配件柜电源防干扰接地技巧
一、核心原则
配件柜电源进行防干扰接地,根本目的是为了保障系统的“稳定可靠”运行,而不仅仅是“有电能用”。安全接地与信号接地分离,最终单点汇接:这是最重要的原则。机柜内的接地应分为:
保护地:来自电网,用于保护人身安全,防止漏电触电。通常接在柜门、金属框架、电机外壳等。
工作地/信号地:为电子电路(PLC、仪表、传感器、通信设备)提供稳定的参考零电位,用于抑制干扰。
最终,这两者在柜内应通过独立的铜排或导线引出,在接地汇集排(总接地端子)处单点连接,再以最短路径接入大地接地极。
低阻抗路径:接地线要短、粗、直。高频干扰信号会走阻抗最低的路径,粗短的导线能提供低阻抗泄放通道。
避免接地环路:同一电路或系统出现多个接地点,会因电位差形成“地环路电流”,这是主要的噪声来源。星型单点接地是解决此问题的最佳结构。
二、具体实施技巧
1. 柜内布局与划分
分区布置:将大功率设备(变频器、大功率电源、接触器)与敏感设备(PLC、模拟量I/O模块、通信模块)在空间上分开,最好用金属隔板隔离。
接地铜排设置:
PE保护接地铜排:安装在柜体底部或侧面,直接与柜体骨架可靠连接(刮漆、用爪垫),接入来自电源进线的PE线。
SG信号接地铜排:安装在敏感电子设备区域(如PLC机架下方),必须与柜体绝缘安装(使用绝缘支柱)。此铜排专门用于电子设备的信号地连接。
2. 接线技巧
分类连接:
所有设备的金属外壳、柜门(通过编织带)、安装底板、电缆屏蔽层(一端)接到 PE铜排。
所有PLC的接地端子、24V电源的0V参考端、模拟量信号的屏蔽层(另一端)、独立仪表的工作地端子接到 SG铜排。
电缆处理:
动力电缆(如给电机供电的)与信号电缆(模拟量、通信线)必须分开走线槽,垂直交叉时保持90度角。
屏蔽层处理:这是防干扰的关键。屏蔽层应在靠近接口处用金属卡箍或屏蔽层压接端子与对应的接地铜排可靠连接。
模拟量信号线:通常在控制器(PLC)端,将屏蔽层接在SG铜排上。传感器端如果外壳接地,则屏蔽层可悬空或接外壳。
通信线(如Profibus, Ethernet):严格按照该通信协议的规定进行屏蔽层连接(通常两端接地,并使用等电位连接减少环路影响)。
动力电缆屏蔽层:接在PE铜排上。
星型接地:从SG铜排引出多根独立的接地线,分别连接到各个敏感设备的地端子,避免“手拉手”串联接地。
3. 电源处理
使用隔离变压器:为敏感电子设备供电时,使用带屏蔽层的隔离变压器,其屏蔽层需良好接地。这能切断来自电网的共模干扰。
使用滤波器:在变频器、伺服驱动器等干扰源的电源输入端加装电源滤波器。滤波器的接地线必须极短(最好滤波器直接安装在金属柜壁上),并可靠连接到PE铜排。滤波器能阻止设备产生的干扰倒灌入电网。
分路供电:使用独立的线路或电源模块为数字电路、模拟电路、继电器线圈供电。
三、步骤总结
规划:设计柜内布局,确定PE和SG铜排位置。
建立接地主干:将配电室来的总PE线连接到柜体PE铜排。从PE铜排引出一根足够粗的导线(如黄绿色,截面积≥电源相线的一半)到绝缘安装的SG铜排。这就是安全地与信号地的单点连接点。
柜体等电位连接:确保柜门、框架、底板都与PE铜排可靠电气连接(低阻抗)。
设备接地:
大功率设备电源外壳接PE铜排。
敏感电子设备信号地接SG铜排。
线缆处理:严格区分走线,规范处理所有屏蔽层。
最终连接:将柜内的PE铜排(或总接地汇流排)通过专用接地干线(建议使用扁平铜排或≥16mm²的铜缆)连接到建筑物或厂房的主接地极。确保主接地极电阻符合规范(通常要求≤4Ω)。
四、常见错误与禁忌
错误:将信号地直接接在柜体螺丝上(形成了多点接地,易产生环路)。
错误:接地线过长、盘绕,增加了高频阻抗。
错误:屏蔽层不接或“ pigtail”(猪尾巴式)连接(拧成一小段导线),这会极大降低高频屏蔽效果。
错误:将接地线当作零线使用。
禁忌:不同柜体之间随意用接地线连接,而未采用星型结构或等电位铜排,可能造成不可预测的环流。
禁忌:接地螺栓处有油漆、锈蚀,未使用不锈钢垫片和防松螺母。
最后建议:对于复杂的系统或干扰严重的环境(如附近有大型变频设备、电弧炉),建议咨询专业电气工程师或EMC专家,并进行接地电阻和噪声水平的测量。
