淺談天然氣輸配站控制系統接地技術

盧懷

摘 要：輸配站控制系統是天然氣輸配中的重要控制環節，接地技術則是控制系統安全運行的最重要的要素。接地的好壞關系到控制系統抗干擾能力的大小。本文針對天然氣輸配控制系統中存在的干擾問題，對干擾產生，接地類型和方式進行了深入的分析，根據工程實踐，提出建設與措施。最后，綜述了良好的接地措施，能夠有效提高控制系統的抗干擾能力。

關鍵詞：天然氣輸配站 控制系統 接地技術

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-01

自國家提出西部大開發戰略決策以來，特別是“西氣東輸”天然氣管道系統的建設，包括近期開展的“川氣東送”天然氣管道工程，都極大的改善了我國的能源結構，有效的治理大氣污染，同時帶來了更為顯著的經濟效益。天然氣將成為我國未來的主導能源，與之密切相關的天然氣輸配技術將同時得到極大的發展。由于中國工業發展的不均衡，我國天然氣控制系統的技術發展水平和國際上的先進水平還有不小的差距，因此在吸收國外先進經驗的基礎上，開發具有自己知識產權的天然氣輸配站控制技術已經成為當前的重點。

1 干擾的產生

天然氣輸配控制系統的現場干擾源種類繁多，尤其是大型輸配站更為復雜。干擾的來源主要包括控制系統內部與外部兩個部分?？刂葡到y內部干擾主要有：電源干擾、變頻器的電磁噪聲、動力電纜感應的干擾信號。而控制系統外部的干擾源主要有電氣設備的電磁場、雷擊、閃電、電火花等。在形成的干擾中，多數干擾源有規律可循，可以通過一定的手段檢測并加以控制。比如：“當啟動某個設備時，就有干擾發生?！庇行└蓴_源則隨機出現，難以捕捉，比如“由于接地不良導致的干擾”。但各種干擾源都是通過一定的途徑對控制系統產生影響的，因此，在干擾途徑上進行控制就能夠有效地減少干擾源或者干擾幅度。

2 輸配站控制系統的基本結構

2.1 PLC結構

目前天然氣輸配站的控制系統大多采用PLC控制系統，這種是以PLC為基礎的生產過程控制系統，可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及報警等各項功能。主要的功能如下：現場的壓力、液位、溫度通過現場各種變送器將信號傳至PLC內部輸入端子上，然后由內部的無紙記錄儀顯示、記錄，報警信號由閃光報警儀發出聲光報警。大量的信號顯示都是在LCD顯示屏上，同時，控制與操作也都由鍵盤與鼠標來完成。為了保證輸配系統在極端情況下，也能夠進行控制，對于重要的信號，可通過設在現場及表盤上的緊急切斷按鈕手動對切斷閥分別實現控制。

2.2 接地種類

在儀表和PLC控制系統中，接地的作用主要是安全與工作穩定。安全是指保護人身安全和設備的安全，當發生漏電等情況時，能夠通過接地網絡保證設備的低電位，達到保證安全的目的。工作穩定是保障儀表和控制系統的運行穩定，實現安全、可靠、高效、準確地運行，也就是保證信號通暢、抗御各種干擾。儀表和控制系統接地的分類 根據安全與穩定的接地目的，天然氣輸配系統的接地分類如下。

（1）保護接地。用電儀表的金屬外殼及自控設備正常不帶電的金屬部分，由于各種原因造成的漏電，如絕緣破壞而有可能帶電，危害人身安全的，都應作保護接地。針對危險電壓，我國采用36 V。這類主要是指用電儀表的金屬外殼。另外還有種情況，就是在絕緣體或高電阻體上，由于感應或摩擦等原因，造成電荷積聚，積聚的電荷可能對儀表和控制信號造成干擾，靜電荷放電可能損壞儀表設備。為防止靜電的危害，就在自控設備正常不帶電的金屬部分也進行接地。（2）工作接地。工作接地分為信號屏蔽接地和回路接地。在儀表和控制系統中，信號分為隔離信號和非隔離信號。隔離信號通常是接點信號，有些模擬量信號也采用隔離變送器進行隔離，保證控制系統的運行安全。而對于大量的輸入信號，包括流量與壓力與溫度都采用非隔離信號，這往往需要建立一個公共參考點，在PLC控制系統應用中一般為直流電源的負極。為了減少由此引進的干擾，在現場應用中，都將此公共點實行接地。屏蔽接地是用來降低電磁場干擾。在現場應用中，包括電纜槽、電纜保護管、電纜的屏蔽層均應接地，才能起到屏蔽作用?？刂葡到y所有的操作員機柜、現場控制站機柜、打印機、端子柜等均應設置保護接地。保護接地應接至現場電氣專業接地網，接地電阻應小于4 Ω。儀表和控制系統的接地方式，最初在引進PLC控制系統時，按照廠家規定，將儀表和控制系統的保護接地接入電氣安全接地網，工作接地則采用獨立的接地裝置與大地相接，兩種接地網之間距離至少保持5 m，且接地電阻不大于2 Ω。這兩種接地能夠在安全與抗干擾兩方面做到

兼顧。

3 接地的實際應用

干擾主要是干擾源通過干擾途徑作用于被干擾對象形成的。因此，為了抑制或消除干擾，就要從消除或抑制干擾源、切斷干擾作用的途徑、削弱干擾接受對象對干擾信號的敏感性等方面著手，并采取適當的措施。由于干擾的產生是很復雜的，必須根據實際情況加以綜合分析和考慮。良好的系統接地是提高PLC控制系統抗干擾能力的主要手段之一。天然氣輸配站控制系統的抗干擾能力已越來越受到工程技術人員的重視。安全、合理、可靠的接地是系統正常運行的重要保證。為了保證控制系統的監測控制精度和安全、可靠運行，必須從設計、設備的選型和安裝、調試、生產維護各個環節對控制系統的接地進行綜合控制。天然氣輸配站控制系統通常包括儀表柜、服務器柜、打印臺、操作臺、UPS柜、I/O機柜、繼電器柜、手操盤臺等設備。在這些設備中，配電柜、UPS柜、繼電器柜、服務器柜、打印臺及操作臺均應設有保護接地螺釘，以提供所裝設備的電源接地；PLC設備的I/O機柜、儀表柜和手操盤臺應同時設置屏蔽接地匯流排和保護接地螺釘，分別作為信號接地和電源接地。根據有關技術規定要求，PLC系統信號電纜的屏蔽層不能浮空，其接地方式應符合下列規定：當信號源為單獨屏蔽時，屏蔽層應在PC計算機側接地。當屏蔽電纜途經接線盒分斷或合并時，應在接線盒內將其兩端電纜的屏蔽層連接?？刂葡到y信號電纜的選擇與敷設應嚴格按照有關規定執行。屏蔽電纜的屏蔽層應按要求進行接地。

4 結語

良好的接地系統是PLC控制系統安全穩定運行的重要環節。根據工程現場實踐的經驗，對于有些信號如果采用屏蔽接地，依然存在干擾時，就需要進行隔離處理，包括繼電器隔離與隔離變送器，達到測量與輸出信號的穩定可靠。在進行施工時，控制系統應當設置有電氣接地與信號接地。文章對天然氣輸配控制系統接地類型、方式及接地裝置控制系統干擾產生的原因以及在硬件、接地系統、信號線敷設等方面消除干擾的措施進行了分析。在實際工作中，還有很多消除干擾的技術措施，這些措施均可進一步提高控制系統的安全性和可靠性。

參考文獻

[1] 蔡玉鵬，王福海，馬利斌.淺談電氣火災監控系統的發展與應用現狀[J].科技致富向導，2011（27）.