HIEE205011R0002接地系統(tǒng)能夠為DCS提供屏蔽層

今天這一期，我們來講DCS接地的知識。DCS合理、可靠的系統(tǒng)接地，是DCS系統(tǒng)非常重要的內(nèi)容。為了保證DCS系統(tǒng)的監(jiān)測控制精度和安全、可靠運行，必須對系統(tǒng)接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極布置等方面，進行認真統(tǒng)籌考慮。

一、DCS系統(tǒng)接地的基本要求

DCS系統(tǒng)接地是為了保證當進入DCS系統(tǒng)的信號、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時，有效的接地系統(tǒng)能承受過載電流并可以迅速將過載電流導(dǎo)入大地。接地系統(tǒng)能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統(tǒng)提供公共信號參考點（即參考零電位）。

當接地系統(tǒng)發(fā)生問題時(接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設(shè)備相接觸等)，會造成人員的觸電傷害及設(shè)備的損壞，據(jù)了解，有些DCS系統(tǒng)經(jīng)?！八罊C” (或不明原因的“死機”)，大多是因為接地系統(tǒng)不良或存在問題所引起的。因此，完善、可靠、正確的接地，是DCS系統(tǒng)能夠安全、可靠和良好運行的關(guān)鍵。

二、DCS接地分類

在一般情況下，DCS控制系統(tǒng)需要兩種接地：保護地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對于裝有安全柵防爆措施的系統(tǒng)如化工行業(yè)所用的系統(tǒng)，還要求有本安地。

2.1保護地（CG，CabinetGrounding）

是為了防止設(shè)備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護措施。DCS系統(tǒng)所有的操作員機柜、現(xiàn)場控制站機柜、打印機、端子柜等均應(yīng)接保護地。保護地應(yīng)接至廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于4Ω。

2.2邏輯地

也叫機器邏輯地、主機電源地，是計算機內(nèi)部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端。需要接入公共接地極。

2.3屏蔽地（AG，AnalogGrounding）

也叫模擬地，它可以把現(xiàn)場信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統(tǒng)中信號電纜的屏蔽層應(yīng)做屏蔽接地。線纜屏蔽層必須一端接地，防止形成閉合回路干擾。鎧裝電纜的金屬鎧不應(yīng)作為屏蔽保護接地，必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。

2.4本安地

應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng)，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統(tǒng)應(yīng)保持獨立，與廠區(qū)電氣地網(wǎng)或其它儀表系統(tǒng)接地網(wǎng)的距離應(yīng)在5m以上。

三、DCS系統(tǒng)接地方式

1

利用電氣接地網(wǎng)作為DCS接地網(wǎng)，即與電氣接地網(wǎng)共地；

2

設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨立的接地網(wǎng)；

3

設(shè)DCS專用接地網(wǎng)，經(jīng)接地線、再接至電氣接地網(wǎng)。

由于第三種接地方式與第二種接地方式有較多相同處，過去，計算機或DCS系統(tǒng)曾經(jīng)較多的采用過專用的接地網(wǎng)。但這種接地方式存在的缺點是：占地面積太大，投資高，電纜及接地網(wǎng)鋼材耗量大，距廠房有相當?shù)木嚯x(因不易在廠房內(nèi)找到合適的位置)，管理、維護、測量及查找接地極和接地線不方便，且效果不甚良好。根據(jù)實際運行表明，設(shè)置專用的DCS接地網(wǎng)是既困難又不安全的。

四、對公共接地極（網(wǎng)）的要求

1

當廠區(qū)電氣接地網(wǎng)對地分布電阻≤4Ω時，可將廠區(qū)電氣接地網(wǎng)當著DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。

2

當廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時，應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng)，即為DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。

3

沒有本安地接入的公共接地極（網(wǎng)）的對地分布電阻小于4Ω；有本安地的小于1Ω。接地總干線的線路阻抗小于0.1Ω。

4

接地極周圍15米內(nèi)無避雷地的接入點，8米內(nèi)無30KW以上的高低壓用電設(shè)備外殼的接入點。當現(xiàn)場無法滿足該條件時，防雷保護地通過避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網(wǎng)搭接在一起，二者應(yīng)距離10米以上。

五、DCS系統(tǒng)的接地原則

1、DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置

1.1操作臺、打印臺、服務(wù)器柜：設(shè)有保護地螺釘。

1.2繼電器柜、UPS柜、配電柜：設(shè)有保護地螺釘。

1.3DCS的I/O機柜：設(shè)有屏蔽接地匯流排，保護地螺釘，系統(tǒng)地(+24V地)懸浮。

1.4儀表柜、手操盤臺：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，保護地螺釘。

1.5安全柵柜：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護地螺釘。

2、信號屏蔽及其接地

根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求，計算機或DCS系統(tǒng)信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應(yīng)符合下列規(guī)定：

2.1當信號源浮空時，屏蔽層應(yīng)在計算機側(cè)接地；

2.2當信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號源側(cè)接地；

2.3當放大器浮空時，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地(當信號源接地時，接信號地。當信號源浮空時接現(xiàn)場地)；

2.4當屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分斷或合并時，應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。

六、DCS系統(tǒng)接地降低土壤電阻率的方法

1

改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu)。在接地體周圍的土壤2～3m范圍內(nèi)，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質(zhì)，如木炭、焦碳煤渣或礦渣等，該法可使土壤電阻率降低到原來的1/5～1/10。

2

用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實。木炭和細摻勻為一層，約10～15cm厚，再鋪2～3cm的食鹽，共5～8層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/3～1/5。但食鹽日久會隨流水流失，一般超過兩年就要補充一次。

3

用長效化學(xué)降阻劑。用長效化學(xué)降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。

七、DCS系統(tǒng)接地材料及要求

1.接地體與接地網(wǎng)干線的材料要求

接地體和接地網(wǎng)干線所用鋼材規(guī)格可按下表選用，若接地電阻滿足不了要求時，也可選用銅材。如果接地體和接地網(wǎng)干線安裝在腐蝕性較強的場所，應(yīng)根據(jù)腐蝕的性質(zhì)采取熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或適當加大截面。

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