电厂DCS控制系统接地系统研究与故障排查

电厂DCS控制系统接地系统研究与故障排查

王鲁南

广东红海湾发电有限公司 广东省汕尾市 516623

摘要

随着我国火电行业的快速发展，DCS控制系统得到了充足有效的发展，而接地系统作为DCS控制系统中的重要组成部分，不仅影响着DCS控制系统的稳定性，而且关系着DCS控制系统的设备安全。但是就目前的发展情况来看，火电厂DCS接地系统杂乱无章，导致设备损坏、控制系统失灵的现象时有发生，极大地弱化了接地系统的职能作用。因此对DCS接地系统的概念及要求进行系统全面地分析探讨，并提出一些科学合理的日常维护建议，具有重要的理论意义和实践意义。

关键词：电厂；DCS控制系统；接地系统；故障

一、DCS接地系统简介

DCS控制系统即分散控制系统，以微处理器为基础，使用控制功能分散、综合协调、集中控制的原则而设计出来全新的控制系统。而接地系统是DCS控制系统的重要组成部分，能够为控制系统提供屏蔽保障，有效消除噪声干扰，还能为DCS控制系统提供公共信号参考点。如果传输到DCS系统的控制信号、供电电源出现问题，接地系统能够将过载电流、外壳静电导入到大地之中，充分保证DCS控制系统的安全性、稳定性和可靠性。

DCS接地系统主要分为三种：第一种是保护地，能够避免设备外壳携带静电荷积累，防止对人体造成伤害，诸如操作柜、打印机、端子柜等相关设施都需要进行接地保护。值得注意的是：保护地应该连接到厂区专门的接地网中，接地电阻不能超过4Ω。第二种是逻辑地，也可称之为机器逻辑地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，诸如DCS中央控制器的±24伏电源负极都需要接入地极。第三种是屏蔽地，其主要作用是屏蔽信号传输中的干扰问题，从而提升DCS系统的稳定性。

二、DCS接地系统的基本要求

（一）仪表设备的接地要求

DCS接地系统是一个比较复杂的系统，不同设备的接地标准也会有所不同，相关内容如下所示：（1）供电电压超过36伏的仪表设备都需要接地，诸如仪表盘、设备支架、设备底座等不带电的金属器件都应该进行接地处理。（2）设备仪表、DCS控制系统的接地主要分为三种：第一种是回路接地；第二种是屏蔽接地；第三种是安全电路接地，接地方法和接地电阻都应该与标准要求保持一致。（3）各个仪表回路都需要有一个信号回路接地点，信号回路的接地点通常设置在显示设备的两侧，如果DCS控制系统引入了接地型电偶或者检测设备已经接地，那么显示设备两边不需要接地。（4）在接线箱中，主电缆屏蔽层的端子和相应的二次电缆屏蔽层应该连接起来，不一样的屏蔽层需要进行分开连接，保持独立，防止出现短路、串线的问题。（5）仪表盘的接地系统应该由独立的接地支线连接到汇流排或者接地端子板，由接地汇流排或者接地端子板引出接地干线，然后与总干线、接地极连接在一起。不同接地线、汇流排、端子板之间应该做好绝缘隔离措施。

（二）DCS控制系统的盘、台、柜的接地要求

DCS机柜安全接地能够有效消除静电，避免对操作人员造成人身伤害，具体的接地要求如下所示：（1）DCS控制系统的机柜接地必须保持独立，不能与其它系统的接地点、接点线出现交织；（2）接地点到防雷接地或者高压电气设备接地点的距离应该超过10米。不同DCS控制系统的系统电源接地、信号屏蔽接地、机柜安全接地应该分别与电源柜铜排相连接，接地线尽可能平直顺滑，总接地电阻不得超过3Ω。（3）DCS机柜应该保持悬空，机柜和底座之间必须铺设绝缘材料。

三、DCS接地系统的故障排查分析与日常维护

DCS接地系统在使用过程中难免出现这样那样的问题，不仅影响DCS控制系统的稳定性，也对操作人员造成了极大的安全隐患，因此做好DCS接地系统的故障排查工作，并制定科学合理的改善措施就显得尤为重要。

（一）由于接地问题而导致设备损坏

在实际应用过程中，很多DCS控制系统都没有按照标准要求进行接地，导致设备损坏的现象时有发生，尤其出现雷暴天气时，DCS控制系统的硬件会出现大面积烧毁问题，究其原因就是接地电阻不符合规定。当接地电阻太大，明显高于规定要求时，就会导致中性点电压偏移过大，使健全相中性点电压过高，从而击穿绝缘层而导致设备损坏。当发生雷电天气时，因为雷电电流非常大，会在接地系统中形成很高的残压，周围设备无法承受较大的电流和电压而出现损坏。

应对措施：如果DSC接地电阻不达标，可以采用降阻剂、换土、加装接地模块等几种方法解决，具体要求如下所示：首先，降阻剂必须为同一品牌的产品，调制降阻剂时必须使用纯净水，不能存在杂物。挖掘接地设备沟槽，并将沟槽清理干净，将接地设备埋入预定位置之后，灌注降阻剂。值得注意的是：降阻剂需要均匀地灌注在接地设备周围，接地装置必须完全被降阻剂包裹。然后，在换土操作过程中，应该对当地的土壤成分、地质结构有一个清晰的认识，挖掘接地设施的沟槽，在沟槽底部铺设低电阻率的土壤，然后安装接地设备。此外还需要做好接地设施的防腐工作，并覆盖低电阻率土壤，使得接地系统发挥出更好的职能作用。最后，在加装电阻木块过程中，应该参考图纸要求挖掘电阻模块基坑，将接地线正确连接到电阻模块上。接地木块的预埋深度不得低于0.6米，多个接地模块之间的间距不得小于模块长度的3倍。

（二）DCS接地系统的日常检查与维护

在实际操作过程中，应该做好DCS接地系统的日常检查工作，制定并实施合理有效的维护措施，具体作法如下所示：首先，接地系统必须连接牢固，如果接地系统连接不牢固，容易出现接触不良、设备带电的问题。设备维修人员要定期检查DCS接地系统的连接状态，一旦发现接触不良的问题，必须加以修正，具体作法是采用焊接、螺栓固定等方法，有效改善接地系统连接状况。然后，导线质量问题，如果接地线的质量不达标，或者绝缘层不好，一旦设备中出现较大电流，很容易导致接地系统无法发挥作用，设备损坏的可能性也会大大提高，因此在设计安装接地系统时，必须使用合规的接地导线，有效保证DCS控制系统的安全性。最后，环境问题，如果接地线布局不合理，很容易出现局部磁场，对DCS控制系统产生一定的干扰。为了改变这一问题，设备维修人员需要合理布局接地系统，尽可能降低周围环境对DCS控制系统的影响。

总结

火电厂DCS控制系统在运行过程中，出现的很多故障问题都与接地系统有关，所以说DCS接地系统的管理、维护与优化至关重要。设备维护人员应该根据图纸要求，合理布置DCS接地系统，采用降阻剂、换土、加装接地模块等多种方法强化DCS接地系统的职能效用，并做好日常检修工作，及时发现问题并给予解决，有效保证DCS控制系统的安全性、稳定性和有效性。

参考文献

[1]王伟. 浅谈火电厂DCS系统的接地[J]. 机械管理开发, 2022 (05): 31.

[2]王庆程, 李红. 影响DCS控制系统的不安全因素及对策[J]. 中国仪器仪表, 2020 (06): 25.

[3]冯卫红. 电气及DCS系统接地安全问题探讨[J]. 建材与装饰, 2018 (10): 10.