DCS系統(tǒng)的可靠接地,，是保證電廠DCS安全，可靠運行的首要條件,。我根據(jù)對一些電廠的系統(tǒng)設(shè)計,、現(xiàn)場經(jīng)驗，對DCS系統(tǒng)的接地,，進行了探討和簡要介紹,。
前言
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，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,，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,，Cabinet Grounding） 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，Analog Grounding） 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),，即與電氣接地網(wǎng)共地；
1.2.2設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨立的接地網(wǎng),；
1.2.3設(shè)DCS專用接地網(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)較多的采用過專用的接地網(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)置專用的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,，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,。
2.2.2 DCS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)的抗干擾能力，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?/p>
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（略）
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。
3.3 DCS設(shè)備接地安裝
3.3.1接地體：為釘入地下的良導體,，由接地總干線傳來的電流通過接地體導入大地。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,。可用接地網(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,。
3.4 DCS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用長效化學降阻劑,。用長效化學降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%,。
3.5 DCS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)電氣專用接地網(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),。
4.3 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,。
4.4.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)制造商的要求,。