什么是屏蔽电缆
屏蔽电缆是一种特殊结构的电缆，在导体和绝缘层外增加了一层或多层金属屏蔽层，用于减少电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)对电缆内部信号传输的影响，同时防止电缆内部信号向外辐射干扰其他设备。屏蔽电缆广泛应用于需要高质量信号传输、低噪声环境的场合。
屏蔽电缆的基本原理是利用金属屏蔽层的反射、吸收和趋肤效应，将干扰信号阻挡在电缆外部或将内部信号限制在电缆内，从而保证信号传输的质量和可靠性。
主要特性与优势
屏蔽类型与结构
单层编织屏蔽(SFTP)
使用金属丝（通常是铜丝）编织成网状覆盖在绝缘层外，覆盖率一般在70%-95%之间。
特点：柔性好，成本较低，屏蔽效果良好，适用于大多数一般应用场景。
双层屏蔽(SFTP/STP)
结合铝箔和编织网双重屏蔽结构，内层为铝箔，外层为编织网。
特点：屏蔽效果极佳，覆盖率可达99%以上，适合高干扰环境和敏感信号传输。
铝箔屏蔽(FTP)
使用铝塑复合带绕包在绝缘层外，形成连续的屏蔽层。
特点：覆盖率高（接近100%），柔韧性好，成本适中，适合需要360°全方位屏蔽的场合。
金属管屏蔽
使用金属管（如铜、铝、不锈钢等）作为外屏蔽层，提供最强大的屏蔽效果。
特点：屏蔽效果最强，机械强度高，但柔性较差，成本较高，适用于特殊环境。
产品分类
按用途分类
- 信号屏蔽电缆：用于传输模拟或数字信号，如传感器信号、音频信号、视频信号等
- 控制屏蔽电缆：用于工业控制系统中传输控制信号，如PLC、DCS系统等
- 通信屏蔽电缆：用于通信系统，如网络电缆、电话电缆等
- 电力屏蔽电缆：高压电力传输用电缆，用于减少电磁辐射和干扰
- 仪表屏蔽电缆：专用于仪器仪表信号传输，要求高精度、低噪声
按结构分类
- 双绞线屏蔽电缆(STP)：每对双绞线外都有屏蔽层，同时整体也有屏蔽层
- 铝箔屏蔽电缆(FTP)：使用铝箔作为主要屏蔽材料，覆盖率高
- 编织屏蔽电缆(SFTP)：使用金属丝编织成网状作为屏蔽层
- 双层屏蔽电缆：结合铝箔和编织网双重屏蔽结构
- 多芯屏蔽电缆：多根绝缘线芯共同使用一个屏蔽层
- 分屏蔽电缆>：每根线芯或每组线芯都有单独的屏蔽层，同时整体也有屏蔽层
技术参数
| 参数名称 | 指标 | 说明 |
|---|---|---|
| 导体材料 | 铜、镀锡铜、铝等 | 根据用途选择不同材料 |
| 绝缘材料 | PVC、PE、XLPE、FEP等 | 根据使用环境和温度要求选择 |
| 屏蔽材料 | 铜丝、铝箔、铜箔、不锈钢等 | 不同屏蔽材料有不同的屏蔽效果和成本 |
| 屏蔽覆盖率 | 70%-100% | 覆盖率越高，屏蔽效果越好 |
| 额定电压 | 30V-35kV | 根据用途和绝缘材料不同而变化 |
| 使用温度范围 | -40°C~150°C | 取决于绝缘材料和屏蔽材料 |
| 导体截面积 | 0.08mm²-500mm² | 根据载流量和信号传输需求选择 |
| 屏蔽电阻 | ≤5Ω/km（铜屏蔽） | 电阻越小，接地效果越好 |
应用领域
工业自动化
用于工业自动化控制系统中传输控制信号和数据，如PLC、DCS、机器人控制系统等，确保信号在复杂电磁环境中可靠传输。
通信系统
用于各类通信系统，如计算机网络、电话通信、广播电视等，保证数据和信号的高质量传输。
医疗设备
在医疗设备中使用，如心电图机、监护仪、X光机等，防止外部电磁干扰影响医疗设备的正常工作和信号准确性。
广播电视
用于广播电视信号的传输，如演播室设备连接、广播发射系统等，保证音频和视频信号的高质量传输。
测量测试设备
用于精密测量仪器和测试设备，如示波器、频谱分析仪、数据采集系统等，减少测量误差和干扰。
电力系统
高压电力系统中的控制电缆和信号电缆，用于减少电磁辐射和提高系统可靠性。
交通系统
用于轨道交通、机场、港口等交通设施的信号控制系统和监控系统，确保信号在高干扰环境下的可靠传输。
安防监控
用于安防监控系统中传输视频信号和控制信号，如摄像头连接电缆、报警系统电缆等。
安装与接地要求
屏蔽接地的重要性
屏蔽电缆的屏蔽层必须正确接地，才能发挥良好的屏蔽效果。接地不良会导致屏蔽效果下降，甚至产生额外的干扰。
- 单端接地：屏蔽层仅在一端接地，适用于低频信号传输，可避免接地环路产生的干扰
- 两端接地：屏蔽层在两端都接地，适用于高频信号传输，可提供更完整的屏蔽效果
- 多点接地：屏蔽层在多个点接地，适用于高频信号和长距离传输，但需注意避免接地环路问题
安装要点
- 避免屏蔽层破损：安装和敷设过程中应避免损坏屏蔽层，否则会降低屏蔽效果
- 屏蔽层处理：电缆终端制作时，屏蔽层应修剪整齐，确保良好的电气连接
- 接地端子：使用专门的接地端子或连接器，确保屏蔽层与接地系统的可靠连接
- 避免与强电并行：尽量避免与强电电缆平行敷设，如必须平行，应保持足够的间距
- 弯曲半径：应遵循电缆的最小弯曲半径要求，避免过度弯曲损坏屏蔽层
接地电阻要求
- 信号屏蔽电缆接地电阻：≤1Ω
- 控制屏蔽电缆接地电阻：≤4Ω
- 电力屏蔽电缆接地电阻：≤10Ω（根据系统要求可能更低）
常见问题解答
屏蔽电缆接地的主要目的是：1）将屏蔽层上感应的干扰电流导入大地，防止其进入信号回路；2）为干扰信号提供低阻抗路径；3）降低屏蔽层上的电压，提高安全性；4）避免屏蔽层成为二次辐射源。如果屏蔽层不接地或接地不良，不仅无法发挥屏蔽作用，反而可能成为新的干扰源。
选择屏蔽类型应考虑以下因素：1）干扰频率范围：高频干扰通常采用铝箔屏蔽，低频干扰可采用编织屏蔽；2）干扰强度：强干扰环境应选择双层屏蔽或高覆盖率的屏蔽；3）使用环境：需要频繁弯曲的场合应选择柔性好的编织屏蔽；4）成本预算：不同屏蔽类型的成本差异较大；5）安装条件：考虑安装空间和弯曲半径要求。综合考虑这些因素，选择最适合特定应用场景的屏蔽类型。
主要区别在于结构和性能：1）结构上，屏蔽电缆比非屏蔽电缆多了一层或多层金属屏蔽层；2）屏蔽性能，屏蔽电缆具有抗电磁干扰和防信号泄漏的能力，而非屏蔽电缆没有；3）适用场景，屏蔽电缆适用于电磁环境复杂、对信号传输质量要求高的场合，非屏蔽电缆适用于一般环境；4）成本，屏蔽电缆由于多了屏蔽层，成本通常高于非屏蔽电缆；5）安装要求，屏蔽电缆需要考虑接地问题，安装要求更高。
检测屏蔽电缆屏蔽效果的方法包括：1）屏蔽衰减测试：使用网络分析仪测量不同频率下的屏蔽衰减值；2）转移阻抗测试：评估屏蔽层阻止电磁干扰的能力；3）接地电阻测试：测量屏蔽层接地电阻，确保接地良好；4）实际运行测试：在实际应用环境中测试信号传输质量和抗干扰能力。对于重要应用，建议使用专业的电磁兼容(EMC)测试设备进行全面评估。
屏蔽层破损会降低屏蔽效果，应及时处理：1）轻微破损：可以使用导电胶带（如铜箔胶带）进行修复，确保胶带与原屏蔽层有良好的电气连接；2）严重破损：对于重要应用，建议更换整段电缆；3）临时修复：紧急情况下，可以使用金属套管或屏蔽网套包裹破损处，并确保良好接地；4）测试验证：修复后应进行屏蔽效果测试，确保满足使用要求。需要注意的是，修复措施只能作为临时解决方案，长期使用应考虑更换。
选择与采购指南
如何选择合适的屏蔽电缆
- 根据信号类型选择：模拟信号、数字信号、高频信号等对电缆要求不同
- 根据干扰环境选择：强干扰环境应选择高性能屏蔽结构
- 根据安装条件选择：考虑弯曲半径、工作温度等因素
- 根据传输距离选择：长距离传输需要考虑衰减和特性阻抗匹配
- 考虑认证和标准：选择符合相关国家标准或国际标准的产品
质量判断要点
- 检查屏蔽层质量：编织密度、铝箔厚度和覆盖率等
- 验证导体材料和截面：导体应符合标称截面积，材料纯度高
- 检查绝缘材料：绝缘层应均匀、无气泡、无杂质
- 检查外护套：外护套应紧密、光滑、无破损
- 测试电气性能：绝缘电阻、导体电阻、屏蔽电阻等应符合标准要求
行业标准与规范
- 国家标准：GB/T 9330-2020《塑料绝缘控制电缆》
- 国家标准：GB/T 12706-2020《额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件》
- 国家标准：GB/T 18380-2008《电缆在火焰条件下的燃烧试验》
- 国际标准：IEC 60227-7《额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆 第7部分：两芯或多芯屏蔽和非屏蔽软电缆》
- 国际标准：IEC 61156-5《平衡电缆 第5部分：办公用屏蔽和非屏蔽双绞电缆》