關(guān)于發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的接地問題

張波　白銀娥

【摘 要】DCS系統(tǒng)的可靠接地，是保證電廠DCS安全，可靠運(yùn)行的首要條件。我根據(jù)我廠機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，對DCS系統(tǒng)的接地，進(jìn)行了探討和簡要介紹。

【關(guān)鍵詞】DCS；接地；屏蔽；基本要求

前言

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展和熱工自動化水平的提高，分散控制系統(tǒng)（DCS）已在國內(nèi)各電廠中得到廣泛應(yīng)用，這對保證電廠安全、經(jīng)濟(jì)和文明運(yùn)行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。DCS合理、可靠的系統(tǒng)接地，是DCS 系統(tǒng)非常重要的內(nèi)容。為了保證DCS系統(tǒng)的監(jiān)測控制精度和安全、可靠運(yùn)行，必須對系統(tǒng)接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極設(shè)計(jì)、接地箱布置等方面，進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌考慮。

1.DCS系統(tǒng)接地的基本要求

DCS系統(tǒng)接地是為了保證當(dāng)進(jìn)入DCS系統(tǒng)的信號、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時，有效的接地系統(tǒng)能承受過載電流并可以迅速將過載電流導(dǎo)入大地。接地系統(tǒng)能夠?yàn)镈CS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統(tǒng)提供公共信號參考點(diǎn)（即參考零電位）。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問題時（接地電阻過大，多點(diǎn)接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設(shè)備相接觸等），會造員的觸電傷害及設(shè)備的損壞，據(jù)了解，有些電廠DCS系統(tǒng)經(jīng)?！八罊C(jī)”

（或不明原因的“死機(jī)”），大多是因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)不良或存在問題所引起的。 因此，完善、可靠、正確的接地，是DCS 系統(tǒng)能夠安全、可靠和良好運(yùn)行的關(guān)鍵。

1.1 DCS接地分類

在一般情況下，DCS控制系統(tǒng)需要兩種接地：保護(hù)地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對于裝有安全柵防爆措施的系統(tǒng)如化工行業(yè)所用的系統(tǒng)，還要求有本安地。

保護(hù)地

是為了防止設(shè)備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護(hù)措施。DCS系統(tǒng)所有的操作員機(jī)柜、現(xiàn)場控制站機(jī)柜、打印機(jī)、端子柜等均應(yīng)接保護(hù)地。保護(hù)地應(yīng)接至廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于4Ω。

邏輯地：也叫機(jī)器邏輯地、主機(jī)電源地，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部的邏輯電平負(fù)端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負(fù)5伏、正負(fù)12伏的負(fù)端。需要接入公共接地極。

屏蔽地

也叫模擬地，它可以把現(xiàn)場信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統(tǒng)中信號電纜的屏蔽層應(yīng)做屏蔽接地。線纜屏蔽層必須一端接地，防止形成閉合回路干擾。鎧裝電纜的金屬鎧不應(yīng)作為屏蔽保護(hù)接地，必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。

本安地

應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統(tǒng)應(yīng)保持獨(dú)立。

1.2 DCS系統(tǒng)接地方式

DCS系統(tǒng)一般接地方式

利用電氣接地網(wǎng)作為DCS接地網(wǎng)，即與電氣接地網(wǎng)共地；

設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨(dú)立的接地網(wǎng)；

設(shè)DCS專用接地網(wǎng)，經(jīng)接地線、再接至電氣接地網(wǎng)；

1.3 對公共接地極（網(wǎng)）的要求

當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)對地分布電阻≤4Ω時，可將廠區(qū)電氣接地網(wǎng)當(dāng)做DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。

當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時，應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，即為DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。

沒有本安地接入的公共接地極（網(wǎng)）的對地分布電阻小于4歐姆；有本安地的小于1歐姆。接地總干線的線路阻抗小于0.1歐姆。

2.DCS系統(tǒng)的接地原則

2.1 DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置

操作臺、打印臺、服務(wù)器柜：設(shè)有保護(hù)地螺釘。

繼電器柜、UPS柜、配電柜：設(shè)有保護(hù)地螺釘。

DCS的I/O機(jī)柜：設(shè)有屏蔽接地匯流排，保護(hù)地螺釘。系統(tǒng)地（+24V地）懸浮。

儀表柜、手操盤臺：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，保護(hù)地螺釘。

安全柵柜：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護(hù)地螺釘。

2.2 信號屏蔽及其接地

根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求，計(jì)算機(jī)或 DCS系統(tǒng)信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應(yīng)符合下列規(guī)定：

2.2.1當(dāng)信號源浮空時，屏蔽層應(yīng)在計(jì)算機(jī)側(cè)接地；

2.2.2當(dāng)信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號源側(cè)接地；

2.2.3當(dāng)放大器浮空時，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地（當(dāng)信號源接地時，接信號地。當(dāng)信號源浮空時接現(xiàn)場地）。

2.2.4當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分?jǐn)嗷蚝喜r，應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。

DCS系統(tǒng)信號電纜的選擇與敷設(shè)，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。屏蔽電纜的屏蔽層應(yīng)按以上要求進(jìn)行接地。為了提高DCS 系統(tǒng)的抗干擾能力，DCS系統(tǒng)開關(guān)量輸入/輸出信號，選用阻燃型對絞銅網(wǎng)屏蔽計(jì)算機(jī)電纜還是比較恰當(dāng)?shù)摹?/p>

3.DCS系統(tǒng)的接地方法

3.1 集中布置的DCS設(shè)備接地方法

3.2 分散布置的DCS設(shè)備接地方法

分散布置DCS系統(tǒng)設(shè)備之間的連接一般是網(wǎng)絡(luò)（通訊）線，例如：現(xiàn)場控制站分散到現(xiàn)場，而操作員站位于不同的控制室，分散直徑在的范圍內(nèi)，各站點(diǎn)間使用多模光纖或5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線等連接。

3.3 DCS設(shè)備接地安裝

接地體：為釘入地下的良導(dǎo)體，由接地總干線傳來的電流通過接地體導(dǎo)入大地。接地體與接地總干線之間采用銅焊，焊接后應(yīng)做防腐處理?？捎媒拥鼐W(wǎng)干線把多個接地體連接成網(wǎng)，接地網(wǎng)應(yīng)滿足DCS系統(tǒng)接地電阻的要求。當(dāng)接地網(wǎng)干線與接地體采用搭接焊時，其搭接長度必須為扁鋼寬度的2倍或圓鋼直徑的6倍。

4.現(xiàn)場接地常用注意事項(xiàng)

4.1 現(xiàn)場控制站：接地螺絲因機(jī)柜本體與底座間有膠皮形成絕緣，屏蔽地匯流排與底座間絕緣，現(xiàn)場控制站必須按規(guī)定做好接地處理。即分別接至現(xiàn)場控制站接地匯流排上。I/O柜的電源地與UPS的電源地必須接至同一個地，保證等電位。

4.2 現(xiàn)場控制站：操作員站、工程師站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器主機(jī)、系統(tǒng)顯示器等采用外殼接地或直接將電源地線連接至電氣接地網(wǎng)。

4.3 I/O模件：模擬量模件的40端即直流24伏的負(fù)端接至邏輯地匯流排上，邏輯地匯流排接至屏蔽地，再接入總接地匯流排。

4.4. 現(xiàn)場控制站的保護(hù)地應(yīng)從機(jī)柜下方的接地螺釘接至接地分干線， 現(xiàn)場控制站的屏蔽地應(yīng)從接地匯流排接至公共連接板。

4.5 接地系統(tǒng)的電阻必須進(jìn)行測試，以保證接地能滿足控制系統(tǒng)制造商的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（第五部分：熱工自動化）

[2]《GB 50217-2007電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》