馮衛(wèi)江

（中鐵物資集團(tuán)港澳有限公司 四川成都 610053）

1 前言

我公司TRT及風(fēng)機(jī)在全國(guó)已有過(guò)百套的裝置，但是與之配套的DCS卻經(jīng)常性發(fā)生莫名的故障，許多原因是由DCS系統(tǒng)的接地引起的。隨著電力系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展和中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，DCS系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)外電廠得到廣泛應(yīng)用。為保證電廠DCS系統(tǒng)的監(jiān)控精度和安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須認(rèn)真設(shè)計(jì)和考慮DCS系統(tǒng)接地方式，接地要求，信號(hào)屏蔽和接地極選擇。

2 DCS系統(tǒng)接地重要性

TRT余壓電壓發(fā)電裝置的DCS接地系統(tǒng)能否滿(mǎn)足設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的要求，主要取決于接地電阻的大小。DCS系統(tǒng)的接地主要有以下功能。第二，具有電阻要求的接地系統(tǒng)可以為DCS系統(tǒng)提供屏蔽信號(hào)，消除電子噪聲和其他信號(hào)的干擾，并為整個(gè)DCS控制系統(tǒng)提供參考零電位。如果DCS接地系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，有可能造成電廠設(shè)備損壞，后果嚴(yán)重的甚至對(duì)人體造成傷害。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，電廠DCS系統(tǒng)中經(jīng)常存在設(shè)備崩潰和控制信號(hào)波動(dòng)，其中大部分是由接地系統(tǒng)的問(wèn)題引起的。因此，完美，可靠，正確的接地系統(tǒng)滿(mǎn)足規(guī)范要求是DCS系統(tǒng)安全，可靠，穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

3 DCS系統(tǒng)接地分類(lèi)

3.1 保護(hù)接地

（1）保護(hù)接地是為人身安全和電氣設(shè)備安全提供的接地。余壓發(fā)電電站（TRT）控制系統(tǒng)PLC柜，DCS控制臺(tái)，系統(tǒng)儀表柜，配電柜，繼電器柜等系統(tǒng)設(shè)備的金屬外殼，對(duì)于因各種原因可能導(dǎo)致漏電的部件，應(yīng)進(jìn)行保護(hù)接地。

（2）正常電壓低于36V的現(xiàn)場(chǎng)儀表可以在沒(méi)有保護(hù)接地的情況下使用。但如果儀器設(shè)備可能與高于36V的其他設(shè)備接觸，也應(yīng)保護(hù)并接地。

（3）如果儀器安裝在金屬儀表板，金屬柜或金屬框架上，與其他接觸柜的電氣接地接觸良好，不再單獨(dú)進(jìn)行保護(hù)接地。

3.2 工作接地

（1）自動(dòng)化儀表和DCS控制系統(tǒng)的工作地面包括：電氣儀表信號(hào)回路接地和信號(hào)屏蔽接地。

（2）DCS系統(tǒng)中用隔離柵隔離的信號(hào)不用接地。隔離柵隔離了需要將輸入或輸出信號(hào)與其他電輸入或輸出信號(hào)隔離的電路。電路絕緣并與地絕緣。

（3）未隔離信號(hào)通常接地并接地到直流電源的負(fù)極。其他信號(hào)的分配基于該參考點(diǎn)。

（4）儀器工作接地的原理是單點(diǎn)接地，以避免信號(hào)在循環(huán)中產(chǎn)生接地的回路。但是，如果在每個(gè)電路上遇到信號(hào)源和接收儀器，則不可避免地需要接地。

3.3 本安系統(tǒng)接地

（1）如果系統(tǒng)是輸入或者輸出信號(hào)隔離的，則系統(tǒng)不需要特殊接地。

（2）如果系統(tǒng)使用齊納屏障系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)接地。

（3）系統(tǒng)使用齊納屏障，不與儀器信號(hào)電路的地面分開(kāi)。

3.4 防靜電接地

（1）安裝在DCS系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)控制室內(nèi)，應(yīng)考慮防靜電接地。控制室和工作臺(tái)的靜電導(dǎo)電接地應(yīng)采用防靜電接地。

（2）如果系統(tǒng)設(shè)備接地并連接到工作地，則不再需要防靜電接地。

3.5 防雷接地

（1）如果自控儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)線(xiàn)從橋外進(jìn)入房間，則需要進(jìn)行防雷接地連接。

（2）自控儀表和控制系統(tǒng)的防雷接地應(yīng)與電氣專(zhuān)業(yè)防雷接地系統(tǒng)共用，但接地裝置不能與獨(dú)立安裝的防雷裝置共用。

4 DCS接地方式

（1）使用建筑物周?chē)慕拥鼐W(wǎng)作為DCS系統(tǒng)的接地網(wǎng)。

（2）為T(mén)RT發(fā)電裝置的DCS系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的及接地網(wǎng)。

（3）DCS控制系統(tǒng)設(shè)置專(zhuān)用接地網(wǎng)，通過(guò)連接線(xiàn)連接到建筑物外圍的電氣接地網(wǎng)。

第三種接地方法是在DCS控制系統(tǒng)中設(shè)置專(zhuān)用接地網(wǎng)絡(luò)，以接入建筑物電氣接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這與第二種接地方法一致。這種接地方法的主要缺點(diǎn)是：占地區(qū)域比較大，設(shè)置成本高，制作過(guò)程中使用的電纜及鋼材耗量大，而且距離控制室也有較長(zhǎng)的距離，設(shè)備運(yùn)行后，接地極及接地網(wǎng)后期的維護(hù)和檢修不是很方便，使用效果也不是很好。根據(jù)近年來(lái)公司下屬TRT電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，控制室內(nèi)的專(zhuān)用DCS接地網(wǎng)耗時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在許多不安全因素，運(yùn)行不夠穩(wěn)定。廣西盛隆冶金有限公司曾設(shè)置專(zhuān)屬的接地網(wǎng)，由于該地區(qū)土壤多以巖石沙土成分居多，接地系統(tǒng)通過(guò)回填、加降解阻抗劑等方法阻值達(dá)標(biāo)，但是運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，阻值嚴(yán)重偏離。因此，TRT發(fā)電機(jī)組已反復(fù)跳閘數(shù)十次，并且沒(méi)有找到具體原因。取得了良好的效果，電氣故障跳閘次數(shù)大大減少。

5 公共接地極的要求

（1）當(dāng)工廠接地網(wǎng)的接地電阻≤4Ω時(shí)，廠區(qū)的電氣接地網(wǎng)可視為DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。

（2）當(dāng)工廠電氣接地網(wǎng)的接地電阻較大或無(wú)序時(shí)，應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)。

（4）接地極15m范圍內(nèi)無(wú)防雷接入點(diǎn)，8m內(nèi)高低壓電氣設(shè)備外殼無(wú)30kW以上接入點(diǎn)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)不能滿(mǎn)足條件時(shí)，防雷接地通過(guò)避雷器/減震器連接到公共地線(xiàn)的主線(xiàn)。焊縫的接地不應(yīng)與公共接地電極及其接地網(wǎng)重疊。

6 DCS系統(tǒng)的接地原則

6.1 DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置

（1）操作臺(tái)、打印臺(tái)、服務(wù)器柜：設(shè)有保護(hù)地螺釘。

（2）繼電器柜、UPS柜、配電柜：設(shè)有保護(hù)地螺釘。

（3）DCS的I/O機(jī)柜：提供屏蔽接地母線(xiàn)和接地螺釘，系統(tǒng)地（+24V地）懸浮。

（4）儀表柜、手操盤(pán)臺(tái)：它有一個(gè)屏蔽接地母線(xiàn)和一個(gè)接地螺釘。

（5）安全柵柜：它有一個(gè)屏蔽接地母線(xiàn)，一個(gè)本安型接地母線(xiàn)和一個(gè)接地螺釘。

6.2 信號(hào)屏蔽及其接地

（1）根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定，計(jì)算機(jī)或DCS系統(tǒng)信號(hào)電纜的屏蔽層不得浮動(dòng)，必須接地。

（2）DCS系統(tǒng)信號(hào)電纜的選擇和敷設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。屏蔽電纜的屏蔽層應(yīng)如上所述接地。為了提高DCS系統(tǒng)的抗干擾能力，更適合使用阻燃扭曲銅網(wǎng)屏蔽計(jì)算機(jī)電纜進(jìn)行DCS系統(tǒng)切換輸入/輸出信號(hào)。

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7 DCS系統(tǒng)的接地方法

集中布置的DCS設(shè)備接地方法。對(duì)于儀表接地的分類(lèi)有這種分法：

圖1

保護(hù)地：防止靜電荷積聚在設(shè)備外殼中并避免人身傷害的防護(hù)措施；Y要求：控制站內(nèi)部通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接到保護(hù)地，大于1.5mm2；然后使用較粗的電線(xiàn)大于10mm2作為機(jī)柜之間的保護(hù)接地線(xiàn)，將電臺(tái)相互連接。使用大于20mm2導(dǎo)線(xiàn)作為保護(hù)接地分支到保護(hù)接地青銅，最后用大于90mm2作為保護(hù)接地干線(xiàn)連接到整個(gè)接地系統(tǒng)，要求接地電阻小于4Ω；

屏蔽地：信號(hào)傳輸接收到的干擾被屏蔽，以提高信號(hào)質(zhì)量，電纜的屏蔽層應(yīng)屏蔽并接地；Hollysys的系統(tǒng)具有信號(hào)屏蔽和DP卡通信線(xiàn)路的接地。然后使用大于1.5mm2電線(xiàn)將分流器排連接到機(jī)柜中的母線(xiàn)，然后將其連接到大于20mm2電線(xiàn)的屏蔽接地青銅條。最后，大于90mm2的導(dǎo)體用作保護(hù)接地導(dǎo)體和接地連接。屏蔽地電阻要求小于4Ω；

系統(tǒng)地：系統(tǒng)主體包括24VDC的I/O設(shè)備，或5VDC工作電源地；每個(gè)系統(tǒng)都不同，有些可能沒(méi)有接地，例如模塊需要接地。大于1.5mm2線(xiàn)可以將模塊的24VDC電源負(fù)端連接到機(jī)柜外殼。

8 公司機(jī)組因接地系統(tǒng)故障常見(jiàn)問(wèn)題分析及應(yīng)對(duì)

8.1 問(wèn)題描述

我公司自動(dòng)控制系統(tǒng)的接地一般采用保護(hù)接地，防靜電接地和防雷接地共用接地系統(tǒng)。接地網(wǎng)接地樁采用50×50×5鍍鋅角鋼作為接地樁，間距不小于5m。距建筑物的距離不小于3m，接地電阻要求不大于1Ω。實(shí)際施工過(guò)程中，每個(gè)機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)因?yàn)榈刭|(zhì)條件的不同，按照?qǐng)D紙施工后阻值達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)收集主要出現(xiàn)了一下問(wèn)題：

（1）儀表顯示異常：如熱電阻、軸系振動(dòng)值、位移值有脈沖跳動(dòng)的現(xiàn)象，有時(shí)超出了機(jī)組的跳機(jī)保護(hù)值。

（2）防喘振閥有自動(dòng)打開(kāi)的現(xiàn)象。

（3）AB閥及靜葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定，設(shè)定值不穩(wěn)定跳動(dòng)，引起高爐頂壓不穩(wěn)定。

（4）高爐頂壓的設(shè)定值似乎在反彈。

（5）機(jī)組因信號(hào)干擾，真空開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，引起解列。

8.2 解決問(wèn)題

如果接地電阻很大，當(dāng)產(chǎn)生系統(tǒng)接地故障或其他高電流時(shí)，接地電位可能會(huì)異常上升。接地系統(tǒng)的電位分布不均勻，局部電位超過(guò)規(guī)定的安全值，可能導(dǎo)致監(jiān)測(cè)或控制設(shè)備發(fā)生故障或拒絕。嚴(yán)重?fù)p壞監(jiān)控設(shè)備，擴(kuò)大事故，造成經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。接地電阻對(duì)接地網(wǎng)的安全起著重要作用。如果在生產(chǎn)過(guò)程中遇到這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)采取各種輔助減阻措施，降低接地電阻，使接地網(wǎng)能夠滿(mǎn)足安全運(yùn)行的要求，保證機(jī)組和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。主要措施如下：

（1）根據(jù)地質(zhì)資料，找出與設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)應(yīng)的土壤電阻率，并根據(jù)電阻率提出不同的解決方案。

（2）某些接地裝置在施工開(kāi)始時(shí)是合格的，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的操作后，接地電阻會(huì)變大。除了上述建筑物留下的隱患之外，以下問(wèn)題也值得注意。①由于接地體的腐蝕，接地體與周?chē)寥乐g的接觸電阻變大，特別是在山區(qū)的酸性土壤中。接地體的腐蝕非?？?，這將導(dǎo)致一些接地體離開(kāi)接地裝置。②接地引下線(xiàn)和接地裝置之間的連接，由于腐蝕導(dǎo)致大的電阻或開(kāi)路；接地引下線(xiàn)和接地極因外力損壞而損壞。

（3）當(dāng)主接地網(wǎng)的接地電阻不符合要求時(shí)，通常需要采取措施降低電阻。目前，常用的減阻措施包括外接地，手動(dòng)減阻，深井接地，電解接地和爆破接地。各種減阻措施的分析如下。

（4）除上述方法外，增加接地網(wǎng)的埋深，采用爆破接地技術(shù)，自然接地體，擴(kuò)大接地面積，并使用兩個(gè)水平接地網(wǎng)。也都有一定的可行性。根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的條件，您可以選擇適當(dāng)?shù)臏p阻措施。各種方法不是孤立的，可以一起工作以獲得更好的實(shí)際效果。

9 結(jié)束語(yǔ)

必須高度重視接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。高土壤電阻率系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)該地區(qū)的地質(zhì)和環(huán)境條件采取適當(dāng)，經(jīng)濟(jì)，合理，安全，可靠的輔助措施。因地制宜，綜合治理來(lái)降低接地電阻。