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DCS系統(tǒng)接地應(yīng)用討論

來源:濟南天章商貿(mào)有限公司   2012年12月07日 09:48  
  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(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、接地箱布置等方面,進行認真設(shè)計和統(tǒng)籌考慮。本文根據(jù)DCS系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范要求,對DCS系統(tǒng)接地進行討論和簡要的介紹,以供大家在DCS系統(tǒng)設(shè)計、安裝、維護中參考。
  
  1、DCS系統(tǒng)接地的基本要求
  
  DCS系統(tǒng)接地是為了保證當進入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CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有,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)。當接地系統(tǒng)發(fā)生問題時(接地電阻過大,多點接地,接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設(shè)備相接觸等),會造成人員的觸電傷害及設(shè)備的損壞,據(jù)了解,有些電廠DCS系統(tǒng)經(jīng)常“死機”(或不明原因的“死機”),大多是因為接地系統(tǒng)不良或存在問題所引起的。因此,完善、可靠、正確的接地CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有,是DCS系統(tǒng)能夠安全、可靠和良好運行的關(guān)鍵。
  
  1.1DCS接地分類
  
  在一般情況下,DCS控制系統(tǒng)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(tǒng)如化工行業(yè)所用的系統(tǒng),還要求有本安地。
  
  1.1.1保護地(CG,CabinetGrounding)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措施。DCS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(yīng)接保護地。保護地應(yīng)接至廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng),接地電阻小于4Ω。
  
  1.1.2邏輯地:也叫機器邏輯地、主機電源地,是計算機內(nèi)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。
  
  1.1.3屏蔽地(AG,AnalogGrounding)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)作為屏蔽保護接地,必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。
  
  1.1.4本安地應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng),接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統(tǒng)應(yīng)保持獨立,與廠區(qū)電氣地網(wǎng)或其它儀表系統(tǒng)接地網(wǎng)的距離應(yīng)在5m以上。
  
  1.2DCS系統(tǒng)接地方式DCS系統(tǒng)一般接地方式
  
  1.2.1利用電氣接地網(wǎng)作為DCS接地網(wǎng)CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有,即與電氣接地網(wǎng)共地;
  
  1.2.2設(shè)DCS系統(tǒng)獨立的接地網(wǎng);
  
  1.2.3設(shè)DCS接地網(wǎng),經(jīng)接地線、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,過去,計算機或DCS系統(tǒng)曾經(jīng)較多的采用過的接地網(wǎng)。但這種接地方式存在的缺點是:占地面積太大,投資高,電纜及接地網(wǎng)鋼材耗量大,距廠房有相當?shù)木嚯x(因不易在廠房內(nèi)找到合適的位置),管理、維護、測量及查找接地極和接地線不方便,且效果不甚良好。根據(jù)實際運行表明,設(shè)置的DCS接地網(wǎng)是既困難又不安全的。如某電廠曾因接地問題,造成機組跳閘數(shù)十次。根據(jù)調(diào)查,不少電廠DCS后來改用電氣接地網(wǎng)接地,取得了良好的效果。
  
  1.3對公共接地極(網(wǎng))的要求
  
  1.3.1當廠區(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)當著DCS系統(tǒng)的公共接地極(網(wǎng))。
  
  1.3.2當廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時,應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng),即為DCS系統(tǒng)的公共接地極(網(wǎng))。
  
  1.3.3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。
  
  1.3.4接地極周圍15米內(nèi)無避雷地的接入點,8米內(nèi)無30KW以上的高低壓用電設(shè)備外殼的接入點。當現(xiàn)場無法滿足該條件時,防雷保護地通過避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線相連。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(yīng)距離10米以上。
  
  2、DCS系統(tǒng)的接地原則
  
  2.1DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置
  
  2.2.1操作臺、打印臺、服務(wù)器柜:設(shè)有保護地螺釘。
  
  2.2.2繼電器柜、UPS柜、配電柜:設(shè)有保護地螺釘。
  
  2.2.3DCS的I/O機柜:設(shè)有屏蔽接地匯流排,保護地螺釘。系統(tǒng)地(+24V地)懸浮。
  
  2.2.4儀表柜、手操盤臺:設(shè)有屏蔽地接地匯流排,保護地螺釘。
  
  2.2.5安全柵柜:設(shè)有屏蔽地接地匯流排,本安地接地匯流排CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有,保護地螺釘。
  
  2.2信號屏蔽及其接地
  
  2.2.1根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求,計算機或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:
  
  2.2.1.1當信號源浮空時,屏蔽層應(yīng)在計算機側(cè)接地;
  
  2.2.1.2當信號源接地時,屏蔽層應(yīng)在信號源側(cè)接地;
  
  2.2.1.3當放大器浮空時,屏蔽層的一端與屏蔽罩相連,另一端宜接共模地(當信號源接地時,接信號地。當信號源浮空時接現(xiàn)場地)。
  
  2.2.1.4當屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分斷或合并時,應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。
  
  2.2.2DCS系統(tǒng)信號電纜的選擇與敷設(shè),應(yīng)嚴格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。屏蔽電纜的屏蔽層應(yīng)按以上要求進行接地。為了提高DCS系統(tǒng)的抗*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)屏蔽計算機電纜還是比較恰當?shù)摹?br />  
  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500米的范圍內(nèi),各站點間使用多模光纖或5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線等連接。
  
  3.2.1使用光纖連接的站點:各站點內(nèi)的接地方法同集中布置的DCS設(shè)備。
  
  3.2.2使用5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線連接的站點:
  
  3.2.2.1控制室的各類地線先連接到公共連接板,公共連接板通過接地總干線與公共接地極相連。從公共接地極看過去,整個接地網(wǎng)絡(luò)是一個星型結(jié)構(gòu)。
  
  3.2.2.2使用5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線兩頭通過網(wǎng)絡(luò)浪涌保護設(shè)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(shè)備相連。兩邊的站點有各自的公共接地極,二者不必有金屬連接,各站點的接地方法同集中布置的DCS設(shè)備。5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線必須穿鍍鋅鋼管或金屬橋架敷設(shè),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大時,信號避雷器可以保護兩邊的設(shè)備。
  
  3.3DCS設(shè)備接地安裝
  
  3.3.1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。圖3-2為典型的多接地體安裝圖。
  
  3.4DCS系統(tǒng)接地降低土壤電阻率的方法
  
  3.4.1改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu)。在接地體周圍的土壤2~3m范圍內(nèi),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的1/5~1/10。
  
  3.4.2用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實。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的1/3~1/5。但食鹽日久會隨流水流失,一般超過兩年就要補充一次。
  
  3.4.3用長效化學(xué)降阻劑。用長效化學(xué)降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。
  
  3.5DCS系統(tǒng)接地材料及要求
  
  3.5.1接地體與接地網(wǎng)干線的材料要求
  
  接地體和接地網(wǎng)干線所用鋼材規(guī)格可按下表選用,若接地電阻滿足不了要求時,也可選用銅材。如果接地體和接地網(wǎng)干線安裝在腐蝕性較強的場所,應(yīng)根據(jù)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。
  
  3.5.2接地連線要求
  
  DCS系統(tǒng)的保護地和屏蔽地連線應(yīng)使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區(qū)電氣接地網(wǎng)或接地體上。小表列出各類接地電纜可選用的規(guī)格。當接地連線距離較長、DCS系統(tǒng)對接地電阻要求較高或接地干線分接的支線數(shù)量較多時,宜選用表中截面較大的電線電纜。
  
  4、現(xiàn)場接地常用注意事項
  
  4.1現(xiàn)場控制站: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(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、服務(wù)器主機、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)。
  
  4.3I/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。
  
  4.4.現(xiàn)場控制站的保護地應(yīng)從機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)的電阻必須進行測試,以保證接地能滿足控制系統(tǒng)制造商的要

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