Заземление экранированного кабеля

Вот смотрю на эту тему — и сразу всплывают десятки объектов, где люди путают заземление экранированного кабеля с простым занулением. Кажется, что подключил экран к шине — и всё, но на высоких частотах или в цепях с импульсными помехами такая схема начинает ?плакать?. Особенно если экран заземлён с двух сторон без учёта разности потенциалов. У нас на подстанции в 2018 году из-за этого сгорел частотный преобразователь — экран кабеля был закорочен на корпус, но контур заземления оказался перегруженным соседними системами.

Почему экран — это не просто ?металлическая оплётка?

Многие монтажники до сих пор считают, что экран нужен только для защиты от ЭМ-помех. На деле же он работает как обратный проводник для токов утечки, и если его неправильно заземлить — эти токи начинают бродить по смежным цепям. Помню, на металлургическом комбинате заземлили экраны контрольных кабелей серии КВВГ в одну точку, но забыли про индуктивность самой шины. В итоге наводки с силовых линий 6 кВ пробили на аналоговые датчики.

Кстати, у экранированного кабеля есть особенность: при монтаже в лотках экран не должен касаться металлических поверхностей — иначе образуются паразитные контуры. Мы обычно используем кабели с двойным экраном, например, от ООО Циндао Хуацян Кабель, где медная оплётка идёт поверх алюминиевой фольги. Но даже это не спасает, если заземление сделано ?абы как?.

Особенно критично для кабелей с минеральной изоляцией — там экран часто совмещён с оболочкой, и при перегреве точка заземления может стать источником пробоя. Однажды видел, как на объекте ?Роскосмоса? кабель МИКС 3000V от HuaYu вышел из строя именно из-за термоциклирования в точке подключения к заземлителю.

Как выбрать точку заземления: одностороннее vs двустороннее

Споры о том, где заземлять экран — со стороны источника или приёмника — ведутся десятилетиями. В низкочастотных цепях до 50 кГц обычно хватает одностороннего заземления, но если речь о цифровых шинах (например, Profibus), то лучше двустороннее с гальванической развязкой. На химическом заводе в Уфе мы ставили трансформаторы развязки на экраны кабелей от ООО Циндао Хуацян Кабель — их кабели серии КВВГЭнг-LS как раз имеют раздельный экран для каждой пары.

Но есть нюанс: при двустороннем заземлении токи утечки могут создать контур, который наведёт помеху на сам сигнал. Поэтому в системах АСУ ТП мы часто используем гибридную схему — экран заземляем через RC-цепочку с сопротивлением 10–100 Ом и конденсатором 0.1 мкФ. Это особенно актуально для кабелей, проложенных рядом с ВЧ-установками.

Кстати, у китайских производителей вроде HuaYu иногда встречается экран с пропускной способностью по току до 5 А — такой можно смело заземлять напрямую к контуру. Но перед этим нужно проверить сопротивление изоляции между экраном и жилами — бывало, что при транспортировке фольга прорезала изоляцию.

Ошибки монтажа, которые дорого обходятся

Самая частая ошибка — когда экран заземляют через свободный болт на корпусе щита. Кажется, что контакт есть, но на высоких частотах импеданс такого соединения зашкаливает. На аэродроме Шереметьево из-за этого глючила система посадки — экран кабеля RS-485 был закреплён на дин-рейке, которая лишь условно соединялась с землёй.

Ещё хуже, когда экран оставляют ?висеть в воздухе? — якобы для исключения контуров заземления. В цепях с PLC-контроллерами это гарантированно приводит к сбоям синхронизации. Особенно критично для многожильных экранированных кабелей, где каждая пара имеет индивидуальный экран — их нужно объединять через общую шину с низким импедансом.

Запомнился случай на шахте в Кузбассе: там использовали кабели HuaYu с тройным экраном, но монтажники скрутили все экраны в один пучок и заземлили через клеммник. Через месяц помехи от частотников вывели из строя систему мониторинга метана. Пришлось переделывать с раздельным заземлением для силовых и сигнальных экранов.

Особенности для специфичных сред

В взрывоопасных зонах (например, на НПЗ) заземление экрана должно быть выполнено с соблюдением ГОСТ Р МЭК 60079-14. Там требуется, чтобы точка подключения к заземлителю имела отдельный болт с пломбировкой. Мы обычно используем кабели с медным экраном сечением не менее 4 мм2, как в серии КВВГЭнг от HuaYu — их экран выдерживает токи короткого замыкания до 2 кА.

Для морских объектов важно учитывать коррозию: алюминиевый экран в солёной среде быстро окисляется, поэтому предпочтительнее омеднённые или никелированные варианты. На платформе в Каспийском море мы заземляли экраны через биметаллические зажимы, но всё равно раз в год приходится проверять переходное сопротивление.

Интересный момент с фотоэлектрическими системами: там экран солнечного кабеля часто заземляют через диодные сборки, чтобы избежать паразитных токов при затемнении панелей. Но это уже тема для отдельного разговора — главное, не повторять ошибку коллег, которые заземлили экран напрямую на каркас панелей и получили утечки на 30% выше нормы.

Инструменты и измерения: без чего нельзя принимать работу

Без мегомметра на 1000 В и анализатора цепей заземление экрана — это лотерея. Мы всегда проверяем сопротивление между экраном и землёй — оно должно быть не более 0.1 Ома для частот до 1 МГц. Для высокочастотных систем дополнительно нужен рефлектометр — им можно найти места непреднамеренного контакта экрана с конструкциями.

Обязательно измеряем токи утечки через экран при рабочей нагрузке. Если ток превышает 10 мА — значит где-то есть проблемы с изоляцией или наведёнными потенциалами. Как-то раз на объекте ?Росатома? такой замер показал 45 мА, хотя визуально всё было идеально — оказалось, экран касался армирующей сетки в бетоне.

Советую вести журнал замеров: даже для кабелей от одного производителя, например, ООО Циндао Хуацян Кабель, параметры могут немного плавать от партии к партии. Особенно это заметно у экранированных кабелей с низким дымовыделением — там толщина экрана иногда ?гуляет? на 5–7%.

Выводы, которые не найти в учебниках

Заземление экранированного кабеля — это всегда компромисс между подавлением помех и риском создания паразитных контуров. Универсального решения нет — для каждого объекта нужно считать токи, смотреть трассировку и даже учитывать материал лотков (оцинкованная сталь даёт другие наводки, чем нержавейка).

Лично я для критичных систем рекомендую кабели с раздельными экранами, как у HuaYu — их проще заземлять по групповой схеме. Но если бюджет ограничен, то хотя бы не экономьте на медных шинах для объединения экранов — разница в 1000 рублей может спасти оборудование на миллионы.

И главное — никогда не доверяйте монтажникам, которые говорят ?мы так всегда делаем?. Каждый объект уникален, и то, что работало на прошлой стройке, здесь может привести к ЧП. Проверяйте, меряйте, сомневайтесь — именно так рождается качественное заземление.