论火电厂热工自动化设备接地不良的危害

2019-09-10张维

科学导报·科学工程与电力 2019年39期

张维

【摘要】发电厂热工自动化设备包括电源控制柜、工控机、DPU柜、I/O接口柜、继电器柜和各种终端传感器等，是电厂自动化生产的核心设备，它与相应的软件程序一起构建成工厂的中枢指挥系统，肩负着全厂各个子系统的控制、协调、监控和信息记录等功能，相当于火电厂的“大脑”。为了确保自动化设备的正常运行，热工自动化设备一般设有独立的接地网，确保其可靠接地。

【关键词】火电厂;热工自动化;接地不良

1 自动化设备接地不良导致的危害

1.1 导致人员和设备伤害

某电厂#1机组在运行过程中，检修人员发现某热控就地控制箱柜体带电，立即办理手续进行了消缺处理。停电后，检查柜体，发现照明电源与盘门有搭接现象，采取措施将其可靠隔离。同时，紧固盘柜接地线，并对盘柜接地进行了测试，确保其可靠接地。重新投运后，设备运行正常。该案例根本原因为盘柜接地不良，照明电源与盘柜搭接导致漏电保护不能及时跳开，存在重大安全隐患。如果该盘柜接地良好，即使发生电源接地现象，漏电保护器也会自动跳开，进而确保自动化设备和靠近人员不会受到伤害。

1.2 导致误跳闸事故发生

某电厂在运行过程中，发生#1输煤皮带电机高压开关跳闸事件，导致输煤皮带停止运行。检修人员到就地控制站及电机本体检查发现，电机本体绝缘良好，相关保护无保护动作信号，接地控制箱右侧端子排有烧损痕迹，柜体带电，端子排上积灰严重，热控插件的端子排对地均有220VAC电压（正常情况下应为24VDC），进一步检查发现自动化控制柜体接地不良。

处理方案：（1）停电后，将烧损端子排进行更换处理;（2）检查发现柜体附近有阀门盘漏气现象且控制箱内设备积灰严重，对漏气阀门和积灰进行了处理;（3）紧固盘柜接地线，并对盘柜接地进行了测试，确保其可靠接地。

该案例根本原因同样为盘柜接地不良，照明电源与盘柜搭接导致漏电保护不能及时跳开，进而导致220VAC电经积灰串入端子排导致自动化系统发生误动事件。如果该盘柜接地良好，上述事件完全可以避免。

1.3 引起模拟量信号畸变和波动

某电厂#1锅炉检修后启动运行时，发现炉膛温度出现大面积的坏点现象，对热电偶及其补偿导线进行测试，采取更换热电偶的方式进行处理后，坏点照旧。停电检查发现外接变送器或电气设备反馈电缆有接地现象，导致插件模拟地的对地电压+20VDC左右，正常为0VDC左右。

处理方式：消除接地后，温度测点恢复正常。该事件是由于逻辑地与外接设备接地连同导致的事故，由此可见悬浮地与实际地直接相连也是错误的运行方式。

1.4 导致自动化设备控制程序频繁死机

某电厂运行过程中综合水泵房自动化设备远程I/O柜通信突然中断，自动化设备画面显示异常和出现死机情况，进而造成给水泵跳闸、阴阳床落床。检修人员检查发现是由于临近区域施工时把18站至综合水泵房远程I/O柜地线挖断，变频器给定信号丢失导致的异常。连接好地线，测试合格后投入运行，故障消除。

2 自动化设备接地的测试方法

为了确保热工自动化设备的接地良好，需要定期对热工自动化系统进行接地电阻测试。不仅要测试自动化设备机柜的接地电阻满足设计要求，还要确保自动化设备接地网的完整性。下面分别阐述其测试方法：

2.1 盘柜接地電阻测试

在热工自动化设备带电前或者机组检修自动化设备停电时，将系统的接地电缆从机柜中拆下，用不小于1.5mm2的多芯铜导线一端接在接地电缆头上，一端引至地面，以便于测量。

2.1.1 测量方式

将接地电阻测试仪放置在引线旁的平整的地面上，然后进行接线。接线示意图见图1。

图1 接线示意图

（1）将从自动化设备来的引线接在C2和P2端子上。

（2）用一根连接线连接上仪表接线端子C1和离仪表100m远的接地棒电流极上。

（3）用一根连接线连接上仪表接线端子P1和离仪表60m远的接地棒电压极上。

（4）接电流极的线和接电压极的线要间距1 m以上，电流极和电压极的两个接地棒要分别插入地面400mm。应尽量选择土壤密实、潮湿、易插入的地方，不要选择砂石多、难插入的土壤。接在接地棒上的线应牢固接触。

2.1.2 测量过程

根据被测接地体的接地电阻的大小，调节粗调旋钮（上有三档可调范围），选择合适的档位。测量热工自动化设备一般可以选择0.1档。以约120rad/min的速度均匀地摇动摇表。当表针偏转时，随即调节微调拨盘，直至表针居中为止。以微调拨盘调定后的读数乘以粗调定位倍数，即是被测接地体的接地电阻。如果发现仪表检流计指针有抖动现象，可变化摇柄转速，以消除抖动现象。为了保证所测接地电阻值的可靠，应将电压极在电压线的方向上向回每次移动5m，分别测量三次，三次测量的结果误差应在5%以内。取三次测得值的平均值作为自动化设备的接地电阻。

2.1.3 测试结束

测试完毕后，记录三次测量值，并记录环境温度和湿度;收好仪器，将自动化设备接地电缆线恢复原状;出具正式的试验报告。

2.2 自动化设备接地完整性测量

用接地引下线导通测试仪一端接在总接地机柜的接地排上，另一端分别接各个自动化设备的接地排，测量总接地点和其他所有机柜的连接电阻，其阻值不应大于0.05Ω。最重要的一点是，总接地电缆恢复后，用接地引下线导通测试仪测量总接地点与热工自动化设备室内从主地网引出的测量端的导通电阻也要符合要求，这样就保证并验证了总接地点与主地网连接的可靠性。试验完毕后出具试验报告。

3 自动化设备接地不良的应对措施

（1）对接地体周边土壤进行导电性改良。将接地体周围2～3m范围内的土壤掺入导电性能好且不容易水的物质，如木炭、焦炭煤渣或矿渣等。该法可使土壤电阻性能提高5～10倍。

（2）换填周边土壤时，每隔10～15cm铺设厚度为2～3cm氯化钠与木炭的混合物质层，分层夯实，共6～10层。地面夯实后，将接地体锤击到土壤里。此法可使电阻数值降至原来的20%～30%。由于NaCl会随流水流失，一般每两年就要补充一次。

（3）采取专用长效化学降阻剂的方法提高土壤的导电性能，该方法可以使导电性能提高一倍。

4 自动化设备接地维护注意事项

（1）根据季节变化情况，对外露部分每年至少进行一次检查。检查内容包括：接地线是否折断和腐蚀损伤，是否连接牢固;接地线及接地网络接触情况是否良好，如有松动脱落现象应及时进行补修。

（2）接地电阻应定期进行检测，确保其可靠接地且阻值在设计范围内，否则应采取措施对接地极进行维护;接地电阻测试时各个盘柜与大地和接地极与大地均应分别测试。

（3）每个热工自动化设备均应从柜体下方的接地螺钉接至接地分干线，屏蔽地应从接地汇流排接至公共连接板。

（4）接地螺钉因设备机柜本体与底座间有胶皮形成绝缘，故热工自动化设备必须按规定做好接地处理，即分别接至接地汇流排上。

5 结语

热工自动化设备是火电厂控制中心的核心设备，其平稳运行是全厂发电机组安全稳定运行的关键，为了保证热工自动化设备的可靠运行，消除电子噪声干扰，并保证热工自动化系统设备本身出现接地故障时将所承受过载电流迅速导入大地，就必须确保热工自动设备持续、可靠接地。

参考文献：