Конструктивное исполнение ЭМС - прокладка кабелей

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Содержание


Выбор материалов и формы зависит от следующих факторов:

  • интенсивности электромагнитных помех вдоль кабельных трасс (близость источников кондуктивных или излучаемых электромагнитных помех);
  • разрешенного уровня кондуктивных или излучаемых электромагнитных помех;
  • типа кабелей (экранированные, витые пары, оптоволоконные);
  • способности оборудования, подключенного к электросети, выдерживать электромагнитные помехи;
  • других ограничений, налагаемых окружающими условиями (химических, механических, климатических, противопожарных и др.);
  • планируемых расширений системы электропроводки.

Кабелепроводы из неметаллических материалов пригодны для использования в следующих случаях:

  • низкий уровень электромагнитных помех в окружающем пространстве;
  • система электропроводки с низким уровнем излучений;
  • ситуации, когда применения металлических кабелепроводов следует избегать (химические среды);
  • системы с использованием оптоволоконных кабелей.

Для металлических кабелепроводов (лотков) именно форма (плоская, U-образная, трубчатая), а не поперечное сечение определяет импеданс. Замкнутые формы предпочтительней, чем открытые, поскольку снижают несимметричные помехи. Кабелепроводы часто имеют пазы для крепления кабеля - чем меньше, тем лучше. Пазы, вызывающие минимальные проблемы, - те, которые вырезаются параллельно и на некотором расстоянии от кабелей. Пазы, вырезанные перпендикулярно кабелям, не рекомендуются (рис. Q9).


Рис Q09.jpg


Рис. Q9 : Эффективность различных типов металлических кабелепроводов (лотков)


В определенных случаях плохой, с точки зрения защищенности от электромагнитных помех, кабелепровод может оказаться подходящим, если электромагнитная среда является мало интенсивной, если используются экранированные или оптоволоконные кабели, или если применяются отдельные кабелепроводы для разных типов кабелей (силовых, передачи и обработки данных).

Рекомендуется предусматривать место внутри кабелепровода для определенного количества дополнительных кабелей. Высота кабелей должна быть ниже разделительных перегородок кабелепровода (как показано на рисунке ниже). Крышки также улучшают электромагнитную совместимость кабелепроводов.

В кабелепроводах U-образной формы магнитное поле уменьшается в двух углах. По этой причине глубокие кабелепроводы предпочтительней (рис. Q10).


Рис Q10.jpg


Рис. Q10 : Различные способы размещения кабелей


Различные типы кабелей (силовые и слаботочные) не должны устанавливаться в одной связке или в одном и том же кабелепроводе. Кабелепроводы не должны заполняться кабелями больше, чем наполовину.

Рекомендуется осуществлять электромагнитное отделение кабелей одной группы от другой посредством экранирования или прокладки таких кабелей в разных кабелепроводах. Качество экранирования определяет расстояние между группами. Если экранирование не используется, должны поддерживаться достаточные расстояния (рис. Q11).


Рис Q11.jpg


Рис. Q11 : Рекомендации по прокладке групп кабелей в металлических кабелепроводах


Металлические элементы каркаса зданий можно использовать для обеспечения электромагнитной совместимости. Стальные балки (уголок, двутавр, U- и T-образные) часто образуют непрерывную заземленную конструкцию с большими поперечными сечениями и поверхностями, к которым подведены многочисленные промежуточные заземляющие соединения. По возможности, кабели должны прокладываться вдоль таких балок. Размещение во внутренних углах предпочтительней, чем на наружных поверхностях (рис. Q12).


Рис Q12.jpg


Рис. Q12 : Рекомендации по прокладке кабелей в стальных балках


Оба конца металлических кабелепроводов должны всегда соединяться с локальными заземляющими электродами. Для очень длинных кабелепроводов рекомендуется использовать дополнительные соединения с системой заземления. По возможности, расстояние между этими соединениями должны быть неодинаковыми (для симметричных систем разводки) с тем, чтобы избежать резонанса на одинаковых частотах. Все соединения с системой заземления должны быть короткими.

Существуют металлические и неметаллические кабелепроводы. Металлические варианты обеспечивают улучшенные характеристики электромагнитной совместимости. Кабелепровод (лотки и коробы для кабелей, кабельные кронштейны и др.) должны от начала до конца представлять собой непрерывную проводящую металлическую конструкцию.

Алюминиевый кабелепровод имеет более низкое сопротивление по постоянному току, чем стальной кабелепровод того же размера, но импеданс (Zt) стали снижается при малых частотах, особенно когда сталь имеет высокую относительную магнитную проницаемость µ. Следует соблюдать осторожность при одновременном использовании различных типов металлов, поскольку в определенных случаях не допускается непосредственный электрический контакт некоторых металлов. Несоблюдение этого правила может вызвать коррозию в месте контакта. С точки зрения обеспечения электромагнитной совместимости это может быть недостатком.

В случаях когда устройства, подключенные к кабельной системе на основе неэранированных кабелей, не подвергаются воздействию низкочастотных полей, электромагнитная совместимость неметаллических кабелепроводов может быть улучшена посредством добавления внутрь кабелепровода параллельного заземляющего проводника (PEC). Оба конца должны быть подсоединены к локальной системе заземления. Присоединения должны быть сделаны к металлической части, имеющей низкий импеданс (например, к большой металлической панели корпуса устройства). PEC-проводник должен выдерживать большие токи короткого замыкания.


Практическая реализация

Если металлический кабелепровод состоит из нескольких коротких секций, следует обратить внимание на обеспечение его непрерывности посредством надлежащего соединения различных секций. Желательно, чтобы секции сваривались по всем кромкам. Клепаные, болтовые или резьбовые соединения разрешаются в том случае, если контактные поверхности проводят ток (отсутствует краска или изолирующие покрытия) и защищены от коррозии. Следует соблюдать установленные моменты затяжки с тем, чтобы обеспечить необходимое давление для получения плотного электрического контакта между двумя частями кабелепровода.

Если выбрана конкретная форма кабелепровода, она должна использоваться на всей его длине. Все внутренние соединения (между секциями кабелепровода) должны иметь низкое полное сопротивление. Соединение секций кабелепровода с помощью одного провода создает большое местное сопротивление, которое резко ухудшает его характеристики электромагнитной совместимости.

Начиная с частоты в несколько мегагерц, соединительный промежуток в 10 см между двумя секциями кабелепровода резко ухудшает его коэффициент затухания (более чем в 10 раз) (рис. Q13).


Рис Q13.jpg


Рис. Q13 : Сборка металлических кабелепроводов


Всякий раз, когда проводятся изменения или расширения кабельной системы, важно следить за тем, чтобы они выполнялись в соответствии с правилами обеспечения электромагнитной совместимости (например, никогда не заменяйте металлический кабелепровод пластмассовым!).

Крышки для металлических кабелепроводов должны отвечать тем же требованиям, что и сами кабелепроводы. Крышка должна иметь большое количество контактов по всей длине. Если это невозможно, она должна быть соединена с кабелепроводом по крайней мере на двух концах с помощью коротких соединений (например, плетеных или сетчатых проводников).

В случае прохождения кабелепроводов через стену (например, противопожарную перегородку), между их двумя частями должны использоваться соединения с низким полным сопротивлением (рис. Q14).


Рис Q14.jpg


Рис. Q14 : Рекомендации для соединения частей металлического кабелепровода при прохождении через стену