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前 言 隨著(zhù)電力工業(yè)的迅速發(fā)展和熱工自動(dòng)化水平的提高，分散控制系統（DCS）已在國內各電廠(chǎng)中得到廣泛應用，這對保證電廠(chǎng)安全、經(jīng)濟和文明運行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。 DCS合理、可靠的系統接地，是DCS 系統非常重要的內容。為了保證DCS 系統的監測控制精度和安全、可靠運行，必須對系統接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線(xiàn)截面選擇、接地極設計、接地箱布置等方面，進(jìn)行認真設計和統籌考慮。本文根據DCS系統的設計規范要求，對DCS系統接地進(jìn)行討論和簡(jiǎn)要的介紹，以供大家在DCS系統設計、安裝、維護中參考。 1、DCS系統接地的基本要求 DCS系統接地是為了保證當進(jìn)入DCS系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問(wèn)題時(shí)，有效的接地系統能承受過(guò)載電流并可以迅速將過(guò)載電流導入大地。接地系統能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個(gè)控制系統提供公共信號參考點(diǎn)（即參考零電位）。當接地系統發(fā)生問(wèn)題時(shí)（接地電阻過(guò)大，多點(diǎn)接地，接地線(xiàn)斷線(xiàn)或接地線(xiàn)與高電壓、大電流設備相接觸等），會(huì )造成人員的觸電傷害及設備的損壞，據了解，有些電廠(chǎng)DCS系統經(jīng)�！八罊C” （或不明原因的“死機”），大多是因為接地系統不良或存在問(wèn)題所引起的。 因此，完善、可靠、正確的接地，是DCS 系統能夠安全、可靠和良好運行的關(guān)鍵。 1.1 DCS接地分類(lèi) 在一般情況下，DCS控制系統需要兩種接地：保護地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對于裝有安全柵防爆措施的系統如化工行業(yè)所用的系統，還要求有本安地。 (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。DCS系統所有的操作員機柜、現場(chǎng)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(chǎng)區電氣專(zhuān)業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于4Ω。 (2) 邏輯地：也叫機器邏輯地、主機電源地，是計算機內部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端。需要接入公共接地極。 (3) 屏蔽地（AG，Analog Grounding） 也叫模擬地，它可以把現場(chǎng)信號傳輸時(shí)所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統中信號電纜的屏蔽層應做屏蔽接地。線(xiàn)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。 (4) 本安地 應獨立設置接地系統，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統應保持獨立，與廠(chǎng)區電氣地網(wǎng)或其它儀表系統接地網(wǎng)的距離應在5m以上。 1.2 DCS系統接地方式 DCS系統一般接地方式 (1) 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； (2) 設DCS系統專(zhuān)用獨立的接地網(wǎng)； (3) 設DCS專(zhuān)用接地網(wǎng)，經(jīng)接地線(xiàn)、再接至電氣接地網(wǎng)； 由于第三種接地方式與第二種接地方式有較多相同處，過(guò)去，計算機或DCS系統曾經(jīng)較多的采用過(guò)專(zhuān)用的接地網(wǎng)。但這種接地方式存在的缺點(diǎn)是：占地面積太大，投資高，電纜及接地網(wǎng)鋼材耗量大，距廠(chǎng)房有相當的距離（因不易在廠(chǎng)房?jì)日业胶线m的位置），管理、維護、測量及查找接地極和接地線(xiàn)不方便，且效果不甚良好。根據實(shí)際運行表明，設置專(zhuān)用的DCS接地網(wǎng)是既困難又不安全的。如某電廠(chǎng)曾因接地問(wèn)題，造成機組跳閘數十次。根據調查，不少電廠(chǎng)DCS后來(lái)改用電氣接地網(wǎng)接地，取得了良好的效果。 1.3 對公共接地極（網(wǎng)）的要求 (1) 當廠(chǎng)區電氣接地網(wǎng)對地分布電阻≤4Ω時(shí)，可將廠(chǎng)區電氣接地網(wǎng)當著(zhù)DCS系統的公共接地極（網(wǎng)）。 (2) 當廠(chǎng)區電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時(shí)，應獨立設置接地系統，即為DCS系統的公共接地極（網(wǎng)）。 (3) 沒(méi)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(xiàn)的線(xiàn)路阻抗小于0.1歐姆。 (4) 接地極周?chē)?5米內無(wú)避雷地的接入點(diǎn)，8米內無(wú) 30KW 以上的高低壓用電設備外殼的接入點(diǎn)。當現場(chǎng)無(wú)法滿(mǎn)足該條件時(shí)，防雷保護地通過(guò)避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線(xiàn)相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網(wǎng)搭接在一起，二者應距離10米以上。 2、DCS系統的接地原則 2.1 DCS系統設置的接地裝置 (1) 操作臺、打印臺、服務(wù)器柜：設有保護地螺釘。 (2) 繼電器柜、UPS柜、配電柜：設有保護地螺釘。 (3) DCS的I/O機柜：設有屏蔽接地匯流排，保護地螺釘。系統地（+24V地）懸浮。 (4) 儀表柜、手操盤(pán)臺：設有屏蔽地接地匯流排，保護地螺釘。 (5) 安全柵柜：設有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護地螺釘。 2.2 信號屏蔽及其接地 (1) 根據有關(guān)技術(shù)規定要求，計算機或 DCS系統信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應符合下列規定： a. 當信號源浮空時(shí)，屏蔽層應在計算機側接地； b. 當信號源接地時(shí)，屏蔽層應在信號源側接地； c. 當放大器浮空時(shí)，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地（當信號源接地時(shí)，接信號地。當信號源浮空時(shí)接現場(chǎng)地）。 d. 當屏蔽電纜途經(jīng)接線(xiàn)盒分斷或合并時(shí)，應在接線(xiàn)盒內將其兩端電纜的屏蔽層連接。 (2) DCS系統信號電纜的選擇與敷設，應嚴格按照有關(guān)規定執行。屏蔽電纜的屏蔽層應按以上要求進(jìn)行接地。為了提高DCS 系統的抗干擾能力，DCS系統開(kāi)關(guān)量輸入/輸出信號，選用阻燃型對絞銅網(wǎng)屏蔽計算機電纜還是比較恰當的。 3、DCS系統的接地方法 3.1 集中布置的DCS設備接地方法 
圖1 集中布置DCS設備接地方法示意圖 3.2 分散布置的DCS設備接地方法 分散布置DCS系統設備之間的連接一般是網(wǎng)絡(luò )（通訊）線(xiàn)，例如：現場(chǎng)控制站分散到現場(chǎng)，而操作員站位于不同的控制室，分散直徑在500米的范圍內，各站點(diǎn)間使用多模光纖或5類(lèi)雙絞線(xiàn)或DP屏蔽雙絞線(xiàn)等連接。（1）使用光纖連接的站點(diǎn)：各站點(diǎn)內的接地方法同集中布置的DCS設備。 （2）使用5類(lèi)雙絞線(xiàn)或DP屏蔽雙絞線(xiàn)連接的站點(diǎn)： a. 控制室的各類(lèi)地線(xiàn)先連接到公共連接板，公共連接板通過(guò)接地總干線(xiàn)與公共接地極相連。從公共接地極看過(guò)去，整個(gè)接地網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)星型結構。 b. 使用5類(lèi)雙絞線(xiàn)或DP屏蔽雙絞線(xiàn)兩頭通過(guò)網(wǎng)絡(luò )浪涌保護設備（信號避雷器、通流量不小于5KA）與DCS的SWITCH、HUB、REPEAT、或其他網(wǎng)絡(luò )設備相連。兩邊的站點(diǎn)有各自的公共接地極，二者不必有金屬連接，各站點(diǎn)的接地方法同集中布置的DCS設備。5類(lèi)雙絞線(xiàn)或DP屏蔽雙絞線(xiàn)必須穿鍍鋅鋼管或金屬橋架敷設，鋼管或橋架必須可靠接地。當雷擊，或者電氣事故造成兩邊地電位差過(guò)大時(shí)，信號避雷器可以保護兩邊的設備。 3.3 DCS設備接地安裝 （1）接地體：為釘入地下的良導體，由接地總干線(xiàn)傳來(lái)的電流通過(guò)接地體導入大地。接地體與接地總干線(xiàn)之間采用銅焊，焊接后應做防腐處理�？捎媒拥鼐W(wǎng)干線(xiàn)把多個(gè)接地體連接成網(wǎng)，接地網(wǎng)應滿(mǎn)足DCS系統接地電阻的要求。當接地網(wǎng)干線(xiàn)與接地體采用搭接焊時(shí)，其搭接長(cháng)度必須為扁鋼寬度的2倍或圓鋼直徑的6倍。圖3為典型的多接地體安裝圖。
圖2 典型的單接地體安裝
圖3 典型的多接地體安裝 （1）改變接地體周?chē)耐寥澜Y構。在接地體周?chē)耐寥?～3m范圍內，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質(zhì)，如木炭、焦碳煤渣或礦渣等，該法可使土壤電阻率降低到原來(lái)的1/5～1/10。 （2）用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實(shí)。木炭和細摻勻為一層，約10～15cm厚，再鋪2～3cm的食鹽，共5～8層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來(lái)的1/3～1/5。但食鹽日久會(huì )隨流水流失，一般超過(guò)兩年就要補充一次。 （3）用長(cháng)效化學(xué)降阻劑。用長(cháng)效化學(xué)降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來(lái)的40%。 3.5 DCS系統接地材料及要求 （1）接地體與接地網(wǎng)干線(xiàn)的材料要求 接地體和接地網(wǎng)干線(xiàn)所用鋼材規格可按下表選用，若接地電阻滿(mǎn)足不了要求時(shí)，也可選用銅材。如果接地體和接地網(wǎng)干線(xiàn)安裝在腐蝕性較強的場(chǎng)所，應根據腐蝕的性質(zhì)采取熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或適當加大截面。
DCS系統的保護地和屏蔽地連線(xiàn)應使用銅芯絕緣電線(xiàn)或電纜連接到廠(chǎng)區電氣專(zhuān)用接地網(wǎng)或接地體上。小表列出各類(lèi)接地電纜可選用的規格。當接地連線(xiàn)距離較長(cháng)、DCS系統對接地電阻要求較高或接地干線(xiàn)分接的支線(xiàn)數量較多時(shí)，宜選用表中截面較大的電線(xiàn)電纜。
（1）現場(chǎng)控制站：接地螺絲因機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，現場(chǎng)控制站必須按規定做好接地處理。即分別接至現場(chǎng)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(gè)地，保證等電位。 （2）現場(chǎng)控制站：操作員站、工程師站、網(wǎng)絡(luò )交換機、服務(wù)器主機、系統顯示器等采用外殼接地或直接將電源地線(xiàn)連接至電氣接地網(wǎng)。 （3）I/O模件：模擬量模件的40端即直流24伏的負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）現場(chǎng)控制站的保護地應從機柜下方的接地螺釘接至接地分干線(xiàn), 現場(chǎng)控制站的屏蔽地應從接地匯流排接至公共連接板。 （5）接地系統的電阻必須進(jìn)行測試，以保證接地能滿(mǎn)足控制系統制造商的要求。 |
