浅谈火电厂DCS 系统的接地

王 伟

（山西国金电力有限公司， 山西 吕梁 032100）

1 DCS 接地的基本要求

火电厂有两台350 MW 机组的DCS 系统选用了美国西屋的Ovation 系统，实现了DAS、MCS、FSSS、SCS、ECS 等功能。电厂已经安全、稳定运行了6 年，产生了良好的经济价值。但是这些设备都对电磁干扰极为敏感，为了使得进入DCS 系统的信号不受各方面的干扰，以及当DCS 系统供电电源产生较大的瞬间电流时，能够承受过载电流并可以快速导入大地，就需要接地技术使其与大地保持同电位，接地系统能够为DCS 提供屏蔽层，消除电磁干扰。当接地电阻过大，多点接地，接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触时，会造成人身伤害或设备的损坏[1-2]。DCS 系统出现信号漂移现象，很多是由于接地不良等原因所引起的。总之，正确并且可靠地接地，不仅是保证DCS 系统能够可靠运行的必要因素，而且是保障人身安全的重要手段。

2 DCS 接地分类

DCS 控制系统分为两种接地，分别是电源地和机柜地，具体如图1 所示。接地系统有如下要求：这两种接地在系统内要分开；每一种接地系统不能在内部形成回路。接地电阻的要求为1 Ω IO 信号线与其他线分开，不与非Ovation 设备同时接地，不将高电压设备地与Ovation 的EMC 地接在一起。

图1 电源地和机柜地

2.1 电源地

电源地的主要目的是保证人身和设备的安全，所以又称为安全接地。

2.2 机柜地

机柜地直接关系到信号的正确传输及抗干扰能力，因此必须按照系统的有关要求进行连接。

3 DCS 系统接地方式

火电厂的Ovation 控制系统地是单独布置在1 号机组和2 号机组中间，通过电缆连接至锅炉电子间接地铜排，各机柜再通过接地线连接至接地铜排。Ovation控制系统中组群控制机柜简单的EMC（电磁兼容）接地是允许的。

3.1 中心机柜

组群中位于主要中心位置的控制机柜称为“中心机柜”，其他机柜称为相邻机柜，在所有系统中，建议每组机柜不超过五面，并且相邻机柜与中心机柜距离不能超过10 m。

3.2 接地电缆

在组群范围内到接地点使用不小于4 AWG 电缆，使EMC 从中心机柜接地连接，在控制机柜内安装地板底部的左侧和右侧使用专用螺钉完成这个连接，确定从控制机柜到接地点的直流电阻小于1 Ω。另外，组群中所有控制机柜必须从中心机柜使用4 AWG 最小电缆用它们的EMC 基地菊花链链接在一起，确定组群中从接地点到最后一个机柜的电缆全长最短。

3.3 接地线最短

使接地闭合的机会最小，确认交流电源是在电动共同EMC 接地点位置安全接地或至少在1 Ω 范围内的点接地，连接AC 电源接地仅限于在分配电源区域，避免在中间负载中心使连接器接地。

3.4 接地短棒

在电源分配板上数字式电源接地（PGND）通过现场安装短棒与机柜连接。当安装机柜组群时，除了中心机柜外，其他所有机柜上拆掉短棒。

3.5 接地螺钉

每个机柜在分配板上PGND 螺钉之间和CBO 底板上或转换板的PGND 螺钉有一个现场安装连接片。在一组机柜中连接PGND 需要完成：先用一条8 AWG 的电缆连接条从中心机柜电源分配板上的PGND 螺钉连接到相邻的组群机柜底板或转换板上的PGND 螺钉；然后，在这个过程中中心机柜的两侧有两面相邻机柜，一条PGND 连接条必须放在这两面机柜之间。连接条可能被连接到每个机柜内的任意底板或转换板上可利用的PGND 螺钉上。

4 DCS 系统的接地原则

1）操作员站台、工程师站台：保护地螺钉。

2）ETS 跳闸柜、电源柜：保护地螺钉。

3）DCS 机柜包括远程机柜：屏蔽接地汇流铜排、保护地螺钉。

5 Ovation 系统上电前接地检查

5.1 机柜固定

DCS 机柜必须和地面浮空中间铺有胶片垫，严格测量机柜与地面的电阻，其电阻应符合绝缘的条件，一般情况下接地电阻应小于1 Ω。

5.2 接地簇

接地簇到机柜的连接最好采用星形连接方式，星形接线方式可以避免一个机柜接地出现问题从而影响到其他机柜的接地质量。几个机柜组成一个接地簇，在该接地簇中的机柜地和电源地有且只有一点相连。也就是说，如果有若干个柜子后背带电源模块，那么只有在接地柜的TND 可以接接地铜排，其他柜子的接地铜排均要被取走。图2、图3 是两种常见的接地示意图。

图2 群机柜接地示意图

图3 单机柜接地示意图

5.3 接地螺栓

由总接地铜排引至接地簇中机柜的接地线应接在机柜底部横梁的接地螺栓上并进行紧固。有一些现场要求把接地点扩展到机柜底部或侧面特地添加的接地铜排上。这时要特别注意，首先要确保从机柜底部横梁的接地螺栓到接地铜排间的接地电阻要接近0 Ω。在有些现场发现，两者间的接地电阻有几欧姆至十几欧姆，这会引起严重的接地不良。其次，从主板到扩展铜板的导电通路应该从机柜框架走，而不应该仅仅通过机柜附带的几根保护地导线连接。否则，一旦这些导线被意外移除，机柜接地就会出现问题。

5.4 接地方式

如果条件许可，在一个接地簇中，从接地柜铜排到DCS 机柜的电源地和机柜地的连接应采用星形连接方式，而不是串连方式。

5.5 现场检查

现场检查要逐一地用手摇动检查每个机柜主板下方和ROP 上接地线的连接情况，确认已经拧紧。根据经验，若接地线未拧紧，就会形成隐患。用手摇动每个机柜底部横梁的接地螺栓下面的接地线，确认接地线已经拧紧。接入大地的接地汇流铜排附近禁止设有其他的接地系统。如果周围存在其他接地系统，当其他接地系统瞬间形成较大电流流向大地时，会使得Ovation DCS 系统的接地电压升高，给系统造成严重的影响。

5.6 清点接地数目

找到专门用于给DCS 系统提供接地的总接地箱，清点接地线的数量，该数量应该和设计图纸及实际见到的另一端接地线数量相吻合，不能多也不能少，同时确认各接地线已拧紧。应该请用户一起确认总接地箱内没有接入其他系统接地检查。

6 试验数据

机组运行5 年后大修期间的试验数据如下（标准值为1 Ω）：

1）火电厂1 号机组DCS 系统总接地点为21 mΩ，其中总接地点与1 号机柜30 mΩ；总接地点与2号机柜28 mΩ；总接地点与3 号机柜31 mΩ；总接地点与4 号机柜28 mΩ；总接地点与5 号机柜31 mΩ；总接地点与6 号机柜26 mΩ；总接地点与7 号机柜37 mΩ；总接地点与8 号机柜28 mΩ；总接地点与9号机柜32 mΩ。

2）火电厂2 号机组DCS 系统总结地点为1 Ω，其中总接地点与1 号机柜32 mΩ；总接地点与2 号机柜24 mΩ；总接地点与3 号机柜25 mΩ；总接地点与4 号机柜29 mΩ；总接地点与5 号机柜27 mΩ；总接地点与6 号机柜23 mΩ；总接地点与7 号机柜31 mΩ；总接地点与8 号机柜30 mΩ；总接地点与9 号机柜31 mΩ。

测量日期为xxxx 年xx 月xx 日,温度为20 ℃，湿度为23%，试验依据为DL/T 96—1996《电力设备预防性试验规程》。

试验结论：试验合格（某有限公司电气试验室）。

7 结语

可靠的接地系统直接影响着分散控制系统的安全可靠运行，许多令人意想不到的故障现象都是由接地不良引起的，但是每个厂家的DCS 接地要求不相同，接地环节较多，很容易产生安全隐患。DCS 接地系统直接关系着运行的可靠性与安全性，必须得到足够的重视。由于构成DCS 系统的卡件、底板较娇贵，怕静电感应，经受不住强电感应，基建时期要注意厂家对接地的要求，最好是厂家、监理、业主三方确认无误后，才可以保证系统安全、稳定地工作。