電廠熱工控制系統的屏蔽與接地研究

楊智　李艷瓊

引言：電廠工程設計中控制系統的屏蔽與接地至關重要，它不僅關系到工藝設備及其控制系統穩定、準確、可靠的運行，而且關系到人身和設備的安全。控制系統的接地不僅要考慮采用正確的屏蔽措施，防止信號干擾以免影響控制系統正常運行，而且要了解工廠供電方式及其接地、防雷設計方案。本文簡要介紹了干擾、屏蔽、接地等基本知識，供有關技術人員參考。

前言：控制系統能可靠準確地工作依賴于信號的真實性，但信號卻會由于受到干擾而失去真實性，在熱力發電廠中干擾主要有電場干擾、磁場干擾與接地不當而引起的干擾，通過正確的屏蔽與接地能大大提高控制系統的抗干擾能力。電磁干擾按其傳播方式可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。沿著導線傳播的電磁干擾稱為傳導干擾，其傳播的形式有電場耦合（電容耦合）、磁場耦合（電感耦合）、電磁場耦合和直接電路間耦合四種；通過空間以電磁波形式傳播的電磁干擾稱為輻射干擾。電廠的控制系統干擾主要是電場耦合干擾與磁場耦合干擾。

一、有關電廠熱工控制系統的干擾

電廠熱工控制系統是電廠能夠安全生產的重要保證，隨著電廠規模的不斷擴大，科學技術應用的增多，熱工控制系統愈加復雜，受到干擾的頻率也在不斷增大，使得熱工控制系統工作的穩定性得不到有效的保證，同時給電廠也造成一系列負面影響。電廠熱工控制系統的屏蔽與接地是十分重要的，它不僅關系到電廠熱工控制系統的穩定運行，而且關系到電廠員工的人身安全。如果要對電廠熱工控制系統的屏蔽與接地有所研究，首先要掌握關于干擾、接地、屏蔽的基本知識，主要包括干擾的種類，接地的目的、類型，屏蔽的含義等，再根據電廠熱工控制系統屏蔽與接地存在的問題，給出合理的解決方案.電廠熱工控制系統中存在的干擾主要以下幾種類型：

1.1傳導干擾

傳導干擾包括：一電場耦合干擾，它可以通過電容產生的耦合進行干擾；二磁場耦合干擾，它可以通過互感產生的耦合進行干擾；三電磁耦合干擾，它可以通過轉換電磁場，控制系統導體，形成電感應力進行干擾；四靜電耦合干擾，它可以通過提供電容，方便轉換干擾信號的流通，形成對系統控制信號的干擾等。

1.2輻射干擾

輻射干擾包括自然干擾和人工干擾。自然干擾包括宇宙、太陽、雷電等產生的干擾，他們可能在一定范圍內產生很大的電磁干擾。人工干擾包括開關通電的干擾和現代通訊設備產生的干擾，如：手機、電腦等產生較強電磁波的干擾，這種電磁波有的利用儀表器中電路板的耦合產生干擾，有的會干擾測量線，嚴重的甚至會對熱工控制系統產生影響。

1.3接地不當干擾

接地不當會對熱工控制系統產生嚴重的干擾，不僅會影響熱工控制系統的正常工作，也可能危及人員的人身安全。如果接地的方法不合理，會產生共模干擾和差模干擾，共模干擾一般不會產生太大的影響，但會產生兩端單位差的出現，從而形成差模干擾。

二、接地

2.1接地目的

接地是為了保護人員的人身安全，同時為了滿足電氣設備的正常運作。

2.2接地類型

接地分為兩種類型：一是保護人員的安全的保護接地，如：儀表盤、供電箱、穿線管等。二是滿足設備工作的工作接地。

三、屏蔽

屏蔽就是利用封閉的導體盒，使內部導體不受外界的干擾。在實際應用時，導體盒不能做到完全屏蔽，這就需要采用分段屏蔽。

四、電廠熱工控制系統抗干擾的策略

電廠熱工控制系統的正常運作才能保證電廠持續發展的現代化進程。由于干擾的來源不同，導致屏蔽干擾的方法也紛繁復雜，要合理、有效地抑制干擾，就要對癥下藥，并且要注重熱工控制系統的的日常檢修，這樣才能保證熱工控制系統正常運作。目前，在電廠熱工控制系統中使用的許多屏蔽方法只能對電場有屏蔽作用，但對磁場的屏蔽作用甚微。應該采用更好的導磁性的材料對磁場進行保護。同時電廠熱工控制系統的設備本身應具備良好的抗干擾能力。根據上文對干擾的分析，要達到抑制干擾的目的，具體的策略如下：

4.1消除干擾源

電廠熱工控制系統的設備、電纜最好采用絕緣的材料，絕緣材料從物理方面為工作的安全與可靠提供了保證。在絕緣材料的采購時，一定要注意絕緣材料的絕緣效果，防止在使用時，對熱工控制系統的設備、人員產生不必要的危害。

4.2阻止干擾信號

電廠熱工控制系統的干擾是不可避免的，通過人為的屏蔽干擾，可以削弱干擾對熱工控制系統的影響。屏蔽干擾信號是通過抑制電流的耦合，已達到抑制干擾信號的目的。在工作中，需要通過屏蔽電纜，以達到屏蔽外界磁場的干擾。

4.3平衡抑制

電廠熱工控制系統的內部分布著眾多電路，電路間存在著平衡關系，利用這種平衡關系可以達到抑制干擾信號的目的。

4.4屏蔽的連接

電纜選用時，不得選用屏蔽外露的屏蔽電纜。當控制系統制造商同意時，一般高電平的開關量信號可不采用屏蔽電纜，模擬量信號應采用屏蔽電纜，當控制系統制造商同意時，一般情況下，可采用單屏蔽電纜，對于多芯或多對屏蔽電纜，為穩妥起見一般應采用帶雙屏蔽（總屏蔽和分屏蔽）電纜。一般情況下，對于單屏蔽或雙屏蔽電纜，其屏蔽應在控制室側與7H連接。

在高頻干擾嚴重時，雙屏蔽電纜的屏蔽接法可以有所不同。雙屏蔽電纜的分屏蔽主要為抑制低頻干擾，其分屏蔽接至主機側7H上。雙屏蔽電纜的總屏蔽主要為抑制高頻干擾，其總屏蔽可接至信號接受端bH或支架上，此時，要注意必須保持bH與7H的隔離，不能影響7H的工作與安全。上述高頻信號回路的雙屏蔽電纜的屏蔽接法最好要與控制系統供貨商共同商定。

4.5安排科學的接地保護

接地保護對于電廠熱工控制系統來說，是一種最安全、最有效、最經濟的保護手段。接地的安排必須合理、科學。接地時最好采用焊接的方法連接，以減少對設備的損害；接地的材料應該選擇絕緣的，以杜絕電流的外流。

總結

工廠工程設計中控制系統的接地是一項技術性很強的工作。有關技術人員在進行控制系統接地工程設計或施工時，不僅要掌握接地的一般知識，而且要善于向電氣專業主要設計人員了解該工程采用的供電、接地與防雷技術方案。隨著我國經濟持續較快發展，輕工行業如造紙行業大型現代化裝備已經或將落戶我國，有些已在實際生產中正常運行。這些工廠控制系統規模較大，工藝設備控制要求復雜，控制系統類型較多，其接地工程設計與施工均提出了更高更廣的要求。因此，采用符合有關規定、規范且合理的控制系統接地方案，采用正確的屏蔽措施，減少對控制系統信號傳輸的干擾，從而確保生產裝置的順利運行，保障人身和設備的安全，這既是一項十分重要的工程設計工作，也是一個需要不斷學習、研究的課題。

參考文獻

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（作者單位：內蒙古國華準格爾發電有限責任公司）