DCS接地电阻

随着电力工业的迅速发展和热工自动化水平的提高，分散控制系统(DCS)已在国内各电厂中得到广泛应用，这对保证电厂安全、经济和文明运行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。

DCS合理、可靠的系统接地，是DCS 系统非常重要的内容。为了保证DCS系统的监测控制精度和安全、可靠运行，必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计、接地箱布置等方面，进行认真设计和统筹考虑。本文根据DCS系统的设计规范要求，对DCS系统接地进行讨论和简要的介绍，以供大家在DCS系统安装、维护中参考。 1、DCS系统接地的基本要求

DCS系统接地是为了保证当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时，有效的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。接地系统能够为DCS提供屏蔽层，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（即参考零电位）。当接地系统发生问题时(接地电阻过大，多点接地，接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等)，会造员的触电伤害及设备的损坏，据了解，有些电厂DCS系统经常“死机”

(或不明原因的“死机”)，大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。 因此，完善、可靠、正确的接地，是DCS 系统能够安全、可靠和良好运行的关键。 1.1DCS接地分类

在一般情况下，DCS控制系统需要两种接地：保护地和工作地（逻辑地、屏蔽地等）。对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统，还要求有本安地。 保护地（CG，Cabinet Grounding）

是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造**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，接地电阻小于4Ω。

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。 屏蔽地（AG，Analog Grounding）

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。线缆屏蔽层必须一端接地，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。 本安地 应独立设置接地系统，接地电阻≤4Ω。本安地的接地系统应保持独立，与厂区电气地网或其它仪表系统接地网的距离应在以上。 1.2DCS系统接地方式 DCS系统一般接地方式

利用电气接地网作为DCS接地网，即与电气接地网共地； 设DCS系统专用独立的接地网；

设DCS专用接地网，经接地线、再接至电气接地网；

由于第三种接地方式与第二种接地方式有较多相同处，过去，计算机或DCS系统曾经较多的采用过专用的接地网。但这种接地方式存在的缺点是：占地面积太大，投资高，电缆及接地网钢材耗量大，距厂房有相当的距离(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。根据实际运行表明，设置专用的DCS接地网是既困难又不安全的。如某电厂曾因接地问题，造成机组跳闸数十次。根据调查，不少电厂DCS后来改用电气接地网接地，取得了良好的效果。 1.3对公共接地极（网）的要求

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着DCS系统的公共接地极

（网）。

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）。

没有本安地接入的公共接地极（网）的对地分布电阻小于4欧姆；有本安地的小于1欧姆。接地总干线的线路阻抗小于0.1欧姆。

接地极周围内无避雷地的接入点，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。电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起，二者应距离以上。 2、DCS系统的接地原则 2.1DCS系统设置的接地装置

操作台、打印台、服务器柜：设有保护地螺钉。 继电器柜、UPS柜、配电柜：设有保护地螺钉。

DCS的I/O机柜：设有屏蔽接地汇流排，保护地螺钉。系统地(+24V地)悬浮。 仪表柜、手操盘台：设有屏蔽地接地汇流排，保护地螺钉。

安全栅柜：设有屏蔽地接地汇流排，本安地接地汇流排，保护地螺钉。 2.2信号屏蔽及其接地

根据有关技术规定要求，计算机或 DCS系统信号电缆的屏蔽层不得浮空，必须接地，其接地方式应符合下列规定：

.1当信号源浮空时，屏蔽层应在计算机侧接地； .2当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地；

.3当放大器浮空时，屏蔽层的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模地(当信号源接地时，接信号地。当信号源浮空时接现场地)。

.4当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时，应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。

DCS系统信号电缆的选择与敷设，应严格按照有关规定执行。屏蔽电缆的屏蔽层应按以上要求进行接地。为了提高DCS 系统的抗干扰能力，DCS系统开关量输入/输出信号，选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆还是比较恰当的。 3、DCS系统的接地方法

3.1集中布置的DCS设备接地方法 3.2分散布置的DCS设备接地方法

分散布置DCS系统设备之间的连接一般是网络（通讯）线，例如：现场控制站分散到现场，而操作员站位于不同的控制室，分散直径在的范围内，各站点间使用多模光纤或5类双绞线或DP屏蔽双绞线等连接。

使用光纤连接的站点：各站点内的接地方法同集中布置的DCS设备。 用5类双绞线或DP屏蔽双绞线连接的站点：

.1控制室的各类地线先连接到公共连接板，公共连接板通过接地总干线与公共接地极相连。从公共接地极看过去，整个接地网络是一个星型结构。

.2 使用5类双绞线或DP屏蔽双绞线两头通过网络浪涌保护设备（信号避雷器、通流量不小于5KA）与DCS的SWITCH、HUB、REPEAT、或其他网络设备相连。两边的站点有各自的公共接地极，二者不必有金属连接，各站点的接地方法同集中布置的DCS设备。5类双绞线或DP屏蔽双绞线必须穿镀锌钢管或金属桥架敷设，钢管或桥架必须可靠接地。当雷击，或者电气事故造成两边地电位差过大时，信号避雷器可以保护两边的设备。 3.3 DCS设备接地安装

接地体：为钉入地下的良导体，由接地总干线传来的电流通过接地体导入大地。接地体与接

地总干线之间采用铜焊，焊接后应做防腐处理。可用接地网干线把多个接地体连接成网，接地网应满足DCS系统接地电阻的要求。当接地网干线与接地体采用搭接焊时，其搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。图3-2为典型的多接地体安装图。 3.4 DCS系统接地降低土壤电阻率的方法

改变接地体周围的土壤结构。在接地体周围的土壤2～范围内，掺入不容于水的、有良好吸水性的物质，如木炭、焦碳煤渣或矿渣等，该法可使土壤电阻率降低到原来的1/5～1/10。 用食盐、木炭降低土壤电阻率用食盐、木炭分层夯实。木炭和细掺匀为一层，约10～厚，再铺2～的食盐，共5～8层。铺好后打入接地体。此法可使电阻率降至原来的1/3～1/5。但食盐日久会随流水流失，一般超过两年就要补充一次。

用长效化学降阻剂。用长效化学降阻剂方法可使土壤电阻率降至原来的40%。 3.5 DCS系统接地材料及要求 接地体与接地网干线的材料要求

接地体和接地网干线所用钢材规格可按下表选用，若接地电阻满足不了要求时，也可选用铜材。如果接地体和接地网干线安装在腐蚀性较强的场所，应根据腐蚀的性质采取热镀锌、热镀锡等防腐措施或适当加大截面。 3.5.2接地连线要求

DCS系统的保护地和屏蔽地连线应使用铜芯绝缘电线或电缆连接到厂区电气专用接地网或接地体上。小表列出各类接地电缆可选用的规格。当接地连线距离较长、DCS系统对接地电阻要求较高或接地干线分接的支线数量较多时，宜选用表中截面较大的电线电缆。 4、现场接地常用注意事项

4.1现场控制站：接地螺丝因机柜本体与底座间有胶皮形成绝缘，屏蔽地汇流排与底座间绝缘，现场控制站必须按规定做好接地处理。即分别接至现场控制站接地汇流排上。I/O柜的电源地与UPS的电源地必须接至同一个地，保证等电位。

4.2现场控制站：操作员站、工程师站、网络交换机、服务器主机、系统显示器等采用外壳接地或直接将电源地线连接至电气接地网。

4.3 I/O模件：模拟量模件的40端即直流24伏的负端接至逻辑地汇流排上，逻辑地汇流排接至屏蔽地，再接入总接地汇流排。

4.4.现场控制站的保护地应从机柜下方的接地螺钉接至接地分干线, 现场控制站的屏蔽地应从接地汇流排接至公共连接板。

4.5接地系统的电阻必须进行测试，以

不同型式的DCS系统对接地的要求

发布者： 南京睿派 来源：http://www.ruipaiyb.com 发布时间：2013-1-5 9:53:56 阅读： 次 44

DCS系统的接地：计算机控制系统中的“地”有两类。其一是设备的外壳

及屏蔽层，通常与大地相连。接地的目的一是避免机壳带电而影响人员及设备的安全，二是保持机壳及屏蔽层与大地等电位，起到屏蔽外部电磁场干扰的作用。另一类是电源或信号的参考地位。在微机控制系统中，即有模拟量信号，

又有数字量信号，还有电源（直流）电压的地端。这些信号的地最终就是直流电源的地。为防止公共阻抗产生的干扰，采用“汇流条分别走线”进行处理，即在电路中把模拟地与数字地分开，采用汇流条分别走线，最终在一点把两个地接在一起。信号的屏蔽层采用单点接地原则，可以防止不同接地点之间的电位差（Ucm）通过屏蔽层形成电流回路，产生干扰。

不同型式的DCS系统对接地要求不同，但归根结底是满足“一点接地”的要求。整个接地系统最终只有一点接到接地网上，并满足接地电阻的要求。DCS系统的接地要求应该是确定的、完整周全的，不能为迎合用户的不同要求而改变。

电厂环境下，要求 DCS有较强的抗干扰能力，用户希望接地方式及接地电阻的要求宽松一些。 但只有严格按厂家要求实施系统接地，才可保证系统稳定运行，也方便在某些故障情况下尽早排除 不良接地因素。

下面以XX电厂控制系统（Symphony）接地特点为例进行分析： 本工程不设置单独的 DCS接地系统，Symphony 系统的过程控制柜之间通过接地电缆串联，最终点由电源机柜处单点接到电气接地网，接地点半径 5 米内无大电流、电压启停设备的接地点，要求整个接地线缆至接地点的电阻小于 5Ω。从电源至分配盘及从分配盘至模件柜的供电电缆应使用3芯电缆，分别作为火线、中线和地线，中线与地线在电源出口处短接，并将此短接点使用扁平接地铜缆连接到最近的可靠的建筑接地系统上（见注 2），除此以外中线和地线在其他任何地方都不应再短接。使用双路电源时，两个电源最好在同一点接地。控制机柜接地见下图：

4.2.1 Symphony系统中，无论是单元机组的环路设备还是公用系统环路设备，其接地均较为简单。即使其物理位置分散，也不需要单独的接地网。Symphony系统的接地系统包括两部分：一路为交流地(安全地)系统，它为故障和高频噪声提供了一个低阻抗的排泄通道，并使设备外壳保持与地等电位，保证人员不受电器伤害。一路为直流地(信号地)系统，它为数字式过程控制系统建立一个零参考电位，同时能有效消除高频噪声。

4.2.2 接地极使用厂内的地网地极，它是与大地良好接触的导体，通常使用埋入地下的—根或一组 铜棒。SYMPHONY 系统要求接地极的电阻小于 5 欧姆。接地极距建筑物及接地极之间的距离应不小于接地极的长度；与建筑地极或其他地极要大于 5 米；距离避雷针地极、大型电力设备的地极，大型开关设备、旋转机械或其它干扰源应大于 10 米。地极上不能连接其它设备。在严寒地区，接地极必须延伸到冻土层以下。

4.2.3 连接控制系统与接地极的接地导体使用多芯绝缘铜导线，在 150 米电气距离内，接地线的截面参见相关要求。用户应根据现场的具体情况决定。 4.2.4 接地导线与地极不要使用螺栓连接，应该采用焊接方式。以避免振动、腐蚀、金属热胀冷缩等造成接触不良。Symphony 系统内各机柜柜体应与金

属安装底座有可靠的电气连接(可采用焊接法安装机柜或螺栓连接辅以点焊)，金属安装底座必须与整个建筑的接地系统有可靠的连接。

4.2.5 SYMPHONY 系统要求采用独立的 220VAC 供电电源。即当采用厂用电源或保安电源供电时，用户应加隔离变压器。在分配盘的电源进线处，接地线与中性线须可靠短接，接地线与火线、中线同时布线接至 SYMPHONY 系统用电设备的接线端子。

4.2.6 对于没有电源输入的设备，如 I／O 端子柜，应用采绝缘铜导线将机柜接地螺栓与其供源 的相邻模件柜的接地螺栓相连。机柜安装底座应与机柜等电位。

4.2.7 交／直流接地可共用一个接地极，当采用二个接地极时，其间的电阻应小于 l 欧姆。各控制柜的交流地、直流地分别以星形接地方式汇集，最后接入同一地网(本工程为全厂电气接地网)。接地电阻要求小于5 欧姆。 4.2.8 在机柜底部有直流公共排以供连接直流接地，此直流公共排在机柜内与交流地和机柜是隔离的。以与直流接地极相连的接地排为中心，星型连接各个模件柜的直流公共排。各端子柜与其相应的模件柜也用星型接法连接。 4.2.9 在有远程布置的机柜的系统中，远程机柜可使用自己的接地极，但接地要求是一致的，该接地极应与 DCS系统主接地极在同一个地网上。 4.2.10 统外部信号接线和屏蔽线与接地有关。屏蔽线应该只在单端接地，在机柜侧接地时接至机柜两侧的屏蔽棒上，该屏蔽棒与交流安全地连接在一起。