淺析電廠DCS控制系統(tǒng)接地的重要性

楊代敏

摘要：發(fā)電廠接地系統(tǒng)的安裝和維護對于電廠的穩(wěn)定運行相當重要，很多電廠因為接地系統(tǒng)的原因，出現(xiàn)很多引起設備跳閘的故障問題，而且，不同廠家的控制系統(tǒng)及PLC系統(tǒng)，接地要求也不盡相同。本文主要介紹和利時MACSV系統(tǒng)和OVATION系統(tǒng)的接地規(guī)范和主要特點，并對韶關市坪石發(fā)電廠（下稱坪石電廠）的因接地原因或者信號干擾引發(fā)的問題進行分析，希望對其他電廠DCS控制系統(tǒng)抗干擾方面的故障處理具有一定的指導意義。

關鍵詞：電廠控制系統(tǒng)接地

中圖分類號： TL503.6 文獻標識碼： A

1 前言

DCS及PLC控制系統(tǒng)因其集中控制，風險分散等優(yōu)點，在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛?？刂葡到y(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運行，而系統(tǒng)的抗干擾能力則是關系到整個系統(tǒng)可靠運行的關鍵。要提高控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求生產(chǎn)廠家提高設備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。而接地系統(tǒng)的可靠性，又在很大程度上決定了該系統(tǒng)抗干擾能力的強弱。

控制系統(tǒng)的接地應該具備兩種基本功能：1、當進入控制系統(tǒng)的信號、供電電源或控制系統(tǒng)設備本身出現(xiàn)問題時，能有效地承受過載電流并可以迅速將過載電流導入大地。2、接地系統(tǒng)應能夠為DCS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，即參考零電位。

2MACSV系統(tǒng)接地分析

坪石電廠三期為2臺300MW循環(huán)流化床機組，DCS為和利時MACSV 1.1.0控制系統(tǒng).

2.1MACSV系統(tǒng)的保護地連線應使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區(qū)電氣專用接地網(wǎng)或接地體上。接地線選用絕緣銅芯線，截面不小于2.5mm2, 接地總線選用多股絕緣銅芯線，截面一般要推算：不小于16mm2。

2.2.MACSV系統(tǒng)接地要求

MACSV控制系統(tǒng)需要兩種接地：保護地和屏蔽地 ，現(xiàn)場控制站還配有系統(tǒng)地。

2.2.1.保護地（CG，Cabinet Grounding）：是為了防止設備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護措施。MACS系統(tǒng)所有的操作員機柜、現(xiàn)場控制站機柜、打印機、端子柜等均應接保護地。保護地應接至廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于4歐姆。

2.2.2. 屏蔽地（AG，Analog Grounding）：它可以把信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號質量。MACSV系統(tǒng)中信號電纜的屏蔽層應做屏蔽接地。

2.3 總體接地原則

2.3.1 把整個系統(tǒng)分為“系統(tǒng)地”、“保護地”、“屏蔽地”，柜內不混用。

2.3.2 “三地”在機柜內匯入一點接地，接地電阻應小于4歐姆。

2.3.3 一個系統(tǒng)只允許一點接地，可以與電氣接地網(wǎng)共地。

2.3.4 防雷保護地通過避雷器/沖擊波抑制器與電氣接地網(wǎng)的主干線相連。

2.3.5 保證多股膠合線與螺紋端接觸良好，宜設置銅制鏟形接線片。

3OVATION接地系統(tǒng)分析

坪石電廠三期2臺300MW循環(huán)流化床機組，DEH采用美國西屋公司的OVATION控制系統(tǒng)。

3.1 OVATION系統(tǒng)接地主要特點如下：

3.1.1系統(tǒng)必須單點接地。

3.1.2OVATION系統(tǒng)要求配置獨立的接地地樁，不能與其它系統(tǒng)共用。

3.1.3OVATION系統(tǒng)機柜到接地地樁的電阻不能大于1歐姆，并盡量使接地電纜最短。

3.1.4接地是以接地簇為單位的。

3.1.5一個接地簇中機柜的數(shù)量不超過5個。

3.1.6主控柜和與之相連的擴展柜必須在同一個接地簇中。

3.1.7 一個接地簇中只允許保留一個短接片（也就是銅牌），且只允許保留在主控制柜背后的電源分配單元上。

4 坪石電廠控制系統(tǒng)因接地引起的設備異常

坪石電廠三期機組投產(chǎn)四年多來，曾發(fā)生過由于接地和干擾原因引起的異常，所幸的是沒有導致機組跳閘或主設備跳閘。具體情況介紹如下：

4.1 幾個壓力測點出現(xiàn)峰峰值跳變，更換一次元件無變化，檢查現(xiàn)場屏蔽線，控制柜內接地線，重新將信號接地接入柜內接地后正常。

原因分析：這個是典型的屏蔽地（AG，Analog Grounding）引起的故障，由于安裝質量問題，導致部分電纜的屏蔽層銅網(wǎng)對地連接接觸不好，不能有效將干擾導入接地網(wǎng)，致使干擾信號串入輸入信號引起顯示值跳變。要避免這種情況的出現(xiàn)，一是要注重電纜質量，選型時盡量選取優(yōu)質鎧裝雙層屏蔽的控制電纜；二是要注重安裝質量，屏蔽銅網(wǎng)的匯接及截面積都要滿足安裝規(guī)程。

4.2 部分采用部分采用模擬量信號作為聯(lián)鎖保護的測點，例如：凝結水泵出口母管壓力波動，檢查信號線對地電壓2VAC左右，更換電纜，重新做接地線后仍未能正常。

原因分析：檢查發(fā)現(xiàn)該變送器送DCS信號電纜與高壓動力電纜平行敷設，無法完全屏蔽長距離高壓電纜的感應電流引起的干擾，后采用壓力開關的開關量信號作為聯(lián)鎖，且電纜敷設時盡量與動力電纜垂直，處理后未再出現(xiàn)異常。要避免此種情況的發(fā)生，在安裝階段應嚴格按照電纜敷設規(guī)程要求，信號電纜與動力電纜分層敷設并保證交匯處呈90°。

4.3 在機組調試期間，汽機調速系統(tǒng)閥門整定完后出現(xiàn)波動，反復整定后閥門仍然擺動，更換伺服閥，情況未見好轉。

原因分析：檢查閥門指令線和LVDT反饋線，發(fā)現(xiàn)安裝單位將信號線在現(xiàn)場接線盒內接地，DEH控制柜內同時也接地，作為屏蔽地（也叫模擬地）儀控要求電纜屏蔽層必須一端接地，以防止形成閉合回路干擾。鎧裝電纜的金屬鎧不應作為屏蔽保護接地，必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地，接入公共接地極。后將現(xiàn)場接地線拆除后，在DEH機柜內單端接地后問題得以解決。

4 ?結束語

接地系統(tǒng)對于控制系統(tǒng)來說是至關重要的，熱工信號無規(guī)律跳變的現(xiàn)象往往都是系統(tǒng)接地不好引起的。雖然設計院、控制系統(tǒng)廠家都對接地系統(tǒng)提出了安裝施工要求以及規(guī)范，但是安裝過程中由于安裝公司及監(jiān)理的監(jiān)督、要求不到位，接地施工往往不能執(zhí)行到位，給日后的系統(tǒng)維護造成了重大的安全隱患，本人通過自己多年在現(xiàn)場工作經(jīng)驗以及遇到的問題，通過查閱相關資料，咨詢廠家，并結合坪石電廠實際應用情況撰寫本文，主要是和同行共同探討，相互交流，進一步提高控制系統(tǒng)的安全性和可靠性，共同促進控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

1.《DCS控制系統(tǒng)抗干擾能力分析》

2.《DCS系統(tǒng)接地與抗干擾問題淺析》

3.《MACS系統(tǒng)接地規(guī)范》