜屏蔽層單端接地的特點(diǎn)

單端接地是在屏蔽電纜的一端將金屬屏蔽層直接接地，另一端不接地或通過保護(hù)接地。這種接地方式具有以下特點(diǎn)：

避免低頻電場干擾：對于避免低頻電場的干擾有幫助。在一些對低頻電場干擾較為敏感的電路中，單端接地能夠有效減少外部干擾信號對電纜傳輸信號的影響。例如在某些弱電控制系統(tǒng)，像計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號回路等，通過將屏蔽層單端接地，可穩(wěn)定信號傳輸，防止外界低頻電場干擾信號引起數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或系統(tǒng)誤判等情況。

限制感應(yīng)電壓要求：適合長度較短的線路。線路長度對應(yīng)的感應(yīng)電壓不能超過安全電壓，一般當(dāng)線路長度在500-700m及以下時(shí)可采用一端直接接地（電纜終端位置接地），另一端通過護(hù)層保護(hù)器接地。因?yàn)槿绻€路過長，感應(yīng)電壓過高，單端接地難以提供足夠有效的干擾抑制，同時(shí)過高的感應(yīng)電壓還可能帶來安全隱患，如電擊風(fēng)險(xiǎn)或?qū)﹄娎|自身絕緣等的損害。

減少接地環(huán)流：不存在接地電位差的問題，可以減少接地干擾。如果電纜兩端都接地，由于不同接地點(diǎn)之間可能存在電位差，這會在屏蔽層中形成環(huán)流。例如一個(gè)大的電氣系統(tǒng)中，各處地電位不完全相同，若屏蔽層雙端接地，環(huán)流可能會影響信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，而單端接地可避免這種環(huán)流的產(chǎn)生，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，這在控制信號傳輸精度要求高的系統(tǒng)中尤為重要，如自動(dòng)化生產(chǎn)線上的控制電纜等工作場景。

存在靜電感應(yīng)影響：在單端接地情況下，非接地端的金屬屏蔽層對地之間有感應(yīng)電壓存在，感應(yīng)電壓與電纜的長度成正比。靜電感應(yīng)電壓的存在會影響電路信號的穩(wěn)定性，有時(shí)可能會形成天線效應(yīng)，導(dǎo)致電纜容易接收外界干擾信號，影響核心信號的傳輸質(zhì)量，所以雖然能避免低頻電場干擾，但也需要考慮線路對靜電感應(yīng)影響的承受能力。

控制電纜屏蔽層雙端接地的特點(diǎn)

雙端接地是將屏蔽電纜的金屬屏蔽層兩端均連接接地，具有以下特性：

提升抗過電壓能力：在短路電流、雷電流通過時(shí)，因?yàn)橛袃啥私拥氐幕芈罚灰谉龤帘螌?。例如在一些電力系統(tǒng)的電纜線路中，當(dāng)遭遇雷擊或者線路短路故障時(shí)，雷電流或短路電流非常大，雙端接地使得電流可通過屏蔽層快速泄放，從而保護(hù)屏蔽層不會因瞬間過大的電流而被燒毀，增強(qiáng)整個(gè)電纜系統(tǒng)在極端工況下的安全性和可靠性。

降低感應(yīng)過電壓：屏蔽層雙端接地能降低感應(yīng)過電壓的能力，主要是基于屏蔽層電流所產(chǎn)生的磁場對干擾電流所產(chǎn)生的磁場的抵消作用。這有助于對內(nèi)部芯線傳輸信號的保護(hù)，例如在一些高壓變電站的控制電纜中，周邊電磁場復(fù)雜，雙端接地可有效地降低外部干擾磁場引起的感應(yīng)過電壓，確?？刂菩盘栐陔娎|中的準(zhǔn)確傳輸，從而避免設(shè)備的誤動(dòng)作，保障變電站系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

電位差易產(chǎn)生環(huán)流：當(dāng)兩端接地點(diǎn)的電勢不相等時(shí)，將在金屬屏蔽層形成很大的電勢環(huán)流。由于金屬屏蔽層受干擾磁通影響會產(chǎn)生屏蔽環(huán)流，如果環(huán)流較大，會對信號產(chǎn)生抵消衰減效果。比如在一些布線較長且布線環(huán)境復(fù)雜的系統(tǒng)中，不同接地點(diǎn)的電位很難完全均衡一致，雙端接地就可能因環(huán)流造成信號的衰減和失真，影響傳輸效果，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致信號無法正確接收或設(shè)備無法正常工作，對信號傳輸?shù)目煽啃援a(chǎn)生威脅。

抑制高頻干擾有益：適合應(yīng)用于數(shù)字信號、差分信號、編碼器和開關(guān)量信號傳輸?shù)膱龊稀＿@些信號往往有較高的頻率，雙端接地有助于更好地抑制高頻干擾，保證信號的完整性。高速通信線路或數(shù)字控制系統(tǒng)中采用雙端接地有助于提升系統(tǒng)對高頻干擾的抵御能力，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性，以適應(yīng)現(xiàn)代高速信號傳輸?shù)男枨螅档驼`碼率等數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤的發(fā)生概率。

控制電纜屏蔽層單端接地和雙端接地的區(qū)別比較

接地方式

單端接地：僅在電纜屏蔽層的一端進(jìn)行接地，另一端可能不接地或通過保護(hù)接地設(shè)備。這種接地方式構(gòu)造相對簡單，僅需在一端建立接地連接，例如在一些短距離的模擬信號傳輸電纜中，只在靠近信號源（如控制器）的一端進(jìn)行接地。在一些有著明確控制端和被控制端且布線較為規(guī)整的局部電氣系統(tǒng)中，設(shè)置單端接地非常方便簡潔。

雙端接地：在電纜屏蔽層的兩端都進(jìn)行接地操作。這需要確保兩端接地的可靠性，并且在設(shè)計(jì)和施工時(shí)要充分考慮到兩端接地點(diǎn)之間的電位差問題。比如在大型建筑電氣系統(tǒng)的布線或者一些覆蓋范圍較廣的工業(yè)場地電氣線路中，如果采用雙端接地，要測量并盡量減小兩端接地的電位差，協(xié)調(diào)好兩點(diǎn)接地的布局。

適用場景

單端接地：適用于模擬信號傳輸（特別是傳輸距離較短的情況）、避免低頻電場干擾以及電勢差難以控制在極低水平的布線環(huán)境。如在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號回路控制電纜屏蔽層宜采用集中式的單端接地，這是因?yàn)槟M信號往往容易受到接地電位差的干擾，單端接地可以更好地保證信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。而且在一些短距離傳輸且周邊電磁環(huán)境相對簡單的情況下，單端接地能夠簡化接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)。

雙端接地：適用于數(shù)字信號、編碼器、開關(guān)量信號傳輸以及需要重點(diǎn)考慮抗感應(yīng)過電壓和應(yīng)對短路或雷擊電流的電纜線路。像在一些高速數(shù)字通訊系統(tǒng)或?qū)﹄姶偶嫒菪砸蠛芨叩碾姎庠O(shè)備連接中，采用雙端接地方式能夠有效提升抗干擾能力，保證高效準(zhǔn)確的信號傳輸。在容易遭受雷擊的戶外線纜敷設(shè)場景或者在電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)短路電流的控制電纜，雙端接地有助于快速泄放電流，保護(hù)屏蔽層及內(nèi)部芯線結(jié)構(gòu)。

干擾抑制效果

單端接地：通過抑制電勢電位差來消除電磁干擾，主要針對低頻干擾有效。在避免低頻電場干擾方面有著較好的效果，但由于靜電感應(yīng)電壓隨電纜長度增加而增大，對較長電纜的干擾抑制能力會逐漸減弱。它對減少接地環(huán)流有益，但靜電感應(yīng)電壓的存在可能影響電路信號的穩(wěn)定，在信號傳輸穩(wěn)定性方面存在一定的風(fēng)險(xiǎn)因素。

雙端接地：可以有效降低感應(yīng)過電壓（主要通過屏蔽層電流產(chǎn)生磁場抵消干擾電流磁場的原理）。在處理高頻干擾方面對于數(shù)字信號等有著較好的表現(xiàn)，但卻容易在兩端接地的電位差作用下形成環(huán)流，當(dāng)環(huán)流較大時(shí)會對信號產(chǎn)生抵消衰減的負(fù)面效應(yīng)，影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，特別是對模擬信號傳輸?shù)牟焕绊戄^大。

控制電纜屏蔽層接地方式對信號傳輸?shù)挠绊?/strong>

單端接地對信號傳輸?shù)挠绊?/p>

減少低頻干擾：在模擬信號傳輸系統(tǒng)中，低頻電場干擾是影響信號傳輸準(zhǔn)確性的一個(gè)重要因素。單端接地方式通過有效屏蔽低頻電場干擾，減少外部干擾源對傳輸信號的影響，有助于保證模擬信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。例如在一些工業(yè)自動(dòng)化的傳感器到控制器的線路中，傳感器輸出的低電平模擬信號容易受外界低頻電場干擾，通過單端接地可保證接收到的模擬信號電平準(zhǔn)確反應(yīng)傳感數(shù)據(jù)，避免信號誤差。

對信號穩(wěn)定性的潛在威脅：雖然單端接地避免了接地環(huán)流的問題，但靜電感應(yīng)電壓會隨著電纜的長度增加而上升，這可能使電纜內(nèi)部電場分布發(fā)生變化，當(dāng)靜電感應(yīng)電壓達(dá)到一定程度時(shí)，就像一個(gè)未被屏蔽的天線，可能接收外界多余信號，使傳輸信號的穩(wěn)定性受到威脅。例如在一些布線較長的模擬信號傳輸系統(tǒng)中，如果不考慮這個(gè)問題，可能會發(fā)現(xiàn)信號出現(xiàn)不明波動(dòng)或者漂移，導(dǎo)致后續(xù)系統(tǒng)對信號處理的錯(cuò)誤判斷。

對信號強(qiáng)度的影響：在一些特殊環(huán)境下，如電纜周圍存在較強(qiáng)的電磁場源（不管是電場還是磁場源），單端接地可能不足以完全消除這些場源對信號的影響，導(dǎo)致信號在傳輸過程中的衰減。如果傳輸信號是低功率的控制信號，則在到達(dá)接收端時(shí)信號強(qiáng)度降低可能會造成設(shè)備無法有效識別信號，從而出現(xiàn)控制誤動(dòng)作或者數(shù)據(jù)丟失等問題。

雙端接地對信號傳輸?shù)挠绊?/p>

降低感應(yīng)過電壓保障信號安全傳輸：在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，雙端接地降低感應(yīng)過電壓的能力確保了傳輸信號不易受到大的電壓尖峰影響。在高壓設(shè)備附近或者雷電活動(dòng)頻繁的地區(qū)敷設(shè)的控制電纜，感應(yīng)過電壓可能會高于電纜絕緣層所能承受的電壓，雙端接地可有效降低這種風(fēng)險(xiǎn)，使電纜內(nèi)芯線傳輸?shù)男盘柮馐苓^電壓的破壞，提高整個(gè)信號傳輸系統(tǒng)的可靠性，保護(hù)例如工控系統(tǒng)、通信設(shè)備等連接的終端設(shè)備免受超壓損壞。

形成環(huán)流對信號產(chǎn)生抵消衰減效果：當(dāng)雙端接地所連接的兩接地點(diǎn)存在電位差時(shí)，無論這個(gè)電位差的大小，都會在屏蔽層形成環(huán)流。在傳輸模擬信號的電纜中，環(huán)流產(chǎn)生的磁場會與傳輸信號的磁場耦合，干擾信號磁場的正常分布和傳輸，導(dǎo)致接收到的信號出現(xiàn)衰減或者偏差。就好比傳輸?shù)男盘柌ㄔ趥鞑ミ^程中與干擾所產(chǎn)生的反向波相遇發(fā)生了疊加和抵消作用，信號質(zhì)量下降，原始信號難以完整準(zhǔn)確地被接收設(shè)備解析。

對高頻信號傳輸?shù)膬?yōu)越性體現(xiàn)：在數(shù)字信號或高頻信號傳輸?shù)沫h(huán)境下，雙端接地在抑制外界高頻干擾方面性能優(yōu)越。因?yàn)樗芡ㄟ^電磁感應(yīng)原理使屏蔽層產(chǎn)生反向磁場干擾來抵消外來高頻干擾磁場，有利于高速傳輸信號的完整性和準(zhǔn)確性，滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)對于快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸需求，減少誤碼率，保障如高速網(wǎng)絡(luò)通信、精密數(shù)字控制設(shè)備的信號傳輸。

實(shí)際應(yīng)用中控制電纜屏蔽層接地方式的選擇依據(jù)

信號類型

模擬信號：對于模擬信號的傳輸，通常優(yōu)先考慮單端接地。因?yàn)槟M信號對于接地電位差非常敏感，雙端接地容易導(dǎo)致因電位差產(chǎn)生的環(huán)流，引發(fā)信號誤差。例如一個(gè)溫度傳感器傳輸一個(gè)0-10V的模擬信號到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如果采用雙端接地且接地點(diǎn)電位差較大，則環(huán)流引起的干擾疊加在傳輸信號上，采集到的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)偏差。只有當(dāng)采用單端接地時(shí)，能最大程度減少這種由接地引起的信號干擾，保證采集到較為準(zhǔn)確的溫度信號。不過，如果在模擬信號傳輸線路較短且能確保雙端接地電位差非常小接近同電位的情況下，也可以考慮雙端接地，但需要謹(jǐn)慎對待接地連接施工和維護(hù)。

數(shù)字信號和差分信號：數(shù)字信號（尤其是高速數(shù)字信號）和差分信號宜采用雙端接地的方式。這些信號包含豐富的高頻分量，雙端接地能夠較好地抑制高頻干擾，使信號傳輸更加穩(wěn)定，減少傳輸中的誤碼率。就像在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的線路連接中，很多設(shè)備之間傳輸?shù)臄?shù)字信號采用雙絞線進(jìn)行傳輸并且保證雙端接地（設(shè)備接口端和網(wǎng)絡(luò)面板接口端），這樣可保證在傳輸高速網(wǎng)絡(luò)信號（如1000Mbps或更高速度）時(shí)，減少外部電磁干擾對數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性的影響。

線路長度

較短線路：當(dāng)控制電纜的線路長度較短（如在500-700m及以下時(shí)），單端接地是較優(yōu)的選擇。由于線路較短，屏蔽層單端接地時(shí)，感應(yīng)電壓還處于安全范圍內(nèi)，不會對信號傳輸造成太大影響，并且單端接地構(gòu)造簡單，能夠有效避免低頻干擾和接地環(huán)流問題。例如在一個(gè)小型的自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)車間內(nèi)部，設(shè)備之間的控制電纜通常較短，采用單端接地方式能夠滿足信號傳輸穩(wěn)定性和減少干擾的需求。

較長線路：對于較長的線路，特別是當(dāng)線路長度超過1000-1400m或者更長（1000-1400-1600m以上）時(shí)，為了避免單端接地由于感應(yīng)電壓過高對信號造成影響以及出于抗雷擊或抗短路電流的需求，可能需要采用雙端接地或者一些特殊的接地，如中點(diǎn)接地（屏蔽中間點(diǎn)接地，電纜兩端終端頭屏蔽經(jīng)過護(hù)層保護(hù)器接地）或者采用屏蔽交叉互聯(lián)接地（將電纜線路分成多個(gè)等長小段，每段間用絕緣接頭連接，增加中間支線抗電磁干擾）等方式。在長距離的電力輸配系統(tǒng)的控制電纜中，如果采用單端接地，在遇到雷擊或者系統(tǒng)短路故障時(shí)，屏蔽層可能因?yàn)檫^高的感應(yīng)電壓遭受破壞，而雙端接地或者特殊接地方式有助于改善這種情況，保護(hù)屏蔽層和內(nèi)部芯線的安全以及信號穩(wěn)定傳輸。

電磁環(huán)境

低頻干擾為主的環(huán)境：若所在電磁環(huán)境以低頻干擾為主（如周圍有大型電機(jī)設(shè)備產(chǎn)生的低頻電磁場），單端接地能夠較好地減少低頻電場干擾對電纜信號傳輸?shù)挠绊?。如在一個(gè)老式工廠車間，車間內(nèi)有較多的大型工頻電機(jī)，這些電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生低頻電磁場。若采用屏蔽層接地的控制電纜布線在該車間時(shí)，采用單端接地方式可以有效減少電機(jī)電磁場對電纜信號（如傳感器采集信號、控制器控制指令信號）的干擾，保證車間相關(guān)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確。

高頻干擾復(fù)雜的環(huán)境：在高頻干擾復(fù)雜的環(huán)境中（如有大量無線電設(shè)備發(fā)射信號或者高頻開關(guān)電源設(shè)備周圍），雙端接地更能有效應(yīng)對高頻干擾。例如在通信基站附近的控制電纜鋪設(shè)，通信基站不斷發(fā)射高頻信號，此時(shí)控制電纜采用雙端接地方式，可以借助屏蔽層兩端接地形成反向磁場感應(yīng)電流，更好地抵消外來的高頻干擾磁場，從而使得電纜傳輸信號免受高頻干擾的影響，保障例如設(shè)備控制和監(jiān)控信號傳輸?shù)恼_性。

其他因素

地電位差情況：接地系統(tǒng)中的地電位差是一個(gè)重要的選擇依據(jù)。如果能夠確保各接地點(diǎn)電位相等或者接近相等（等電位），雙端接地是可以采用的，并且在這種情況下可以發(fā)揮雙端接地在抗感應(yīng)過電壓等方面的優(yōu)勢；但如果地電位差難以保證，如在一些大型建筑或者露天場地中的不同接地網(wǎng)之間進(jìn)行布線連接時(shí)，往往不同接地點(diǎn)之間存在一定的電位差，則單端接地就成為更好的選擇，以避免在地電位差下產(chǎn)生的接地環(huán)流影響信號傳輸。例如在大型商業(yè)建筑內(nèi)，不同樓層或者不同功能區(qū)域可能有自己獨(dú)立的接地系統(tǒng)，地電位差可能比較復(fù)雜，而在建筑內(nèi)敷設(shè)的控制電纜如果采用雙端接地，需要謹(jǐn)慎評估不同接地點(diǎn)的電位差情況，否則容易因環(huán)流引起信號傳輸問題。

系統(tǒng)安全性要求：從安全性方面考慮，如果控制電纜所處的電氣系統(tǒng)可能遭受雷擊或者容易出現(xiàn)短路電流情況時(shí)，雙端接地有助于在雷電流或者短路電流通過時(shí)迅速將電流導(dǎo)入大地，保護(hù)屏蔽層不會被燒毀。如在一些戶外電力設(shè)備連接電纜或者戶外工業(yè)控制系統(tǒng)的電纜，考慮到安全性因素，雙端接地方式可以增加電纜系統(tǒng)在遭受雷擊或短路時(shí)的安全性；而對于一些對安全接地要求不那么高、側(cè)重于信號傳輸穩(wěn)定精確的系統(tǒng)，如在一些實(shí)驗(yàn)室設(shè)備之間的控制電纜或者在精密儀器內(nèi)部的電纜布線，在滿足接地規(guī)范的前提下，可以更加側(cè)重根據(jù)信號類型和電磁環(huán)境等因素，靈活選擇單端或雙端接地方式，以保障信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。