淺析燃機控制系統(tǒng)抑制干擾影響的基本方法

周立峰

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，浙江 杭州310015）

2018 年7 月7 日，#7 機潤滑油箱油位顯示跳變，就地檢查元件傳輸正常，8 日重新將該電纜在電子室柜內(nèi)的屏蔽線重新連接，數(shù)據(jù)恢復正常（475mm 穩(wěn)定）。而燃機控制系統(tǒng)內(nèi)各類抑制干擾影響的方法有很多。

圖1

（1）盡可能地抑制干擾源，削弱其強度輸出，如遠離、屏蔽等；但有的干擾源無法抑制，如雷擊、無線電、發(fā)電機等。

（2）通過隔離和濾波等，攔截或減小干擾信號各種耦合路徑的傳輸量。屏蔽來自導線的輻射噪聲，削弱干擾的影響。

（3）提高感受體（控制及弱電流電路、控制系統(tǒng)）的抗擾度，增加泄放通路。

目前多數(shù)DCS 星形連接方式匯接引入電纜隔層接地箱銅牌，再絕緣銅纜引入接地網(wǎng)（焊接或冷接），連接方式三種：

（1）專用接地網(wǎng)(焊接或冷接)：優(yōu)點是地電位較穩(wěn)定，不易受廠網(wǎng)地電位影響。問題需要純凈專用地，電纜難保證單點接地，加上與安全地不同地，設備過電壓時二個地間會有電位差，放電損壞設備。

（2）共用廠接地網(wǎng)：優(yōu)點是可以避免多點接地，簡單易行。缺點易受動力設備接地附近地電位波動影響，安裝有具體要求。

（3）通過專用接地網(wǎng)連接電氣地網(wǎng)：不但可避免多點接地，又減小了動力設備接地點地電位波動的影響。連接有兩種方式：銅板永久性連接與避雷器相連（暫態(tài)連接）。

二點接地主要問題：當接地網(wǎng)上流過暫態(tài)電流時導致地電位暫態(tài)波動。圖2 如A、B 間距離較遠，弱信號電纜屏蔽層兩端存在較大的地電位差eN，則其可能在A-B 間信號線上產(chǎn)生較大的低頻環(huán)流。這對屏蔽層還兼信號返回回路的電纜，不但破壞正常的信號傳輸，甚至可能燒損屏蔽層；并會對信號產(chǎn)生干擾。由于模擬信號的穩(wěn)定性和抗干擾性較弱。這就要求eN 不能大于某值（否則屏蔽層流過的電流將對芯線信號產(chǎn)生干擾，易構成各種地回路造成低頻地回路干擾）。

圖2 兩點接地間的干擾

對電氣自動裝置和繼電保護回路來說，由于輸入、輸出回路，會有一端處于電場的高壓環(huán)境，暫態(tài)過電壓，電磁感應干擾是主要矛盾，且電纜芯所在回路為強電回路，因而屏蔽層電流產(chǎn)生的低頻干擾信號影響較小，故電氣專業(yè)規(guī)程規(guī)定：

對受高頻干擾信號較多的繼電保護和自動裝置，“當采用靜態(tài)保護和屏蔽電纜時，屏蔽層宜在兩端接地”。

通常干擾信號大于1MHz 時,將屏蔽體兩端接地。

熱工專業(yè)設備分散，就地電纜屏蔽層都接到全廠公用地難度大，且儀表及控制系統(tǒng)信號絕大多數(shù)為低頻信號，弱電回路，面臨更多的是低頻干擾，電磁感應干擾比較而言矛盾不突出（也有），而廠房內(nèi)熱工系統(tǒng)范圍內(nèi)通常沒有設置等電位接地帶，當不能實現(xiàn)等電位接地時，兩點接地產(chǎn)生的屏蔽層電流對芯線產(chǎn)生干擾的程度要大于電磁感應干擾。為保證熱工信號不受地電位不一致導致的干擾電壓的影響，故熱工規(guī)程規(guī)定：

進入DCS 的熱工信號必須采用單點接地的方式并在控制柜集中接地，這樣屏蔽層電壓為零，減少靜電感應；有效消除低頻干擾。DCS 控制系統(tǒng)電纜選用帶銅網(wǎng)屏蔽層的控制電纜，在干擾嚴重的環(huán)境中采用帶銅網(wǎng)屏蔽層的雙絞線。重要信號電纜采用總屏帶分屏的專用電纜。

金屬導體，電纜屏蔽層及金屬線槽（架）等，由露天場地（循環(huán)水泵房等）進入電纜隔層的金屬電纜橋架（線槽）及電纜屏蔽層等，應安裝防浪涌保護器要求或采用等電位連接。

當經(jīng)過電磁干擾嚴重區(qū)域的電纜或露天安裝的控制設備信號和電源電纜屏蔽，宜采用復合式總屏蔽（內(nèi)屏蔽層為一點接地，外層蔽層為兩點接地）。

電纜敷設必須使得信號電纜與動力電纜分開，保持規(guī)定距離，或加隔離，是提高熱控系統(tǒng)整體抗干擾能力最重要環(huán)節(jié)。

在實際施工現(xiàn)場，不允許將信號線與交流電源線放在同一根電纜橋架里。下圖現(xiàn)場總線電纜(紫色)未與執(zhí)行器電源、信號電纜隔離敷設；理圖現(xiàn)場正確的總線電纜敷設方法,總線電纜與其它電纜使用金屬盒隔離。

圖3

對于前置器浮空這一類情況，屏蔽層應該全部連通，不得有斷層，屏蔽電纜的二頭分別連接到前置器和TSI 儀表端子排的公共接地端，防止與大地相連，這樣可以較好地解決現(xiàn)場共模和串模干擾產(chǎn)生的影響。

信號干擾時，如能沿途電纜移位，很有可能干擾信號消失。但對于受電纜頒電容影響較大的信號回路, 運行中電纜不能輕易挪動,如VM的振動傳感器電纜。

裝有PLC 的柜，為了防止受到其他電氣設備漏電流的影響，在電氣上需要和其他設備絕緣設置。

導體的接地，如圖3 所示，將屏蔽導體連接到外殼接地端。但切不可將輸入COM端和輸出COM端相接在一起。破割電纜外皮時，應防止損傷芯線絕緣層。

電纜的備用芯應可靠接入統(tǒng)一接地排。

控制系統(tǒng)電子室、工程師站內(nèi)不宜使用手機。機組運行中，定期檢查與自動、保護相關的測量信號歷史曲線，若有信號波動現(xiàn)象，應引起高度重視，及時檢查系統(tǒng)中設備各相應連接點是否松動或接觸不良，一旦出現(xiàn)信號異變，熱控人員應及時檢查原因并保存異常現(xiàn)象曲線，注明相關參數(shù)后歸檔。I/O 柜電源地與UPS 電源地必須同地。獨立熱控系統(tǒng)，應結合其所在環(huán)境確保接地系統(tǒng)可靠。煙囪接地系統(tǒng)具有防雷擊功能，不能用作儀表接地，接地系統(tǒng)的電阻必須進行測試。

圖4

電力生產(chǎn)中不可避免的會遇到各種各樣的信號干擾，很多令人費解的設備異常、故障、甚至導致機組跳閘的事件，往往都與系統(tǒng)接地不好有關。可能會因干擾引起保護聯(lián)鎖系統(tǒng)誤動的設備、測量探頭或元件的防干擾措施完善、可靠。

因此需要儀控檢修人員在在檢修維護過程中，綜合考慮各方面的因素，去探討如何提高接地的合理性與可靠性，制定有效的抗干擾措施，去減小和消除干擾的影響。