本文從DCS系統(tǒng)接地的基本要求、DCS系統(tǒng)接地分類、DCS系統(tǒng)接地方式、對公共接地極(網(wǎng))的要求、接地原則、降低土壤電阻率的方法、接地材料及要求、DCS現(xiàn)場接地注意事項和接地施工規(guī)范要求這九個方面深入介紹DCS系統(tǒng)接地知識。
1、DCS系統(tǒng)接地的基本要求
DCS系統(tǒng)接地是為了保證當(dāng)進(jìn)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(dāng)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(jī)” (或不明原因的“死機(jī)”),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DCS系統(tǒng)接地,是DCS系統(tǒng)能夠安全、可靠和良好運行的關(guān)鍵。
2、DCS系統(tǒng)接地分類
在一般情況下,DCS控制系統(tǒng)需要兩種接地:保護(hù)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。
3、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(jī)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(dāng)?shù)木嚯x(因不易在廠房內(nèi)找到合適的位置),管理、維護(hù)、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。
4、對公共接地極(網(wǎng))的要求
①當(dāng)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(dāng)著DCS系統(tǒng)的公共接地極(網(wǎng))。
②當(dāng)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(dāng)現(xiàn)場無法滿足該條件時,防雷保護(hù)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。
5、DCS系統(tǒng)接地原則
①DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置
a、操作臺、打印臺、服務(wù)器柜:設(shè)有保護(hù)地螺釘。
b、繼電器柜、UPS柜、配電柜:設(shè)有保護(hù)地螺釘。
c、DCS的I/O機(jī)柜:設(shè)有屏蔽接地匯流排,保護(hù)地螺釘,系統(tǒng)地(+24V地)懸浮。
d、儀表柜、手操盤臺:設(shè)有屏蔽地接地匯流排,保護(hù)地螺釘。
d、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(hù)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(jī)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:
a、當(dāng)信號源浮空時,屏蔽層應(yīng)在計算機(jī)側(cè)接地;
b、當(dāng)信號源接地時,屏蔽層應(yīng)在信號源側(cè)接地;
c、當(dāng)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(dāng)信號源接地時,接信號地。當(dāng)信號源浮空時接現(xiàn)場地);
d、當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分?jǐn)嗷蚝喜r,應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。
6、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(xì)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(bǔ)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%。
7、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(qiáng)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(dāng)加大截面。
典型的接地體安裝
②接地連線要求
DCS系統(tǒng)的保護(hù)地和屏蔽地連線應(yīng)使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區(qū)電氣專用接地網(wǎng)或接地體上。當(dāng)接地連線距離較長、DCS系統(tǒng)對接地電阻要求較高或接地干線分接的支線數(shù)量較多時,昌暉儀表宜選用表中截面較大的電線電纜。
8、DCS系統(tǒng)現(xiàn)場接地常用注意事項
①現(xiàn)場控制站
接地螺絲因機(jī)柜本體與底座間有膠皮形成絕緣,屏蔽地匯流排與底座間絕緣,現(xiàn)場控制站必須按規(guī)定做好接地處理。即分別接至現(xiàn)場控制站接地匯流排上。I/O柜的電源地與UPS的電源地必須接至同一個地,保證等電位。
②各個硬件設(shè)備
操作員站、工程師站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器主機(jī)、系統(tǒng)顯示器等采用外殼接地或直接將電源地線連接至電氣接地網(wǎng)。
③I/O組件
模擬量模件的直流24伏的負(fù)端接至邏輯地匯流排上,邏輯地匯流排接至屏蔽地,再接入總接地匯流排。
④屏蔽地
現(xiàn)場控制站的保護(hù)地應(yīng)從機(jī)柜下方的接地螺釘接至接地分干線, 現(xiàn)場控制站的屏蔽地應(yīng)從接地匯流排接至公共連接板。
⑤接地電阻測試
接地系統(tǒng)的電阻必須進(jìn)行測試,以保證接地能滿足控制系統(tǒng)制造商的要求。
9、DCS系統(tǒng)接地的施工規(guī)范要求
①用電儀表的外殼、儀表盤、柜、箱、盒和電纜槽 、保護(hù)管、支架、底座等正常不帶電的金屬部分,由于絕緣破壞而有可能帶危險電壓者,均應(yīng)做保護(hù)接地。對于供電電壓不高于36V的就地儀表、開關(guān)等,當(dāng)設(shè)計文件無特殊要求時,可不做保護(hù)接地。
②在非爆炸危險區(qū)域的金屬盤、板上安裝的按扭、信號燈、繼電器等小型低壓電器的金屬外殼,當(dāng)與已接地金屬盤、板接觸良好時,可不做保護(hù)接地。
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