多芯电缆部分线芯通电时其余线芯带电压的原因与感应电压估算
带电芯与不带电芯之间、各芯对金属屏蔽/大地之间都存在分布电容。对不带电芯而言,它处在"带电芯→芯间电容→对地电容"的分压链中间,稳态下它的电位约等于按电容比例分到的电压。电缆越长分布电容越大、末端越接近开路,分到的电压越接近带电芯电位——这就是控制电缆两芯接 220V、其他芯能量出几十伏甚至上百伏的原因。
负载电流的交变磁场穿过不带电芯构成的回路,按互感关系感应出电动势,大小与电流、平行长度、芯间距离有关。大电流回路旁边的不带电芯,即使没有电容耦合也会感应出电压。
现场反复验证过的现象:一根多芯控制电缆给其中两芯接上220V,在不带电的线芯上能测出明显电压,有时高达几十伏。机理是电容分压:带电芯与不带电芯之间存在芯间电容,各芯对金属屏蔽(或大地)又存在对地电容,两组电容串联把220V按容抗分了下来——不带电芯空载时分得的电压可以很可观;接上负载或对地阻抗变小后电压立刻掉下去,这也是判断“感应电而非漏电”的简单办法。
危害与对策:感应电压足以让弱信号回路出错、灵敏继电器误动、指示灯常亮。对策按成本排序——选用带屏蔽的控制电缆并按抗干扰口径把屏蔽层接地;把备用芯两端接地,用接地芯“吸走”邻近感应;弱信号回路与动力回路分缆敷设并保持间距。感应电压不是绝缘故障,但会长期困扰调试,敷设阶段把屏蔽与接地做对,比事后加隔离继电器便宜。
依据电磁感应与分布参数电路基本原理及检验实践整理。相关:耐压试验后为什么必须放电 · 电压降计算器 · 全部问答 · 屏蔽层怎么接地