从事控制系统工作的人都有过这样的 经验:仪表或控制系统的工作状态有时会不规则的跳变,我们习惯称之为"闹鬼",其起因难以捉摸,有时还会有人身伤害、设备损坏。接地不正确的电路控制工程网版权所有,我们也习惯称为"肮脏的电路"。随着信号的频率越高,信号之间的互扰等电磁兼容问题须特别关注,许多灾难性的后果都是由接地故障引起的,建立一个电流释放的低阻抗通道非常必要,良好的接地是解决这些问题的关键。
我们主要生产香料化学单体。生产区域属防爆等级很高的CLASS1,DEVICE II,GROUP C&D,并且是全自动DCS控制。因此,我们参照美国国家电气NEC标准建立了接地系统(见图)。
一 保证回路的纯净电流的防扰接地 1. 非纯净电流产生的原因及解决方案 根据NEC标准,对于有分配电盘的地方,如果馈电进线由非金属管引进,则要另外用导线作为设备保护地线。分配电板上采用两个独立的母线排,一个接中线,一个接保护地线。如果中线搭接到分配电盘接地线上,会形成许多电流通路,回路中将产生"
不纯净电流"。我们公司的MCC(电机控制中心),就使用了两个独立的母线排,N(中线)母排,G(保护地)母排,防干扰效果十分明显。
(1)在接地系统中,要注意接地极、金属管道、机壳之间的电气连续性。设备保护地线连接不当或有中断,导致"肮脏,杂乱的"电流在回路中产生。我公司每年都检查接地线的完好和连续性,防止电气连接中断。
(2)设备保护接地线与供电线必须安装在同一管道中。正常情况下,设备保护接地线中不存在电流。当供电相线发生接地故障时,设备保护接地线中有故障电流。保护接地线与故障相线靠得越近,交流环路电感越小,故障电流环路的阻抗就越小。如果设备保护接地线与供电线没有安装在同一管道中,故障电流的电磁感应不能抵消,就会出现"不纯净的电流"。
用于检测和控制的工业电子设备,接地主要不是为了人身安全,而是为了设备工作的准确性。电子设备的外壳即使不接地,设备外壳与地形成电容,随着频率的增高,电容的容抗将减小,减小到一定值时控制工程网版权所有,就等于接地。但为了减少杂散电流对仪表读数的影响,最好采用短而粗的导线与地相连。
2. DCS系统保证信号回路纯净的接地
我们的DCS系统控制室,是一个有钢网结构的全屏蔽房屋,它的屏蔽钢网最后接入全厂接地网络,屏蔽了外界干扰对DCS的影响。
对DCS系统来说,共模和差模干扰是常见的干扰。因此,信号线须分用总屏蔽层与对绞屏蔽层的屏蔽线,总屏蔽层与对绞屏蔽层,在机柜内单点接地。当干扰信号耦合到屏蔽层上时,电流就会被导入大地。正确地接地,能抑制电磁干扰的影响,抑制设备向外发出干扰。我们注意做到:所有进入DCS系统控制信号的电缆采用高质量的屏蔽双绞电缆,在DCS机柜侧有良好的单端接地,每个DCS机柜均有单独的汇流排,机柜全部悬空,汇流排间用跳线相连接,最后单点接入电气接地网。我们的DCS系统与电气系统共用一个接地网,且接地网远离大电流设备20m以上。
DCS的直流工作接地,即直流电源地,是系统工作的一个基准电位,对整个系统来说是一个参考面,不致因零电位浮动而引起信号的误差。考虑到我公司的DCS没有高频率的信号,我们采用了悬浮接地,该工作地不直接接地控制工程网版权所有,这样可避免电路之间产生导电性电磁干扰。
DCS的数字地和模拟地,都是直流地,我们在每个机柜都设置了它们各自单独的汇流端CONTROL ENGINEERING China版权所有,最后一起在同一点接入电气接地网。这样,避免了数字回路对模拟回路的影响。
我公司的DCS系统在作了上述的接地方案后,系统工作稳定,没有出现过因信号干扰而导致的系统通信中断、数据出错、丢失、程序跑飞、死机、控制失灵等现象。
二 安全保护接地
1. 供电系统和电路的安全保护接地
雷电、线路浪涌、意外接触高压线,都会在供电系统和电路中产生很高的故障电流,如有良好接地,故障电流能较快触发过流保护装置,断开故障回路,并把故障电流通过低阻抗回路导入大地。接地电极必须为故障电流提供有效的接地路径;接地电极越长,排放电流的效果越好。根据NEC标准,如同时有几个接地极存在,都必须搭接在一起。因为,当防雷装置遭雷击时,其电位会升至很高www.cechina.cn,对其他设备或接地极而言,会造成极大的安全威胁。几个有效的接地极之间搭接后,它们之间的电位差就会被消除,电极系统对地电位就为零。避雷系统和供电系统不使用同一个接地电极,供电系统应单独架设接地电极,但这两个接地电极最后必须搭接在一起。
我们在供电变压器上都建立了接地点,在该接地点上引出一根线称为中线,将其连接到配电隔离开关上,中线应该与相线一起走线。所有在配电隔离开关后的其他保护地线,都应在配电箱里与接