淺談火電廠DCS 系統(tǒng)的接地

王 偉

（山西國金電力有限公司， 山西 呂梁 032100）

1 DCS 接地的基本要求

火電廠有兩臺(tái)350 MW 機(jī)組的DCS 系統(tǒng)選用了美國西屋的Ovation 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了DAS、MCS、FSSS、SCS、ECS 等功能。電廠已經(jīng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行了6 年，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是這些設(shè)備都對(duì)電磁干擾極為敏感，為了使得進(jìn)入DCS 系統(tǒng)的信號(hào)不受各方面的干擾，以及當(dāng)DCS 系統(tǒng)供電電源產(chǎn)生較大的瞬間電流時(shí)，能夠承受過載電流并可以快速導(dǎo)入大地，就需要接地技術(shù)使其與大地保持同電位，接地系統(tǒng)能夠?yàn)镈CS 提供屏蔽層，消除電磁干擾。當(dāng)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)備相接觸時(shí)，會(huì)造成人身傷害或設(shè)備的損壞[1-2]。DCS 系統(tǒng)出現(xiàn)信號(hào)漂移現(xiàn)象，很多是由于接地不良等原因所引起的?？傊_并且可靠地接地，不僅是保證DCS 系統(tǒng)能夠可靠運(yùn)行的必要因素，而且是保障人身安全的重要手段。

2 DCS 接地分類

DCS 控制系統(tǒng)分為兩種接地，分別是電源地和機(jī)柜地，具體如圖1 所示。接地系統(tǒng)有如下要求：這兩種接地在系統(tǒng)內(nèi)要分開；每一種接地系統(tǒng)不能在內(nèi)部形成回路。接地電阻的要求為1 Ω IO 信號(hào)線與其他線分開，不與非Ovation 設(shè)備同時(shí)接地，不將高電壓設(shè)備地與Ovation 的EMC 地接在一起。

圖1 電源地和機(jī)柜地

2.1 電源地

電源地的主要目的是保證人身和設(shè)備的安全，所以又稱為安全接地。

2.2 機(jī)柜地

機(jī)柜地直接關(guān)系到信號(hào)的正確傳輸及抗干擾能力，因此必須按照系統(tǒng)的有關(guān)要求進(jìn)行連接。

3 DCS 系統(tǒng)接地方式

火電廠的Ovation 控制系統(tǒng)地是單獨(dú)布置在1 號(hào)機(jī)組和2 號(hào)機(jī)組中間，通過電纜連接至鍋爐電子間接地銅排，各機(jī)柜再通過接地線連接至接地銅排。Ovation控制系統(tǒng)中組群控制機(jī)柜簡(jiǎn)單的EMC（電磁兼容）接地是允許的。

3.1 中心機(jī)柜

組群中位于主要中心位置的控制機(jī)柜稱為“中心機(jī)柜”，其他機(jī)柜稱為相鄰機(jī)柜，在所有系統(tǒng)中，建議每組機(jī)柜不超過五面，并且相鄰機(jī)柜與中心機(jī)柜距離不能超過10 m。

3.2 接地電纜

在組群范圍內(nèi)到接地點(diǎn)使用不小于4 AWG 電纜，使EMC 從中心機(jī)柜接地連接，在控制機(jī)柜內(nèi)安裝地板底部的左側(cè)和右側(cè)使用專用螺釘完成這個(gè)連接，確定從控制機(jī)柜到接地點(diǎn)的直流電阻小于1 Ω。另外，組群中所有控制機(jī)柜必須從中心機(jī)柜使用4 AWG 最小電纜用它們的EMC 基地菊花鏈鏈接在一起，確定組群中從接地點(diǎn)到最后一個(gè)機(jī)柜的電纜全長最短。

3.3 接地線最短

使接地閉合的機(jī)會(huì)最小，確認(rèn)交流電源是在電動(dòng)共同EMC 接地點(diǎn)位置安全接地或至少在1 Ω 范圍內(nèi)的點(diǎn)接地，連接AC 電源接地僅限于在分配電源區(qū)域，避免在中間負(fù)載中心使連接器接地。

3.4 接地短棒

在電源分配板上數(shù)字式電源接地（PGND）通過現(xiàn)場(chǎng)安裝短棒與機(jī)柜連接。當(dāng)安裝機(jī)柜組群時(shí)，除了中心機(jī)柜外，其他所有機(jī)柜上拆掉短棒。

3.5 接地螺釘

每個(gè)機(jī)柜在分配板上PGND 螺釘之間和CBO 底板上或轉(zhuǎn)換板的PGND 螺釘有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)安裝連接片。在一組機(jī)柜中連接PGND 需要完成：先用一條8 AWG 的電纜連接條從中心機(jī)柜電源分配板上的PGND 螺釘連接到相鄰的組群機(jī)柜底板或轉(zhuǎn)換板上的PGND 螺釘；然后，在這個(gè)過程中中心機(jī)柜的兩側(cè)有兩面相鄰機(jī)柜，一條PGND 連接條必須放在這兩面機(jī)柜之間。連接條可能被連接到每個(gè)機(jī)柜內(nèi)的任意底板或轉(zhuǎn)換板上可利用的PGND 螺釘上。

4 DCS 系統(tǒng)的接地原則

1）操作員站臺(tái)、工程師站臺(tái)：保護(hù)地螺釘。

2）ETS 跳閘柜、電源柜：保護(hù)地螺釘。

3）DCS 機(jī)柜包括遠(yuǎn)程機(jī)柜：屏蔽接地匯流銅排、保護(hù)地螺釘。

5 Ovation 系統(tǒng)上電前接地檢查

5.1 機(jī)柜固定

DCS 機(jī)柜必須和地面浮空中間鋪有膠片墊，嚴(yán)格測(cè)量機(jī)柜與地面的電阻，其電阻應(yīng)符合絕緣的條件，一般情況下接地電阻應(yīng)小于1 Ω。

5.2 接地簇

接地簇到機(jī)柜的連接最好采用星形連接方式，星形接線方式可以避免一個(gè)機(jī)柜接地出現(xiàn)問題從而影響到其他機(jī)柜的接地質(zhì)量。幾個(gè)機(jī)柜組成一個(gè)接地簇，在該接地簇中的機(jī)柜地和電源地有且只有一點(diǎn)相連。也就是說，如果有若干個(gè)柜子后背帶電源模塊，那么只有在接地柜的TND 可以接接地銅排，其他柜子的接地銅排均要被取走。圖2、圖3 是兩種常見的接地示意圖。

圖2 群機(jī)柜接地示意圖

圖3 單機(jī)柜接地示意圖

5.3 接地螺栓

由總接地銅排引至接地簇中機(jī)柜的接地線應(yīng)接在機(jī)柜底部橫梁的接地螺栓上并進(jìn)行緊固。有一些現(xiàn)場(chǎng)要求把接地點(diǎn)擴(kuò)展到機(jī)柜底部或側(cè)面特地添加的接地銅排上。這時(shí)要特別注意，首先要確保從機(jī)柜底部橫梁的接地螺栓到接地銅排間的接地電阻要接近0 Ω。在有些現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，兩者間的接地電阻有幾歐姆至十幾歐姆，這會(huì)引起嚴(yán)重的接地不良。其次，從主板到擴(kuò)展銅板的導(dǎo)電通路應(yīng)該從機(jī)柜框架走，而不應(yīng)該僅僅通過機(jī)柜附帶的幾根保護(hù)地導(dǎo)線連接。否則，一旦這些導(dǎo)線被意外移除，機(jī)柜接地就會(huì)出現(xiàn)問題。

5.4 接地方式

如果條件許可，在一個(gè)接地簇中，從接地柜銅排到DCS 機(jī)柜的電源地和機(jī)柜地的連接應(yīng)采用星形連接方式，而不是串連方式。

5.5 現(xiàn)場(chǎng)檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查要逐一地用手搖動(dòng)檢查每個(gè)機(jī)柜主板下方和ROP 上接地線的連接情況，確認(rèn)已經(jīng)擰緊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若接地線未擰緊，就會(huì)形成隱患。用手搖動(dòng)每個(gè)機(jī)柜底部橫梁的接地螺栓下面的接地線，確認(rèn)接地線已經(jīng)擰緊。接入大地的接地匯流銅排附近禁止設(shè)有其他的接地系統(tǒng)。如果周圍存在其他接地系統(tǒng)，當(dāng)其他接地系統(tǒng)瞬間形成較大電流流向大地時(shí)，會(huì)使得Ovation DCS 系統(tǒng)的接地電壓升高，給系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。

5.6 清點(diǎn)接地?cái)?shù)目

找到專門用于給DCS 系統(tǒng)提供接地的總接地箱，清點(diǎn)接地線的數(shù)量，該數(shù)量應(yīng)該和設(shè)計(jì)圖紙及實(shí)際見到的另一端接地線數(shù)量相吻合，不能多也不能少，同時(shí)確認(rèn)各接地線已擰緊。應(yīng)該請(qǐng)用戶一起確認(rèn)總接地箱內(nèi)沒有接入其他系統(tǒng)接地檢查。

6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

機(jī)組運(yùn)行5 年后大修期間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下（標(biāo)準(zhǔn)值為1 Ω）：

1）火電廠1 號(hào)機(jī)組DCS 系統(tǒng)總接地點(diǎn)為21 mΩ，其中總接地點(diǎn)與1 號(hào)機(jī)柜30 mΩ；總接地點(diǎn)與2號(hào)機(jī)柜28 mΩ；總接地點(diǎn)與3 號(hào)機(jī)柜31 mΩ；總接地點(diǎn)與4 號(hào)機(jī)柜28 mΩ；總接地點(diǎn)與5 號(hào)機(jī)柜31 mΩ；總接地點(diǎn)與6 號(hào)機(jī)柜26 mΩ；總接地點(diǎn)與7 號(hào)機(jī)柜37 mΩ；總接地點(diǎn)與8 號(hào)機(jī)柜28 mΩ；總接地點(diǎn)與9號(hào)機(jī)柜32 mΩ。

2）火電廠2 號(hào)機(jī)組DCS 系統(tǒng)總結(jié)地點(diǎn)為1 Ω，其中總接地點(diǎn)與1 號(hào)機(jī)柜32 mΩ；總接地點(diǎn)與2 號(hào)機(jī)柜24 mΩ；總接地點(diǎn)與3 號(hào)機(jī)柜25 mΩ；總接地點(diǎn)與4 號(hào)機(jī)柜29 mΩ；總接地點(diǎn)與5 號(hào)機(jī)柜27 mΩ；總接地點(diǎn)與6 號(hào)機(jī)柜23 mΩ；總接地點(diǎn)與7 號(hào)機(jī)柜31 mΩ；總接地點(diǎn)與8 號(hào)機(jī)柜30 mΩ；總接地點(diǎn)與9 號(hào)機(jī)柜31 mΩ。

測(cè)量日期為xxxx 年xx 月xx 日,溫度為20 ℃，濕度為23%，試驗(yàn)依據(jù)為DL/T 96—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》。

試驗(yàn)結(jié)論：試驗(yàn)合格（某有限公司電氣試驗(yàn)室）。

7 結(jié)語

可靠的接地系統(tǒng)直接影響著分散控制系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，許多令人意想不到的故障現(xiàn)象都是由接地不良引起的，但是每個(gè)廠家的DCS 接地要求不相同，接地環(huán)節(jié)較多，很容易產(chǎn)生安全隱患。DCS 接地系統(tǒng)直接關(guān)系著運(yùn)行的可靠性與安全性，必須得到足夠的重視。由于構(gòu)成DCS 系統(tǒng)的卡件、底板較嬌貴，怕靜電感應(yīng)，經(jīng)受不住強(qiáng)電感應(yīng)，基建時(shí)期要注意廠家對(duì)接地的要求，最好是廠家、監(jiān)理、業(yè)主三方確認(rèn)無誤后，才可以保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地工作。