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摘 要：DCS接地系统能够为DCS控制系统消除电子噪声干扰，提供屏蔽保障，并为整个控制系统提供公共信号参考点，能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地，是确保DCS 系统能够安全、可靠、稳定运行的关键。本文针对DCS系统接地技术从分类、接地方式、接地网安装技术要求以及接地电阻不达标时的技术处理要求和系统的抗干扰测试方法等进行了较为系统的概括和研究。
关键词：DCS 接地体 屏蔽 干扰
中图分类号： TM645 文献标识码：A
前言
DCS接地系统能够为控制系统提供屏蔽保障，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点。当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时，能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地，因此，完善、可靠的接地系统，是确保DCS控制系统能否安全、稳定运行的关键。1.DCS控制系统接地的分类（1） 保护地： 是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻应小于4Ω。（2） 逻辑地：也叫机器逻辑地、主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等的电源输出地。如CPU的正负5伏、正负12伏的负端，需要接入公共接地极。（3） 屏蔽地： 也叫模拟地，它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，以提高信号精度。DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。
2.DCS控制系统接地方式
（1）利用电气接地网作为DCS接地网，即与电气接地网共地。 （2） 设置DCS系统专用独立的接地网。（3） 设置DCS专用接地网，经接地线、再接至电气接地网。第三种接地方式与第二种接地方式有较多相同处。过去，DCS系统曾经较多的采用专用接地网。但这种接地方式存在：占地面积太大，投资高，电缆及接地网钢材耗量大，距厂房距离远（因不易在厂房内找到合适的位置），管理、维护、测量及查找接地极和接地线不方便，且效果不甚良好的缺点。根据实际运行表明，设置专用的DCS接地网既困难又不安全的，目前多数电厂DCS系统改用电气接地网接地，取得了良好的效果。
3、电气接地网的安装要求
电气接地网的接地极通常采用金属接地极和接地模块两种安装方式，一般采用金属接地极，具体要求如下：
（1）金属接地极采用镀锌角钢、镀锌钢管、铜棒或铜排等金属材料，按照设计技术要求，现场加工制作而成。
（2）圆钢、角钢、钢管、铜棒、铜排等接地极应垂直埋入地下，间距不应小于5m。接地装置顶面埋设深度不应小于0.6m，且应在冻土层以下。
（3）接地线沟的中心线距离建筑物基础距离不小于2m。
（4）人工接地体与建筑物的外墙或基础之间的水平距离不宜小于1m。
4.对接地极电阻达不到设计要求的处理
当接地极电阻不能达到设计要求时，可以采用降阻劑、换土和接地模块等方法来降低接地电阻值。
采用降阻剂的技术要求：
降阻剂应为同一品牌的产品，调制降阻剂的水应无污染和杂物。
开挖沟槽或钻孔垂直埋管，再将沟槽清理干净，检查接地体埋入位置后，再灌注降阻剂。
降阻剂应均匀灌注于垂直接地体周围，接地装置应被降阻剂包裹。
采取换土降低接地电阻的技术要求：
掌握有关的地质结构资料和地下土壤电阻率的分布，并做好记录。
开挖沟槽，并将沟槽清理干净，再在沟槽底部铺设经确认合格的低电阻率土壤，经检查铺设厚度达到设计要求后，再安装接地装置;接地装置连接完好，并完成防腐处理后，再覆盖上一层低电阻率土壤;接地装置应被低电阻率土壤包裹。
采用接地模块的技术要求：
采用接地模块降低接地电阻的施工，应先根据设计位置开挖模块坑，并将接地干线引到模块上，经检查确认后，再互相焊接。
接地模块的顶面埋深不应小于0.6m，接地模块间距不应小于模块长度的3-5倍。接地模块埋设基坑宜为模块外形尺寸的1.2-1.4倍，接地模块应垂直或水平就位，并应与原土层接触良好。
接地模块应集中引线，并应采用干线将接地模块并联焊接成一个环路，干线材质应与模块焊接点的材质相同，钢制的采用热浸镀锌材料的引出线不应少于两处。
5.对公共接地网的要求（1） 当厂区电气接地网对地分布电阻≤4Ω时，可将厂区电气接地网当作DCS系统的公共接地极（网）。（2） 当厂区电气接地网接地电阻较大或杂乱时，应独立设置接地系统，即为DCS系统的公共接地极（网）。（3）接地极周围15米内无避雷地的接入点，8米内无 30KW 以上的高低压用电设备外壳的接入点。当现场无法满足该条件时，防雷保护地通过避雷器/冲击波抑制器与公共接地极的主干线相连。
（4）电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起，二者应距离10m以上。
6.对仪控系统接地的通用要求
（1）供电电压高于36V的现场仪表的外壳，仪表盘、柜、箱、支架、底座等正常不带电的金属部分，均应做保护接地。
（2）仪表及控制系统应做工作接地，工作接地应包括回路接地和屏蔽接地，以及特殊要求的本质安全电路接地，接地系统的连接方式和接地电阻值应符合设计文件规定。 （3）各仪表回路应只有一个信号回路接地点。信号回路的接地点应在显示仪表侧，当采用接地型热电偶和检测元件已接地的仪表时，在显示仪表侧不应再重复接地。
（4）铠装电缆的铠装两端应进行保护接地。
（5）在中间接线箱内，主电缆分屏蔽层应用端子将对应的二次电缆屏蔽层进行连接，不同屏蔽层应分别连接并应绝缘。
（6）仪表盘、柜、箱内各回路的各类接地，应分别由各自的接地支线引至接地汇流排或接地端子板，由接地汇流排或接地端子板引出接地干线，再与接地总干线和接地极相连。各接地支线、汇流排或端子板之间在非连接处应相互绝缘。
（7）仪表及控制系统的工作接地、保护接地应共用接地装置。
（8）仪表保护接地系统应接到电气工程低压电气设备的保护接地网上，连接应牢固可靠，不应串联接地。
（9）接地系统的连线应采用铜芯绝缘电线或电缆，并应采用镀锌螺栓紧固。仪表盘、柜、箱内的接地汇流排应采用铜材，并应采用绝缘支架固定。接地总干线与接地体之间应采用焊接。
（10）当控制室、机柜室、电子间内的接地干线采用扁钢时，应进行绝缘，并应绝缘到接地装置连接点。
7.对控制系统盘、台、柜的接地要求
（1）DCS系统的接地有三部分：系统电源地、信号屏蔽地、机柜安全地，在DCS机柜内安装有三块接地铜排，分别与三个地对应。三根铜排在DCS系统内相互绝缘。每根铜排要求各自独立连接到电气全厂接地网上，中间无其他系统的地线接入，具体要求为：
1）单独接地，不与其他系统共用接地点或接地线。
2）接地点到防雷接地或高压电气设备接地点的距离需大于10m。
3）每个系统的系统电源地、信号屏蔽地、机柜安全地分别汇总接至电源柜三根铜排上，分别引至总接地点，走线尽量短而直，总接地电阻小于3欧姆。
4）DCS机柜要求浮空，底座与机柜间铺设绝缘材料，盘柜与底座连接螺栓应带绝缘垫片。
5）DCS远程控制站和智能采集前端就近接入电气全厂接地网。
8.DCS系统抗干扰能力测试
（1）电缆检查
检查引入DCS系统的电缆选型和敷设情况，模拟量信号必须采用屏蔽电缆，电缆敷设应符合分层、屏蔽、防火和接地等有关规定。
分层：必须保证电力动力电缆、控制电缆和信号电缆从上至下分层敷设。
屏蔽：进入DCS系统的电缆必须使用计算机电缆，且应符合如下规定：
不同类别的信号回路不得通过同一根电缆;对绞线的绞距要小于100mm;电缆屏蔽层的形式宜采用铜带屏蔽或铝箔屏蔽;信号电缆线芯截面积应大于0.75mm2或线径大于1mm。
接地：控制系统接地网，若无制造厂特殊规定，其接地电阻应不大于2Ω。
现场引入电压的测试
1）用变压器做干扰源，从现场电流、热电偶、热电阻信号回路中引入共模干扰电压和差模干扰电压，在控制站I/O输入端子处测量实际共模和差模干扰電压值。
2）若现场引入干扰电压的测试条件无法满足时，也可在模拟量信号精确度测试时，在输入端子处测量从现场引入的共模和差模干扰电压值。
3）实际共模干扰电压值应小于输入卡件抗共模电压能力的60%。
抗射频干扰能力测试
用频率为250～500Hz、功率为5W的对讲机作为干扰源，距离敞开柜门的机柜1.5m触发信号进行测试，计算机系统应能正常工作，记录测量信号的示值变化范围应不大于测量系统允许综合误差的2倍。
参考文献：
《火电建设工程施工工艺示范手册（电气及仪控）》. 电建论坛，2005;
《工业机电工程安装技术》. 中国建筑工业出版社， 2019;
《电厂热工测量装置及控制系统试验技术》.赵艳平，中国电力出版社，2008;
关键词：DCS 接地体 屏蔽 干扰
中图分类号： TM645 文献标识码：A
前言
DCS接地系统能够为控制系统提供屏蔽保障，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点。当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时，能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地，因此，完善、可靠的接地系统，是确保DCS控制系统能否安全、稳定运行的关键。1.DCS控制系统接地的分类（1） 保护地： 是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻应小于4Ω。（2） 逻辑地：也叫机器逻辑地、主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等的电源输出地。如CPU的正负5伏、正负12伏的负端，需要接入公共接地极。（3） 屏蔽地： 也叫模拟地，它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，以提高信号精度。DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。
2.DCS控制系统接地方式
（1）利用电气接地网作为DCS接地网，即与电气接地网共地。 （2） 设置DCS系统专用独立的接地网。（3） 设置DCS专用接地网，经接地线、再接至电气接地网。第三种接地方式与第二种接地方式有较多相同处。过去，DCS系统曾经较多的采用专用接地网。但这种接地方式存在：占地面积太大，投资高，电缆及接地网钢材耗量大，距厂房距离远（因不易在厂房内找到合适的位置），管理、维护、测量及查找接地极和接地线不方便，且效果不甚良好的缺点。根据实际运行表明，设置专用的DCS接地网既困难又不安全的，目前多数电厂DCS系统改用电气接地网接地，取得了良好的效果。
3、电气接地网的安装要求
电气接地网的接地极通常采用金属接地极和接地模块两种安装方式，一般采用金属接地极，具体要求如下：
（1）金属接地极采用镀锌角钢、镀锌钢管、铜棒或铜排等金属材料，按照设计技术要求，现场加工制作而成。
（2）圆钢、角钢、钢管、铜棒、铜排等接地极应垂直埋入地下，间距不应小于5m。接地装置顶面埋设深度不应小于0.6m，且应在冻土层以下。
（3）接地线沟的中心线距离建筑物基础距离不小于2m。
（4）人工接地体与建筑物的外墙或基础之间的水平距离不宜小于1m。
4.对接地极电阻达不到设计要求的处理
当接地极电阻不能达到设计要求时，可以采用降阻劑、换土和接地模块等方法来降低接地电阻值。
采用降阻剂的技术要求：
降阻剂应为同一品牌的产品，调制降阻剂的水应无污染和杂物。
开挖沟槽或钻孔垂直埋管，再将沟槽清理干净，检查接地体埋入位置后，再灌注降阻剂。
降阻剂应均匀灌注于垂直接地体周围，接地装置应被降阻剂包裹。
采取换土降低接地电阻的技术要求：
掌握有关的地质结构资料和地下土壤电阻率的分布，并做好记录。
开挖沟槽，并将沟槽清理干净，再在沟槽底部铺设经确认合格的低电阻率土壤，经检查铺设厚度达到设计要求后，再安装接地装置;接地装置连接完好，并完成防腐处理后，再覆盖上一层低电阻率土壤;接地装置应被低电阻率土壤包裹。
采用接地模块的技术要求：
采用接地模块降低接地电阻的施工，应先根据设计位置开挖模块坑，并将接地干线引到模块上，经检查确认后，再互相焊接。
接地模块的顶面埋深不应小于0.6m，接地模块间距不应小于模块长度的3-5倍。接地模块埋设基坑宜为模块外形尺寸的1.2-1.4倍，接地模块应垂直或水平就位，并应与原土层接触良好。
接地模块应集中引线，并应采用干线将接地模块并联焊接成一个环路，干线材质应与模块焊接点的材质相同，钢制的采用热浸镀锌材料的引出线不应少于两处。
5.对公共接地网的要求（1） 当厂区电气接地网对地分布电阻≤4Ω时，可将厂区电气接地网当作DCS系统的公共接地极（网）。（2） 当厂区电气接地网接地电阻较大或杂乱时，应独立设置接地系统，即为DCS系统的公共接地极（网）。（3）接地极周围15米内无避雷地的接入点，8米内无 30KW 以上的高低压用电设备外壳的接入点。当现场无法满足该条件时，防雷保护地通过避雷器/冲击波抑制器与公共接地极的主干线相连。
（4）电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起，二者应距离10m以上。
6.对仪控系统接地的通用要求
（1）供电电压高于36V的现场仪表的外壳，仪表盘、柜、箱、支架、底座等正常不带电的金属部分，均应做保护接地。
（2）仪表及控制系统应做工作接地，工作接地应包括回路接地和屏蔽接地，以及特殊要求的本质安全电路接地，接地系统的连接方式和接地电阻值应符合设计文件规定。 （3）各仪表回路应只有一个信号回路接地点。信号回路的接地点应在显示仪表侧，当采用接地型热电偶和检测元件已接地的仪表时，在显示仪表侧不应再重复接地。
（4）铠装电缆的铠装两端应进行保护接地。
（5）在中间接线箱内，主电缆分屏蔽层应用端子将对应的二次电缆屏蔽层进行连接，不同屏蔽层应分别连接并应绝缘。
（6）仪表盘、柜、箱内各回路的各类接地，应分别由各自的接地支线引至接地汇流排或接地端子板，由接地汇流排或接地端子板引出接地干线，再与接地总干线和接地极相连。各接地支线、汇流排或端子板之间在非连接处应相互绝缘。
（7）仪表及控制系统的工作接地、保护接地应共用接地装置。
（8）仪表保护接地系统应接到电气工程低压电气设备的保护接地网上，连接应牢固可靠，不应串联接地。
（9）接地系统的连线应采用铜芯绝缘电线或电缆，并应采用镀锌螺栓紧固。仪表盘、柜、箱内的接地汇流排应采用铜材，并应采用绝缘支架固定。接地总干线与接地体之间应采用焊接。
（10）当控制室、机柜室、电子间内的接地干线采用扁钢时，应进行绝缘，并应绝缘到接地装置连接点。
7.对控制系统盘、台、柜的接地要求
（1）DCS系统的接地有三部分：系统电源地、信号屏蔽地、机柜安全地，在DCS机柜内安装有三块接地铜排，分别与三个地对应。三根铜排在DCS系统内相互绝缘。每根铜排要求各自独立连接到电气全厂接地网上，中间无其他系统的地线接入，具体要求为：
1）单独接地，不与其他系统共用接地点或接地线。
2）接地点到防雷接地或高压电气设备接地点的距离需大于10m。
3）每个系统的系统电源地、信号屏蔽地、机柜安全地分别汇总接至电源柜三根铜排上，分别引至总接地点，走线尽量短而直，总接地电阻小于3欧姆。
4）DCS机柜要求浮空，底座与机柜间铺设绝缘材料，盘柜与底座连接螺栓应带绝缘垫片。
5）DCS远程控制站和智能采集前端就近接入电气全厂接地网。
8.DCS系统抗干扰能力测试
（1）电缆检查
检查引入DCS系统的电缆选型和敷设情况，模拟量信号必须采用屏蔽电缆，电缆敷设应符合分层、屏蔽、防火和接地等有关规定。
分层：必须保证电力动力电缆、控制电缆和信号电缆从上至下分层敷设。
屏蔽：进入DCS系统的电缆必须使用计算机电缆，且应符合如下规定：
不同类别的信号回路不得通过同一根电缆;对绞线的绞距要小于100mm;电缆屏蔽层的形式宜采用铜带屏蔽或铝箔屏蔽;信号电缆线芯截面积应大于0.75mm2或线径大于1mm。
接地：控制系统接地网，若无制造厂特殊规定，其接地电阻应不大于2Ω。
现场引入电压的测试
1）用变压器做干扰源，从现场电流、热电偶、热电阻信号回路中引入共模干扰电压和差模干扰电压，在控制站I/O输入端子处测量实际共模和差模干扰電压值。
2）若现场引入干扰电压的测试条件无法满足时，也可在模拟量信号精确度测试时，在输入端子处测量从现场引入的共模和差模干扰电压值。
3）实际共模干扰电压值应小于输入卡件抗共模电压能力的60%。
抗射频干扰能力测试
用频率为250～500Hz、功率为5W的对讲机作为干扰源，距离敞开柜门的机柜1.5m触发信号进行测试，计算机系统应能正常工作，记录测量信号的示值变化范围应不大于测量系统允许综合误差的2倍。
参考文献：
《火电建设工程施工工艺示范手册（电气及仪控）》. 电建论坛，2005;
《工业机电工程安装技术》. 中国建筑工业出版社， 2019;
《电厂热工测量装置及控制系统试验技术》.赵艳平，中国电力出版社，2008;