关于发电厂DCS系统的接地问题

张波　白银娥

【摘 要】DCS系统的可靠接地，是保证电厂DCS安全，可靠运行的首要条件。我根据我厂机组系统设计、现场经验，对DCS系统的接地，进行了探讨和简要介绍。

【关键词】DCS；接地；屏蔽；基本要求

前言

随着电力工业的迅速发展和热工自动化水平的提高，分散控制系统（DCS）已在国内各电厂中得到广泛应用，这对保证电厂安全、经济和文明运行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。DCS合理、可靠的系统接地，是DCS 系统非常重要的内容。为了保证DCS系统的监测控制精度和安全、可靠运行，必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计、接地箱布置等方面，进行认真设计和统筹考虑。

1.DCS系统接地的基本要求

DCS系统接地是为了保证当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时，有效的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。接地系统能够为DCS提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点（即参考零电位）。当接地系统发生问题时（接地电阻过大，多点接地，接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等），会造员的触电伤害及设备的损坏，据了解，有些电厂DCS系统经常“死机”

（或不明原因的“死机”），大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。 因此，完善、可靠、正确的接地，是DCS 系统能够安全、可靠和良好运行的关键。

1.1 DCS接地分类

在一般情况下，DCS控制系统需要两种接地：保护地和工作地（逻辑地、屏蔽地等）。对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统，还要求有本安地。

保护地

是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻小于4Ω。

逻辑地：也叫机器逻辑地、主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等的电源输出地。如CPU的正负5伏、正负12伏的负端。需要接入公共接地极。

屏蔽地

也叫模拟地，它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，以提高信号精度。DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。接入公共接地极。

本安地

应独立设置接地系统，接地电阻≤4Ω。本安地的接地系统应保持独立。

1.2 DCS系统接地方式

DCS系统一般接地方式

利用电气接地网作为DCS接地网，即与电气接地网共地；

设DCS系统专用独立的接地网；

设DCS专用接地网，经接地线、再接至电气接地网；

1.3 对公共接地极（网）的要求

当厂区电气接地网对地分布电阻≤4Ω时，可将厂区电气接地网当做DCS系统的公共接地极（网）。

当厂区电气接地网接地电阻较大或杂乱时，应独立设置接地系统，即为DCS系统的公共接地极（网）。

没有本安地接入的公共接地极（网）的对地分布电阻小于4欧姆；有本安地的小于1欧姆。接地总干线的线路阻抗小于0.1欧姆。

2.DCS系统的接地原则

2.1 DCS系统设置的接地装置

操作台、打印台、服务器柜：设有保护地螺钉。

继电器柜、UPS柜、配电柜：设有保护地螺钉。

DCS的I/O机柜：设有屏蔽接地汇流排，保护地螺钉。系统地（+24V地）悬浮。

仪表柜、手操盘台：设有屏蔽地接地汇流排，保护地螺钉。

安全栅柜：设有屏蔽地接地汇流排，本安地接地汇流排，保护地螺钉。

2.2 信号屏蔽及其接地

根据有关技术规定要求，计算机或 DCS系统信号电缆的屏蔽层不得浮空，必须接地，其接地方式应符合下列规定：

2.2.1当信号源浮空时，屏蔽层应在计算机侧接地；

2.2.2当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地；

2.2.3当放大器浮空时，屏蔽层的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模地（当信号源接地时，接信号地。当信号源浮空时接现场地）。

2.2.4当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时，应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。

DCS系统信号电缆的选择与敷设，应严格按照有关规定执行。屏蔽电缆的屏蔽层应按以上要求进行接地。为了提高DCS 系统的抗干扰能力，DCS系统开关量输入/输出信号，选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆还是比较恰当的。

3.DCS系统的接地方法

3.1 集中布置的DCS设备接地方法

3.2 分散布置的DCS设备接地方法

分散布置DCS系统设备之间的连接一般是网络（通讯）线，例如：现场控制站分散到现场，而操作员站位于不同的控制室，分散直径在的范围内，各站点间使用多模光纤或5类双绞线或DP屏蔽双绞线等连接。

3.3 DCS设备接地安装

接地体：为钉入地下的良导体，由接地总干线传来的电流通过接地体导入大地。接地体与接地总干线之间采用铜焊，焊接后应做防腐处理。可用接地网干线把多个接地体连接成网，接地网应满足DCS系统接地电阻的要求。当接地网干线与接地体采用搭接焊时，其搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。

4.现场接地常用注意事项

4.1 现场控制站：接地螺丝因机柜本体与底座间有胶皮形成绝缘，屏蔽地汇流排与底座间绝缘，现场控制站必须按规定做好接地处理。即分别接至现场控制站接地汇流排上。I/O柜的电源地与UPS的电源地必须接至同一个地，保证等电位。

4.2 现场控制站：操作员站、工程师站、网络交换机、服务器主机、系统显示器等采用外壳接地或直接将电源地线连接至电气接地网。

4.3 I/O模件：模拟量模件的40端即直流24伏的负端接至逻辑地汇流排上，逻辑地汇流排接至屏蔽地，再接入总接地汇流排。

4.4. 现场控制站的保护地应从机柜下方的接地螺钉接至接地分干线， 现场控制站的屏蔽地应从接地汇流排接至公共连接板。

4.5 接地系统的电阻必须进行测试，以保证接地能满足控制系统制造商的要求。

参考文献：

[1]《电力建设施工及验收技术规范》（第五部分：热工自动化）

[2]《GB 50217-2007电力工程电缆设计规范》