DCS接地教程PPT课件.ppt

日出东方日出东方 希望中国希望中国DCSDCS接地接地公公 司：三司：三 铝铝主主讲讲人：郭人：郭 永永 涛涛时时 间间：3/19/20243/19/202412交流交流电电源的供源的供电电方式方式TN-STN-S方式供方式供方式供方式供电电系系系系统统它是把工作零它是把工作零它是把工作零它是把工作零线线 NN和和和和专专用保用保用保用保护线护线 PEPE严严格分开的供格分开的供格分开的供格分开的供电电系系系系统统，称作，称作，称作，称作 TN-STN-S供供供供电电系系系系统统，如，如，如，如图图 所示，所示，所示，所示，TN-STN-S供供供供电电系系系系统统的特点的特点的特点的特点 如下如下如下如下：v系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。v工作零线只用作单相照明负载回路。v专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。vPE线与N线分开，PE线非故障时不流过电流，外露可电导部分不带电压，比较安全，但多一根导线；vPE线在系统内传导故障电压。v使用场所：防电击要求高，爆炸和有火灾危险场所，建筑物内装有大量信息技术设备。3 合理敷合理敷设电 缆 、减少、减少电磁干磁干扰 电缆的合理布的合理布设可以有效地减少可以有效地减少外部外部环境境对信号的干信号的干扰以及各种以及各种电缆之之间的相互干的相互干扰，并也可以避免，并也可以避免雷雷电等自然等自然现象的破坏，从而提高象的破坏，从而提高系系统运行的运行的稳定性。定性。4类信号：热热电电阻阻信信号号、热热电电偶偶信信号号、毫毫伏伏信号、信号、应变应变信号等低信号等低电电平信号。平信号。类信号：0 0-5V5V、1 1-5V5V、4 4-20mA20mA、0 0-10mA10mA模模拟拟量量输输入入信信号号；4 4-20mA20mA、0 0-10mA10mA模模拟拟量量输输出出信信号号；电电平平型型开开关关量量输输入入信信号号；触触点点型型开开关关量量输输入入信信号号；脉脉冲冲量量输输入入信信号号；24VDC24VDC小小于于50mA50mA的阻性的阻性负载负载开关量开关量输输出信号。出信号。类信号：24V24V-48VDC48VDC感感性性负负载载或或者者电电流流大大于于50mA50mA的阻性的阻性负载负载的开关量的开关量输输出信号。出信号。类信号：110VAC110VAC或或220VAC220VAC开开关关量量输输出出信信号号，此此类类信号可信号可视视作作电电源源线处线处理来布理来布线线5其中，其中，类类信号很容易被干信号很容易被干扰扰，类类信号容易信号容易被干被干扰扰，而，而和和类类信号在开关信号在开关动动作瞬作瞬间间会成会成为为强强烈的干烈的干扰扰源，通源，通过过空空间环间环境干境干扰扰附近的信附近的信号号线线。为为了叙述方便，我了叙述方便，我们们把把、类类信号信号电缆统电缆统称称为为信号电缆；把把、类类信号信号电缆电缆和和现场电现场电源源电缆统电缆统称称为为电源电缆。6绝绝对对禁禁止止大大功功率率的的开开关关量量输输出出信信号号线线、电电源源线线、动动力力线线等等电电缆缆与与直直接接进进入入系系统统的的、类类信信号号电电缆缆并并行行捆捆绑绑。绝绝对对禁禁止止采采用用一一根根多多芯芯电电缆缆中中的的部部份份芯芯线线用用于于传传输输类类或或类类的的信信号号，另另外外部部分分芯芯线线用用于于传传输输类类或或类类信号。信号。严严禁禁同同一一信信号号的的几几芯芯线线分分布布在在不不同同的的几几条条电电缆缆中中（如如三三线线制的制的热电热电阻）。阻）。因因此此，在在现现场场电电缆缆敷敷设设中中，我我们们必必须须有有效效地地分分离离、类类信信号号电电缆缆、电电源源线线等等易易产产生生干干扰扰的的电电缆缆，使使其其与与现现场场布布设设的的、类类信信号号的的电电缆缆保保持持在在一一定定的的安安全全距离（如距离（如15cm15cm）以上。）以上。7当信号当信号电缆电缆和和电电源源电缆电缆垂直方向或水平方向分离安装垂直方向或水平方向分离安装时时，信号，信号电缆电缆和和电电源源电缆电缆之之间间的的间间距距应应大于大于15cm15cm，参，参见图见图。15cm以上信号电缆电缆架15cm以上信号电源 合理敷合理敷设电 缆、减少、减少电磁干磁干扰8如如果果信信号号电电缆缆和和电电源源电电缆缆之之间间的的间间距距小小于于15cm15cm时时，必必须须在在信信号号电电缆缆和和电电源源电电缆缆之之间间设设置置屏屏蔽蔽用用的的金金属属隔隔板板，并将隔板接地。并将隔板接地。详见图详见图。接地（10以下）信号电源隔板 合理敷合理敷设电 缆 、减少、减少电磁干磁干扰9在在两两组组电电缆缆垂垂直直相相交交时时，若若电电源源电电缆缆不不带带屏屏蔽蔽层层如如图图中中虚虚线线所所示示，最最好好用用厚厚度度在在1.6mm1.6mm以以上上的的铁铁板板覆覆盖盖交交叉叉部分。部分。详见图详见图4 4。信号电缆1.6mm厚电源电缆 合理敷合理敷设电 缆 、减少、减少电磁干磁干扰10接地接地设计准准则11DCS系系统统接地的基本要求接地的基本要求DCS系系统的可靠接地，是保的可靠接地，是保证电厂厂DCS安全，可靠运行的首要条安全，可靠运行的首要条件。件。DCS合理、可靠的系合理、可靠的系统接地，是接地，是DCS 系系统非常重要的内容。非常重要的内容。为了保了保证DCS 系系统的的监测控制精度和安全、可靠运行，必控制精度和安全、可靠运行，必须对系系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面截面选择、接地极、接地极设计、接地箱布置等方面，接地箱布置等方面，进行行认真真设计和和统筹考筹考虑。DCS系系统接地的基本要求接地的基本要求DCS系系统接地是接地是为了保了保证当当进入入DCS系系统的信号、供的信号、供电电源或源或DCS系系统设备本身出本身出现问题时，有效的接地系，有效的接地系统能承受能承受过载电流流并可以迅速将并可以迅速将过载电流流导入大地。接地系入大地。接地系统能能够为DCS提供屏蔽提供屏蔽层，消除，消除电子噪声干子噪声干扰，并，并为整个控制系整个控制系统提供公共信号参考点提供公共信号参考点（即参考零（即参考零电位）。当接地系位）。当接地系统发生生问题时(接地接地电阻阻过大，多点大，多点接地，接地接地，接地线断断线或接地或接地线与高与高电压、大、大电流流设备相接触等相接触等)，会，会造成人造成人员的触的触电伤害及害及设备的的损坏，据了解，有些坏，据了解，有些电厂厂DCS系系统经常常“死机死机”(或不明原因的或不明原因的“死机死机”)，大多是因，大多是因为接地系接地系统不不良或存在良或存在问题所引起的。所引起的。因此，完善、可靠、正确的接地，是因此，完善、可靠、正确的接地，是DCS 系系统能能够安全、可靠和良好运行的关安全、可靠和良好运行的关键。12DCS接地分接地分类类l在一般情况下，在一般情况下，DCS控制系控制系统需要两种接地：保需要两种接地：保护地地和工作地（和工作地（逻辑地、屏蔽地等）。地、屏蔽地等）。对于装有安全于装有安全栅防爆防爆措施的系措施的系统如化工行如化工行业所用的系所用的系统，还要求有本安地。要求有本安地。l保保护地（地（CG，Cabinet Grounding）是是为了防止了防止设备外壳的静外壳的静电荷荷积累、避免造成人身累、避免造成人身伤害而采取的保害而采取的保护措施。措施。DCS系系统所有的操作所有的操作员机柜、机柜、现场控制站机柜、控制站机柜、打印机、端子柜等均打印机、端子柜等均应接保接保护地。保地。保护地地应接至厂区接至厂区电气气专业接地网，接地接地网，接地电阻小于阻小于4。l逻辑地：也叫机器地：也叫机器逻辑地、主机地、主机电源地，是源地，是计算机内算机内部的部的逻辑电平平负端公共地，也是端公共地，也是+5V等的等的电源源输出地。出地。如如CPU的正的正负5伏、正伏、正负12伏的伏的负端。需要接入公共接端。需要接入公共接地极。地极。13DCS接地分接地分类类l屏蔽地（屏蔽地（AG，Analog Grounding）也叫模也叫模拟地，地，它可以把它可以把现场信号信号传输时所受到的干所受到的干扰屏蔽掉，以屏蔽掉，以提高信号精度。提高信号精度。DCS系系统中信号中信号电缆的屏蔽的屏蔽层应做做屏蔽接地。屏蔽接地。线缆屏蔽屏蔽层必必须一端接地，防止形成一端接地，防止形成闭合回路干合回路干扰。铠装装电缆的金属的金属铠不不应作作为屏蔽保屏蔽保护接地，必接地，必须是是铜丝网或网或镀铝屏蔽屏蔽层接地。接入公共接地。接入公共接地极。接地极。l本安地本安地 应独立独立设置接地系置接地系统，接地，接地电阻阻4。本。本安地的接地系安地的接地系统应保持独立，与厂区保持独立，与厂区电气地网或其气地网或其它它仪表系表系统接地网的距离接地网的距离应在在5m以上。以上。14设设DCS专专用接地网，用接地网，经经接地接地线线、再接至、再接至电电气接地网：气接地网：过过去，去，计计算机或算机或DCS系系统统曾曾经较经较多的采用多的采用过专过专用的接地用的接地网。但网。但这这种接地方式存在的缺点是：占地面种接地方式存在的缺点是：占地面积积太大，投太大，投资资高，高，电缆电缆及接地网及接地网钢钢材耗量大，距厂房有相当的距离材耗量大，距厂房有相当的距离(因因不易在厂房内找到合适的位置不易在厂房内找到合适的位置)，管理、，管理、维护维护、测测量及量及查查找接地极和接地找接地极和接地线线不方便，且效果不甚良好。根据不方便，且效果不甚良好。根据实际实际运运行表明，行表明，设设置置专专用的用的DCS接地网是既困接地网是既困难难又不安全的。又不安全的。如某如某电电厂曾因接地厂曾因接地问题问题，造成机，造成机组组跳跳闸闸数十次。根据数十次。根据调查调查，不少不少电电厂厂DCS后来改用后来改用电电气接地网接地，取得了良好的气接地网接地，取得了良好的效果。效果。15对对公共接地极（网）的要求公共接地极（网）的要求l当厂区当厂区电气接地网气接地网对地分布地分布电阻阻4时，可将厂区，可将厂区电气接气接地网当着地网当着DCS系系统的公共接地极（网）。的公共接地极（网）。l当厂区当厂区电气接地网接地气接地网接地电阻阻较大或大或杂乱乱时，应独立独立设置接置接地系地系统，即，即为DCS系系统的公共接地极（网）。的公共接地极（网）。l没有本安地接入的公共接地极（网）的没有本安地接入的公共接地极（网）的对地分布地分布电阻小于阻小于4欧姆；有本安地的小于欧姆；有本安地的小于1欧姆。接地欧姆。接地总干干线的的线路阻抗小于路阻抗小于0.1欧姆。欧姆。l接地极周接地极周围15米内无避雷地的接入点，米内无避雷地的接入点，8米内无米内无 30KV 以以上的高低上的高低压用用电设备外壳的接入点。当外壳的接入点。当现场无法无法满足足该条件条件时，防雷保，防雷保护地通地通过避雷器避雷器/冲冲击波抑制器与公共接地极的波抑制器与公共接地极的主干主干线相相连。电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起，二者起，二者应距离距离10米以上。米以上。16DCS系系统设统设置的接地装置置的接地装置l操作台、打印台、服操作台、打印台、服务器柜：器柜：设有保有保护地螺地螺钉。l继电器柜、器柜、UPS柜、配柜、配电柜：柜：设有保有保护地螺地螺钉。lDCS的的I/O机柜：机柜：设有屏蔽接地有屏蔽接地汇流排，保流排，保护地地螺螺钉。系。系统地地(+24V地地)悬浮。浮。l仪表柜、手操表柜、手操盘台：台：设有屏蔽地接地有屏蔽地接地汇流排，保流排，保护地螺地螺钉。l安全安全栅柜：柜：设有屏蔽地接地有屏蔽地接地汇流排，本安地接地流排，本安地接地汇流排，保流排，保护地螺地螺钉。17信号屏蔽及其接地信号屏蔽及其接地根据有关技根据有关技术规定要求，定要求，计算机或算机或 DCS系系统信号信号电缆的屏蔽的屏蔽层不得不得浮空，必浮空，必须接地，其接地方式接地，其接地方式应符合下列符合下列规定：定：当信号源浮空当信号源浮空时，屏蔽，屏蔽层应在在计算机算机侧接地；接地；当信号源接地当信号源接地时，屏蔽，屏蔽层应在信号源在信号源侧接地；接地；当放大器浮空当放大器浮空时，屏蔽，屏蔽层的一端与屏蔽罩相的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模，另一端宜接共模地地(当信号源接地当信号源接地时，接信号地。当信号源浮空，接信号地。当信号源浮空时接接现场地地)。当屏蔽当屏蔽电缆途途经接接线盒分断或合并盒分断或合并时，应在接在接线盒内将其两端盒内将其两端电缆的屏蔽的屏蔽层连接。接。DCS系系统信号信号电缆的的选择与敷与敷设，应严格按照有关格按照有关规定定执行。屏行。屏蔽蔽电缆的屏蔽的屏蔽层应按以上要求按以上要求进行接地。行接地。为了提高了提高DCS 系系统的抗干的抗干扰能力，能力，DCS系系统开关量开关量输入入/输出信号，出信号，选用阻燃型用阻燃型对绞铜网屏蔽网屏蔽计算算机机电缆还是比是比较恰当的。恰当的。18DCS系系统设统设置的接地装置置的接地装置DCS系系统设备之之间的的连接一般是网接一般是网络（通（通讯）线，例如：例如：现场控制站分散到控制站分散到现场，而操作，而操作员站位于不同站位于不同的控制室，分散直径在的控制室，分散直径在500米的范米的范围内，各站点内，各站点间使使用多模光用多模光纤或或5类双双绞线或或DP屏蔽双屏蔽双绞线等等连接。接。使用光使用光纤连接的站点：各站点内的接地方法同接的站点：各站点内的接地方法同集中布置的集中布置的DCS设备。使用使用5类双双绞线或或DP屏蔽双屏蔽双绞线连接的站点：接的站点：控制室的各控制室的各类地地线先先连接到公共接到公共连接板，公共接板，公共连接板通接板通过接地接地总干干线与公共接地极相与公共接地极相连。从公共接。从公共接地极看地极看过去，整个接地网去，整个接地网络是一个星型是一个星型结构。构。19DCS系系统设统设置的接地装置置的接地装置 使用使用5类双双绞线或或DP屏蔽双屏蔽双绞线两两头通通过网网络浪涌保浪涌保护设备（信号避雷器、通流量不小（信号避雷器、通流量不小于于5KA）与）与DCS的的SWITCH、HUB、REPEAT、或其他网或其他网络设备相相连。两。两边的站点有各自的公共的站点有各自的公共接地极，二者不必有金属接地极，二者不必有金属连接，各站点的接地方接，各站点的接地方法同集中布置的法同集中布置的DCS设备。5类双双绞线或或DP屏蔽屏蔽双双绞线必必须穿穿镀锌钢管或金属管或金属桥架敷架敷设，钢管或管或桥架必架必须可靠接地。当雷可靠接地。当雷击，或者，或者电气事故造成气事故造成两两边地地电位差位差过大大时，信号避雷器可以保，信号避雷器可以保护两两边的的设备。20DCS设备设备接地安装接地安装l接地体：接地体：为钉入地下的良入地下的良导体，由接体，由接地地总干干线传来的来的电流通流通过接地体接地体导入大入大地。接地体与接地地。接地体与接地总干干线之之间采用采用铜焊，焊接后接后应做防腐做防腐处理。可用接地网干理。可用接地网干线把多个接地体把多个接地体连接成网，接地网接成网，接地网应满足足DCS系系统接地接地电阻的要求。当接地网干阻的要求。当接地网干线与接地体采用搭接与接地体采用搭接焊时，其搭接，其搭接长度度必必须为扁扁钢宽度的度的2倍或倍或圆钢直径的直径的6倍。倍。21接地是抑制干接地是抑制干扰扰最主要措施最主要措施 逻辑地或信号回路地地或信号回路地悬浮于机柜（安全地），机柜良好接地，既能抗干浮于机柜（安全地），机柜良好接地，既能抗干扰，又，又较安安全。也可以通全。也可以通过24uF24uF的的电容在一点接到安全地上，以消除交容在一点接到安全地上，以消除交变干干扰信号。信号。信号地可以浮空或通过电容接地接电器的PE端，电阻4欧接电器的PE或单独接地，电阻1欧地桩接地体一般为46根2.22.3m长45X45X5角钢，以12m间距打入地面2m深左右，然后用扁钢连成三角形或矩形，焊上接地线，要求接地电阻4欧2223 DCS系系统统接地降低土壤接地降低土壤电电阻率的方法阻率的方法l改改变接地体周接地体周围的土壤的土壤结构。在接地体周构。在接地体周围的土壤的土壤23m范范围内，内，掺入不容于水的、有良好吸水性的物入不容于水的、有良好吸水性的物质，如，如木炭、焦碳煤渣或木炭、焦碳煤渣或矿渣等，渣等，该法可使土壤法可使土壤电阻率降低到阻率降低到原来的原来的1/51/10。l用食用食盐、木炭降低土壤、木炭降低土壤电阻率用食阻率用食盐、木炭分、木炭分层夯夯实。木炭和木炭和细掺匀匀为一一层，约1015cm厚，再厚，再铺23cm的的食食盐，共，共58层。铺好后打入接地体。此法可使好后打入接地体。此法可使电阻率阻率降至原来的降至原来的1/31/5。但食。但食盐日久会随流水流失，一般日久会随流水流失，一般超超过两年就要两年就要补充一次。充一次。l用用长效化学降阻效化学降阻剂。用。用长效化学降阻效化学降阻剂方法可使土壤方法可使土壤电阻率降至原来的阻率降至原来的40%。24接地体与接地网干接地体与接地网干线线的材料要求的材料要求l接地体和接地网干接地体和接地网干线所用所用钢材材规格可按下表格可按下表选用，用，若接地若接地电阻阻满足不了要求足不了要求时，也可，也可选用用铜材。如果接材。如果接地体和接地网干地体和接地网干线安装在腐安装在腐蚀性性较强的的场所，所，应根据根据腐腐蚀的性的性质采取采取热镀锌、热镀锡等防腐措施或适当加等防腐措施或适当加大截面大截面lDCS系系统的保的保护地和屏蔽地地和屏蔽地连线应使用使用铜芯芯绝缘电线或或电缆连接到厂区接到厂区电气气专用接地网或接地体上。小用接地网或接地体上。小表列出各表列出各类接地接地电缆可可选用的用的规格。当接地格。当接地连线距离距离较长、DCS系系统对接地接地电阻要求阻要求较高或接地干高或接地干线分接分接的支的支线数量数量较多多时，宜，宜选用表中截面用表中截面较大的大的电线电缆。25现场现场接地常用注意事接地常用注意事项项l现场控制站：接地螺控制站：接地螺丝因机柜本体与底座因机柜本体与底座间有胶皮形成有胶皮形成绝缘，屏蔽地屏蔽地汇流排与底座流排与底座间绝缘，现场控制站必控制站必须按按规定做好接地定做好接地处理。即分理。即分别接至接至现场控制站接地控制站接地汇流排上。流排上。I/O柜的柜的电源地与源地与UPS的的电源地必源地必须接至同一个地，保接至同一个地，保证等等电位。位。l现场控制站：操作控制站：操作员站、工程站、工程师站、网站、网络交交换机、服机、服务器主器主机、系机、系统显示器等采用外壳接地或直接将示器等采用外壳接地或直接将电源地源地线连接至接至电气气接地网。接地网。l I/O模件：模模件：模拟量模件的量模件的40端即直流端即直流24伏的伏的负端接至端接至逻辑地地汇流排上，流排上，逻辑地地汇流排接至屏蔽地，再接入流排接至屏蔽地，再接入总接地接地汇流排。流排。l现场控制站的保控制站的保护地地应从机柜下方的接地螺从机柜下方的接地螺钉接至接地分干接至接地分干线,现场控制站的屏蔽地控制站的屏蔽地应从接地从接地汇流排接至公共流排接至公共连接板。接板。l接地系接地系统的的电阻必阻必须进行行测试，以保，以保证接地能接地能满足控制系足控制系统制造商的要求。制造商的要求。