摘要:DCS系统接地的可靠性是保障电厂DCS安全、稳定运行的首要条件。本文根据对电厂DCS 的安装设计、安装、调试及运行、维护等方面进行了深入的谈论，并采取了相应的措施，保障了电气和DCS系统接地系统的安全运行。
关键词： 接地；接地分析；接地方法
一、 DCS 系统接地重要性
DCS （分散控制系统）接地系统能否符合规范要求，其主要取决于接地电阻的大小。以OVATION系统为例，DCS系统接地电阻要求小于1Ω。其中DCS 接地系统的功能性主要包括：其一，满足电阻要求的接地系统能够为DCS 系统提供屏蔽信号，以免受电子噪音和其他信号对其产生的干扰，从而为整个 DCS 控制系统提供公共信号参考点（即参考零电位）。而DCS 接地系统一旦发生故障，则会增加电厂设备的损坏程度，甚至更加严重的还会给人体健康产生一定的危害。同时，根据对该系统损害的频率和部位等进行数据的整合，如：设备的崩溃、控制信号产生巨大波动等问题都是由电厂 DCS 接地系统引起的。其二，一旦DCS系统的信号发生故障，或者供电电源以及DCS系统设备出现不良的紧急状况时，合理、可靠地接地系统就能够承受大量的过载电流，并将快速的将过载电流导入大地。
由此可见，标准化、智能化、信息化的接地系统能够稳定运行，需要根据按照规范化的要求安全实施，这样才能提高系统的安全性和可靠性，才能在电厂应用中发挥最大的价值。
二、DCS 系统接地类型
（一）保护接地
（1）能够保障人身安全和电气设备安全性的接地为保护接地，如图1所示。例如：DCS 控制台、系统仪表柜、配电柜等设备拥有金属外壳。由于各种因素会引起静电荷积累，从而对人体产生一定程度上的危害，例如：漏电等故障。这就需要安装保护接地。
图1 DCS保护接地系统图
（2）一般情况下，低于36V现场仪表完全可以不接入保护接地，就可以正常的使用。但是，如果现场仪表高于36V，在与其他设备接触时，则需要接入保护接地。
(二) 工作接地
工作接地是为了使DCS及相关仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。工作接地分为信号地和屏蔽地。
（1）信号地
信号地是在自动化和计算机等电子设备中，非隔离的信号建立的一个统一的信号参考点（通常为直流电源负极）。当DCS提供给现场24VDC，且AI/AO为非隔离式，信号地就是给模件供电的24VDC或5VDC的电源地。当由其他设备提供电源时，根据信号源原理决定是否接入公共接地极。
隔离信号可以不接地，隔离应当是每一输入（出）信号和其他输入（出）信号的电路是绝缘的，对地是绝缘的，电源是独立的且相互隔离的。
（2）屏蔽地
屏蔽地也叫模拟地， 是为了避免电磁场对仪表和信号的干扰而采取的屏蔽网接地。屏蔽地的接法电气和仪控专业是有争议的， 电气一般要求电缆屏蔽线二端接地，而仪控要求电缆屏蔽层必须一端接地，以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。
三、DCS 接地方式
(1) 利用原有的电气接地网作为DCS接地网，与电气接地网共地。
(2) 为DCS系统设立单独的专用接地网。
(3) 为DCS设立专用接地网，经接地母线、再转接至电气接地网。
由此可见，DCS 控制系统中专用的接地网与其他两种接地方法不同，其这种接地方法：一方面，占地规模较广，成本较高。例如：在制作的过程中需要消耗大量的钢材和电缆。另一方面，距离控制室的距离较长。设备在运行之后，维修人员并不能及时的对接地网进行后期的维护和检修，使得DCS 接地网缺乏一定的安全性，从而影响最终的应用效果。例如：某公司在设置专属的接地网后，由于受到地质因素的影响，如：土壤中过多的岩石和沙土，使得在接地过程中需要通过回填等方法降低阻值，使其接近于标准阻值。虽然在一段时间后取得了显著的效果，但是长时间的运营，其阻值却出现了严重的偏离。同时，基于干扰性质的不同。即单独接地不会形成回路，所有地接到一块，再接地就构成回路，存在干扰，因此，建议使用单独接地网的方式。
四、国际、国内接地设计要求的差异
在IEEE标准与我国标准中的接地体截面的选择设计和计算上，IEEE标准相对准确和精细，其对不同的使用环境、温度、材料的属性、材质等进行了综合的分析。即选用不同材质系数。而我国的标准相对简单，没有过多考虑具体的材质和型号，以及环境等因素。只是通过规程直接查取相应的经验系数值，准确率相对较低。但是其主要的优势在进行计算时比较方便。
国内和国际接地电阻的计算上存在差异。IEEE标准对一些必要因素进行了分析，如：垂直接地极、接地网深度等。但是在计算上存在一致性。
五、L公司机组因接地系统故障常见问题分析及应对
（一）问题描述
本文L公司的DCS 接地系统为研究对象，对其出现的系统故障和存在的问题进行了深入的分析。L公司DCS 系统的接地采用保护接地、防静电接地、防雷接地共用接地系统的方法。接地网接地桩采用的镀锌角钢规格为 50×50×5。其间距≥5米、距建筑物的距离≥3米。
在实际的施工过程中，需要对每个机组现场的地质条件进行合理的设计，但是由于该机组所处的环境比较恶劣，其阻值却达不到设计的要求。使得机组现场出现了一系列的问题：
其一，仪表显示与往常不同。例如：热电阻的脉冲跳动值超出正常值。
其二，服务器与控制器的性能较差，各构件出现损坏的现象；
其三，接地电阻阻值异常、接地线路断线等发生故障；
其四，现场机组受到信号的干扰，使得真空继电器无法进行正常的动作，从而使发动机和电力系统其他部分、系统的一部分等失去同步，从而阻碍电力系统的稳定运行。
（二）解决问题
接地电阻超过正常值，则会使系统接地引发故障，使得接地点位出现异常的上升。接地系统的电位如果超过正常值（安全值），就会使监控设备发生故障，给该公司造成较大的经济损失。其中接地电阻在接地网中发挥着重要的作用，能够保障接地网的安全性。因为，为了避免在生产过程中产生这些问题，则需要结合减阻措施，维持接地电阻在标准值范围内，从而使接地网能够安全、稳定的运行。其一，收集当地地质资料，根据不同的地质条件找出与之相对应的土壤电阻率，从而运用不同的解决方案进行设计；其二，对于接地装置在使用一段时间后发生的变化，需要对建筑物存在的隐患实施安全措施。同时，酸性较大的土壤，会对接电体产生较大的影响，如：接电体的腐蚀程度加大。使得接地引下线和接地极受到一定程度的损坏。其三，当主接地网的接地电阻超出标准值时，需要运用多种措施降低电阻值。例如：采用外接地、手动减阻、深井接地、爆破接地等方法。在使用的过程中需要根据每个项目的特殊条件选择出适合的减阻措施，其中这些方法并不是孤立使用的，可以通过共同协助的方法进行减阻，这样能够获取更好的实际效果。
图二 DCS控制柜
总结
DCS接地是DCS工程的重要组成部分，这就需要施工人员、组态调试人员等进行日常的维护和管理，并在高度重视的基础上，减少由于接地故障发生的死机、信号调动的现象，只有这样才能有效地保证DCS系统提供高效、稳定、可靠的服务。
参考文献:
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[4] IEEE 1050-2004 - IEEE Guide for Instrumentation and Control Equipment Grounding in Generating Stations
论文作者:董鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
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