淺談火電廠DCS 系統的接地

王 偉

（山西國金電力有限公司， 山西 呂梁 032100）

1 DCS 接地的基本要求

火電廠有兩臺350 MW 機組的DCS 系統選用了美國西屋的Ovation 系統，實現了DAS、MCS、FSSS、SCS、ECS 等功能。電廠已經安全、穩定運行了6 年，產生了良好的經濟價值。但是這些設備都對電磁干擾極為敏感，為了使得進入DCS 系統的信號不受各方面的干擾，以及當DCS 系統供電電源產生較大的瞬間電流時，能夠承受過載電流并可以快速導入大地，就需要接地技術使其與大地保持同電位，接地系統能夠為DCS 提供屏蔽層，消除電磁干擾。當接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設備相接觸時，會造成人身傷害或設備的損壞[1-2]。DCS 系統出現信號漂移現象，很多是由于接地不良等原因所引起的。總之，正確并且可靠地接地，不僅是保證DCS 系統能夠可靠運行的必要因素，而且是保障人身安全的重要手段。

2 DCS 接地分類

DCS 控制系統分為兩種接地，分別是電源地和機柜地，具體如圖1 所示。接地系統有如下要求：這兩種接地在系統內要分開；每一種接地系統不能在內部形成回路。接地電阻的要求為1 Ω IO 信號線與其他線分開，不與非Ovation 設備同時接地，不將高電壓設備地與Ovation 的EMC 地接在一起。

圖1 電源地和機柜地

2.1 電源地

電源地的主要目的是保證人身和設備的安全，所以又稱為安全接地。

2.2 機柜地

機柜地直接關系到信號的正確傳輸及抗干擾能力，因此必須按照系統的有關要求進行連接。

3 DCS 系統接地方式

火電廠的Ovation 控制系統地是單獨布置在1 號機組和2 號機組中間，通過電纜連接至鍋爐電子間接地銅排，各機柜再通過接地線連接至接地銅排。Ovation控制系統中組群控制機柜簡單的EMC（電磁兼容）接地是允許的。

3.1 中心機柜

組群中位于主要中心位置的控制機柜稱為“中心機柜”，其他機柜稱為相鄰機柜，在所有系統中，建議每組機柜不超過五面，并且相鄰機柜與中心機柜距離不能超過10 m。

3.2 接地電纜

在組群范圍內到接地點使用不小于4 AWG 電纜，使EMC 從中心機柜接地連接，在控制機柜內安裝地板底部的左側和右側使用專用螺釘完成這個連接，確定從控制機柜到接地點的直流電阻小于1 Ω。另外，組群中所有控制機柜必須從中心機柜使用4 AWG 最小電纜用它們的EMC 基地菊花鏈鏈接在一起，確定組群中從接地點到最后一個機柜的電纜全長最短。

3.3 接地線最短

使接地閉合的機會最小，確認交流電源是在電動共同EMC 接地點位置安全接地或至少在1 Ω 范圍內的點接地，連接AC 電源接地僅限于在分配電源區域，避免在中間負載中心使連接器接地。

3.4 接地短棒

在電源分配板上數字式電源接地（PGND）通過現場安裝短棒與機柜連接。當安裝機柜組群時，除了中心機柜外，其他所有機柜上拆掉短棒。

3.5 接地螺釘

每個機柜在分配板上PGND 螺釘之間和CBO 底板上或轉換板的PGND 螺釘有一個現場安裝連接片。在一組機柜中連接PGND 需要完成：先用一條8 AWG 的電纜連接條從中心機柜電源分配板上的PGND 螺釘連接到相鄰的組群機柜底板或轉換板上的PGND 螺釘；然后，在這個過程中中心機柜的兩側有兩面相鄰機柜，一條PGND 連接條必須放在這兩面機柜之間。連接條可能被連接到每個機柜內的任意底板或轉換板上可利用的PGND 螺釘上。

4 DCS 系統的接地原則

1）操作員站臺、工程師站臺：保護地螺釘。

2）ETS 跳閘柜、電源柜：保護地螺釘。

3）DCS 機柜包括遠程機柜：屏蔽接地匯流銅排、保護地螺釘。

5 Ovation 系統上電前接地檢查

5.1 機柜固定

DCS 機柜必須和地面浮空中間鋪有膠片墊，嚴格測量機柜與地面的電阻，其電阻應符合絕緣的條件，一般情況下接地電阻應小于1 Ω。

5.2 接地簇

接地簇到機柜的連接最好采用星形連接方式，星形接線方式可以避免一個機柜接地出現問題從而影響到其他機柜的接地質量。幾個機柜組成一個接地簇，在該接地簇中的機柜地和電源地有且只有一點相連。也就是說，如果有若干個柜子后背帶電源模塊，那么只有在接地柜的TND 可以接接地銅排，其他柜子的接地銅排均要被取走。圖2、圖3 是兩種常見的接地示意圖。

圖2 群機柜接地示意圖

圖3 單機柜接地示意圖

5.3 接地螺栓

由總接地銅排引至接地簇中機柜的接地線應接在機柜底部橫梁的接地螺栓上并進行緊固。有一些現場要求把接地點擴展到機柜底部或側面特地添加的接地銅排上。這時要特別注意，首先要確保從機柜底部橫梁的接地螺栓到接地銅排間的接地電阻要接近0 Ω。在有些現場發現，兩者間的接地電阻有幾歐姆至十幾歐姆，這會引起嚴重的接地不良。其次，從主板到擴展銅板的導電通路應該從機柜框架走，而不應該僅僅通過機柜附帶的幾根保護地導線連接。否則，一旦這些導線被意外移除，機柜接地就會出現問題。

5.4 接地方式

如果條件許可，在一個接地簇中，從接地柜銅排到DCS 機柜的電源地和機柜地的連接應采用星形連接方式，而不是串連方式。

5.5 現場檢查

現場檢查要逐一地用手搖動檢查每個機柜主板下方和ROP 上接地線的連接情況，確認已經擰緊。根據經驗，若接地線未擰緊，就會形成隱患。用手搖動每個機柜底部橫梁的接地螺栓下面的接地線，確認接地線已經擰緊。接入大地的接地匯流銅排附近禁止設有其他的接地系統。如果周圍存在其他接地系統，當其他接地系統瞬間形成較大電流流向大地時，會使得Ovation DCS 系統的接地電壓升高，給系統造成嚴重的影響。

5.6 清點接地數目

找到專門用于給DCS 系統提供接地的總接地箱，清點接地線的數量，該數量應該和設計圖紙及實際見到的另一端接地線數量相吻合，不能多也不能少，同時確認各接地線已擰緊。應該請用戶一起確認總接地箱內沒有接入其他系統接地檢查。

6 試驗數據

機組運行5 年后大修期間的試驗數據如下（標準值為1 Ω）：

1）火電廠1 號機組DCS 系統總接地點為21 mΩ，其中總接地點與1 號機柜30 mΩ；總接地點與2號機柜28 mΩ；總接地點與3 號機柜31 mΩ；總接地點與4 號機柜28 mΩ；總接地點與5 號機柜31 mΩ；總接地點與6 號機柜26 mΩ；總接地點與7 號機柜37 mΩ；總接地點與8 號機柜28 mΩ；總接地點與9號機柜32 mΩ。

2）火電廠2 號機組DCS 系統總結地點為1 Ω，其中總接地點與1 號機柜32 mΩ；總接地點與2 號機柜24 mΩ；總接地點與3 號機柜25 mΩ；總接地點與4 號機柜29 mΩ；總接地點與5 號機柜27 mΩ；總接地點與6 號機柜23 mΩ；總接地點與7 號機柜31 mΩ；總接地點與8 號機柜30 mΩ；總接地點與9 號機柜31 mΩ。

測量日期為xxxx 年xx 月xx 日,溫度為20 ℃，濕度為23%，試驗依據為DL/T 96—1996《電力設備預防性試驗規程》。

試驗結論：試驗合格（某有限公司電氣試驗室）。

7 結語

可靠的接地系統直接影響著分散控制系統的安全可靠運行，許多令人意想不到的故障現象都是由接地不良引起的，但是每個廠家的DCS 接地要求不相同，接地環節較多，很容易產生安全隱患。DCS 接地系統直接關系著運行的可靠性與安全性，必須得到足夠的重視。由于構成DCS 系統的卡件、底板較嬌貴，怕靜電感應，經受不住強電感應，基建時期要注意廠家對接地的要求，最好是廠家、監理、業主三方確認無誤后，才可以保證系統安全、穩定地工作。