火力发电厂热控设备抗干扰与接地系统可靠性探讨

郭志军

摘要：热控设备作为电力系统的重要组成部分，在其运行过程中发挥着十分重要的作用，因此火力发电厂应当采取一定的措施提高热控设备抗干扰与接地系统的可靠性，为后续的电能生产和输送提供坚实的保障。文章对与火力发电厂热控设备抗干扰与接地系统的可靠性有关的内容进行了探讨，为今后电力系统的安全运行提供参考。

关键词：火力发电厂；热控设备；抗干扰；接地系统；可靠性；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2016）30-0133-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.065

1 概述

近年来，随着社会的发展和科技进步，机组向大容量高参数迈进，一些现有的机组为了进一步满足社会发展用电量的需求，部分火力发电厂根据自身的实际情况对电厂的机组容量进行了不同程度的扩容。同时为了进一步提高工作效率，电厂提高了设备的自动化水平，并对热工控制系统和仪表系统进行升级改造，这些系统的改进对提高电厂运行安全、降低企业成本等具有重要的意义。但是在实际的应用过程中，热控系统受到了诸多因素的干扰，导致有时会发生系统硬件损坏等现象，这就在一定程度上为电厂的安全生产埋下了隐患，因此应当对此引起高度的重视，以保障今后电力系统的运行安全，为推动社会进一步发展奠定坚实的基础。

2 火力发电厂热控设备干扰分类及原理

火力发电厂内部结构是比较复杂的，同时构成热控系统的程序和零部件也比较多，这就在一定程度上增加了管理及监控的难度。热控系统在电力系统运行过程中发挥着十分重要的作用，其主要的工作内容是将电力系统发出的指令和就地设备的运行情况以微弱低电压或者是低电流的方式进行传输，但是在信号传输的过程中，它们极易受到其他因素的干扰，例如电磁信号等，这样一来将会在一定程度上降低热控系统的灵敏度，严重时热控系统还会错误地识别无用的电流信号，进而影响系统安全运行。

通过以上分析可知，热控系统在运行过程中会受到一定的干扰，进而影响电力系统的安全运行，因此应当加大对其重视力度。从专业角度分析，电力系统热控设备干扰分类主要有以下三种：第一，以产生干扰方式的差别进行分类，主要分为浪涌噪声、高频振噪声和放电噪声三种；第二，以干扰信号的波形进行分类，主要分为偶发噪声和持续噪声两种；第三，以干扰正常信号方式进行分类，主要分为共模干扰和差模干扰两种。通常情况下，大部分电厂是使用第三种干扰分类方式，而其中共模干扰对热控设备影响最大。究其主要原因是指令信号的发出端与信号接收端的电位差有一定的差异，使得这两端都会不同程度地受到共模干扰信号的影响，共模干扰属于典型的非对称性干扰。

3 热控设备干扰的主要来源

火力发电厂热控设备的运行状态对电力系统的安全运行具有一定的影响，而了解其干扰信号的主要来源对制定相应的解决措施具有一定的指导意义，接下来本文将对干扰信号的主要来源进行详细的阐述。

3.1 控制机柜内部干扰分析

火力发电厂的控制机柜的内部结构较为复杂，同时它内部的信号源也比较多，因此在运行过程中极易对热控系统产生一定的影响。从专业角度分析，电力系统机柜干扰可以分为以下种类，即卡件信号干扰、走线干扰和接线端口干扰三种。机柜内部设有大量的电力元件以及各式各样的卡件，而一般情况下不同卡件的使用周期是不同的。第一，一旦长时间未对卡件进行一定的维护或者是更换，可能就会导致卡件之间、元器件之间或者线路之间的绝缘性变差，可能会发生漏电阻回路的现象，继而发出干扰信号对热控设备的工作产生一定的干扰；第二，电厂机柜内部的预留空间是有限的，因此一旦内部的走线布设过多就极易导致电缆与电缆之间发生一定重叠，而其中产生的微弱电信号就会互相干扰，最终使得两者之间的交互磁场产生的干扰信号对热控系统产生干扰；第三，一般情况下，电力系统接线端口的工作量是比较大的，且对其的维护较难，同时接线端口经过长时间的运行极易发生松动现象，这样就容易造成端口结合的位置发生腐蚀现象，进而导致物质结构发生明显的变化，产生一定的电势差，对回路信号造成不同程度的干扰。

3.2 接线问题引起的干扰分析

电力热控系统中接线量比较多，对热控系统运行具有十分重要的作用，但同时该环节出现问题的概率较大，例如技术人员在向控制柜接入信号线时，环境中干扰信号的存在会对控制端接收信号产生一定的干扰。从专业角度分析，电力系统中不同控制系统的电气元件的选择是不同的，如果电气元件的选择出现偏差，就可能导致接触点之间产生一定的电位差，这时共模干扰信号就会对热控系统造成干扰。另外，通常情况下，信号线对电磁场的反应是比较迅速的，一旦信号线铺设位置与电缆铺设存在重叠的部分，那么回传信号就会受到电磁场的干扰，影响热控系统的安全运行。电力系统长时间的运行可能导致外接线发生不同程度的松动，进而可能会发生接触干扰现象。一旦控制中信号备用线布设的位置不符合标准就会导致天线效应的发生，这样一来信号的发送端与接收端的距离会扩大，导致出现一定的电位差，其产生的干扰信号会对热控系统造成一定的干扰。

3.3 其他干扰信号分析

电力设备的接地不良会直接导致干扰信号的产生，其主要机理是，不同接地点之间存在一定的电位差，而信号在进行传输的过程中会形成电流环路，这时由电位差产生的干扰信号会对信号的传输回路造成一定的干扰。电力系统中的信号线与电流传输使用的电缆不同，因此在实际的应用过程中应当严格按照一定的标准布设信号屏蔽层，同时屏蔽层设置应当使电流无法通过。但是在实际操作作业过程中，不同接地点电位差的存在会在一定程度上影响屏蔽层的应用效果，由于屏蔽层与大地之间会产生一定的电流，而这种现象的存在对屏蔽层的应用效果也会产生一定的影响，这两种现象的存在使得屏蔽层会出现一定微弱电流，进而对热控系统造成一定的影响。

4 火力发电厂热控设备运行过程中的主要问题

火力发电厂电力系统运行过程中，热控系统的运行会受到许多干扰信号的影响，进而对整个电力系统的运行造成不利的影响，甚至引发安全事故的发生，因此电厂应当对影响热控设备运行的干扰因素进行详细分析，进一步明确电力系统运行中存在的问题，为今后制定相应的解决措施提供一定的依据。

4.1 接地系统不规范

火力发电厂接地系统的规范性对整个系统的安全运行有着十分重要的影响，但是部分发电厂对此却并没有引起高度的重视，没有建立健全相应的监督检查机制，为电力系统运行埋下了安全隐患。例如某发电厂新引进了1000MW电力机组，但是发生雷击时出现了转速信号超限，导致该机组发生跳闸现象，通过对其电缆的屏蔽线进行检查发现，仪表内部的端子没有进行接地处理。而经过大量的实例调查发现，部分电厂接地系统操作存在着诸多的不合规范的情况。第一，单点接地系统的电缆屏蔽层二点接地或者是未进行接地处理；第二，部分电厂接地连接位置或者是接地点选择不合理，电缆屏蔽层、模件底板、公共直流等长期使用发生松动或者是本身接触不良；第三，中间端子箱转接处电缆的屏蔽层没有接地或者是与壳体发生一定的接触；第四，振动探头电缆延伸接头没有使用热塑管进行紧固处理或者是其与壳体发生一定程度的接触；第五，机柜内信号地和交流地直接接入到公用地。上述这些现象的存在都属于典型的接地系统不规范，且对电力运行的影响是不容忽视的。

4.2 电缆绝缘老化漏电

在一些规模较大的火力发电厂中，需要铺设一定量的电力、控制以及信号电缆，这样一来就可能导致部分电缆发生一定的重叠，而经过长期使用的电缆的绝缘层可能发生一定的老化，继而在使用中发生漏电现象，并由此产生的电信号会直接在其他信号上发生叠加，对热控系统运行造成干扰，且这种干扰现象在短时间内不会十分明显，一旦电力系统机组长时间运行后，干扰信号将会严重影响系统运行安全，甚至引发安全事故发生。

4.3 电缆耦合干扰

在火力发电厂的电力系统中，为了满足传输电源以及信号的使用要求需要铺设大量的电缆，且这些电缆或者是电缆管会一起接入到控制系统，而当信号传输时，电缆之间会产生分布电容，干扰信号会利用分布电容对其他信号一定的干扰，进而使得热控系统出现错误动作，影响整个电力系统的运行。另外，交变信号的电缆会在周围产生一定的交变磁场，处于并行状态的电缆之间会由于这些交变磁场的作用产生一定大小的电动势，继而对电力系统的电路造成一定的干扰。

4.4 大型电气设备启停引起的干扰

众所周知，火力发电厂中会设有大量的高压电气设备，且由于生产需要不可避免地会发生这些大型电气设备的启动和停止，但是大型电气设备的启动或者停止的过程中可能会产生一定量的火花，这样一来将会在电气设备的周围产生交变磁场。而这些交变磁场一方面可以利用信号电缆的耦合作用产生干扰，也可以通过利用电源电缆的耦合作用产生高频干扰，一旦这些干扰信号超出一定的范围，就会对热控系统运行产生严重的影响，进而对整个电力系统的运行产生干扰，甚至会诱发安全事故的发生。

5 如何切实提高火力发电厂热控设备抗干扰与接地系统的可靠性

通过以上的分析可知，火力发电厂在实际的运行过程中，影响其热控设备运行的干扰因素较多，因此各个火力发电厂应当对自身存在的干扰因素进行详细分析，制定出相应的解决措施，切实提高电力热控系统运行的稳定性和可靠性。

5.1 确保接地系统的可靠性

为了切实提高电力热控设备的运行稳定，同时也为了进一步降低干扰信号对设备运行的影响，应当保证电厂接地系统的安全可靠性。第一，电厂可以根据自身的实际情况对热控系统设置独立的接地极，并通过利用该接地极连接电厂的电气地。这样一来一方面提高了热控系统的抗干扰能力，另一方面也提高了电力系统的防雷击能力；第二，电厂热控系统由诸多的电力设备构成，如控制箱、接线盒和就地控制盘柜等，而这些电力设备的接地应当通过最短的路径与钢结构进行连接，且必须保证连接处的牢固性，并根据实际需要通过电焊的方式对连接处进行加固处理。另外，就地控制盘、台、柜基础框架的每个角都应当通过利用电焊的方式与钢结构进行连接，以保证连接处的牢固性；第三，通常情况下，电力热控系统的信号传输会受到干扰因素的影响，因此仅仅依靠控制系统一侧单点接地来对其进行抑制远远不能满足热控系统的应用要求，这时可以将控制系统备用的信号线断开，而将信号线的另一端进行接地处理，这样一来将会极大地提高热控设备接地系统的可靠性，为整个电力系统的运行安全提供了坚实的保障。

5.2 保障电缆敷设合理，避免因其老化发生漏电现象

火力发电厂在进行热控电缆敷设的过程中，应当保障电缆通道空间符合电缆使用要求，且该通道应当满足强电电缆与弱电电缆分开敷设的基本要求。例如当电源电缆等级在220V以上、电流强度在10A以下的情况下应当与信号电缆之间的距离保证不小于150mm。例如某电场的热控系统在实际的应用过程中，其CRT显示反馈量与给定量之间的差距超出规定范围，并且经过一定的检查分析发现主要问题发生在电缆位置。技术人员经过查看发现反馈线使用的是普通电缆，且该电缆与强电电缆敷设在同一层，而为了切实解决由此对热控系统造成的影响，技术人员对该线路的电缆进行了重新敷设，且使用的电缆为屏蔽电缆，并将其与强电电缆分层敷设，避免互相影响，造成热控系统的运行故障。

5.3 合理选择电缆

从专业角度分析，不同类型的信号传输其电缆选择也是不同的，因此电厂应当根据实际应用选择合适的电缆型号，同时电缆的粗细应当符合使用要求，且横截面的面积应当大于1mm2。另外在电缆敷设过程中，大电流的信号应当与低电平开关量信号分开敷设，避免互相干扰，影响热控系统的运行。另外，强弱电信号电缆在分开敷设的同时其信号线还应当独立占用一道电缆槽，而电厂现代化技术应用程度较高，尤其是计算机技术，因此这时应当将计算机系统的电缆敷设在单独的电缆槽中，并进行一定的接地处理，设置屏蔽层，避免对热控系统造成干扰。

5.4 规范现场热控设备的接地方法

火电厂热控系统中包含一些大型电力设备，且这些设备启动与停止会对热控系统造成一定的影响，因此应当对此引起高度的重视。例如当电力设备直流油泵进行启动，在拉合闸的过程中，在母线充放电过程中电源侧电位会发生一定的变化且之间存在着一定的相互作用，并产生高频电流分量，继而在母线位置形成高频电流、电压，对热控系统的运行造成一定的干扰，这时热控技术人员应当对设备采取一端接地的方式来降低设备启动、停止时对热控系统的干扰。另外，技术人员还应当对设备的电缆敷设引起一定的重视，避免由此产生交变磁场对热控系统运行造成干扰。

6 结语

综上所述，随着社会的不断发展，对电厂的要求也越来越高，而为了切实提高电厂的工作效率，提高热控系统的可靠性是十分必要的，因此电厂应当加大对热控设备干扰因素及影响接地系统稳定性因素的研究力度，并制定出相应的应对措施，提高热控系统的运行稳定性，为保障电力系统的安全运行提供坚实的保障。

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