水泥厂电气接地系统与信号干扰 分析

水泥厂电气接地系统与信号干扰 分析

　　摘要:随着水泥生产规模的扩大和自动化水平的提高,为了减少对信号的干扰、保证控制系统的稳定运行和生产用电安全,电气设备接地的重要性益突出。本文对水泥厂电气接地系统以及信号干扰问题进行了初步探讨。

　　关键词:电气接地 信号干扰

　　Abstract: With the expansion and increased automation of cement production scale, in order to reduce interference on the signal, ensure the stable operation and production of electrical safety control system, the importance of electrical equipment grounding outstanding benefits. In this paper, cement and electrical grounding system, signal interference issues were discussed.

　　Keywords: electrical grounding signal interference

　　在水泥厂中,电气接地是一个至关重要的问题,凡是电气设计和施工的工程都要涉及到“接地”这个问题,忽视这个问题很可能给工程和安全带来隐患。由于工程环境的多样性和复杂性,水泥厂的信号干扰问题长期困扰着大家,处理此类问题耗时且困难。水泥厂的电气接地可以起到保护设备和人员安全、抑制信息干扰等作用,为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点。本文将对水泥厂电气接地系统与信号干扰问题做一阐述,以期对设计、施工、安装有所裨益。

　　1、水泥厂的电气接地系统

　　1.1 电气接地的几个方面

　　(1)防雷接地:水泥厂电气自动化系统的接地与防雷装置的设计关系到整个供配电系统和自动化系统的安全,在设计电气自动化系统时, 就应全面综合考虑供配电系统和自动化系统的安全, 保证安全生产的接地系统和防雷系统。

　　(2)工作接地:主要包括110kV系统中性点接地和380V系统的中性点接地。

　　(3)保护接地:各类设备的外壳接地。

　　(4)DCS系统接地:DCS系统的接地主要是为各种信号提供一个等电位的接地点。相对电气系统而言DCS系统的电子器件大多属于弱电设备,抗雷电能力有限,同时为了减少大电流接地系统对模拟量信号的干扰,在水泥厂设计中DCS系统一般采用单独接地系统。

　　1.2 对接地电阻的要求

　　接地系统好坏一般是用接地电阻值的大小来衡量的。接地电阻分冲击接地电阻和工频接地电阻,一般防雷接地要求的电阻值是冲击接地电阻;其它的接地系统要求的电阻值是工频接地电阻。同样的接地网工频接地电阻一般是冲击接地电阻的1～3倍,所以工频接地电阻满足要求的情况下冲击接地电阻肯定能够满足。水泥厂的接地系统的接地电阻要求如下:

　　防雷接地:<10Ω。

　　工作接地:110kV系统中性点接地一般<0.5Ω;380V系统的中性点接地电阻<4Ω;电收尘器的接地电阻一般要求<1Ω;

　　保护接地:<10Ω;

　　DCS系统接地:<4Ω。

　　对于高土壤电阻率地区,要达到上述规定值,技术经济不合理时,接地阻值可以适当提高。

　　1.3 厂区总降压站的接地

　　厂区的接地系统中比较复杂的接地系统是110kV变电站的接地系统,该接地系统除了考虑接地电阻之外,还要考虑跨步电压等,确保人身安全。所以110kV变电站内,还需要考虑布置均压带,基础平面的均压带应作为变电站接地系统一部分。

　　1.4 接地装置与全厂接地网

　　水泥厂内总降压站,窑头、窑尾、生料磨等电气室、配电室和中央控制楼等都应设独立的接地装置。这些建筑物内的用电设施、控制柜、配电柜、电缆沟支架等等都应接至接地装置,互为等电位联接。接地装置的接地电阻必须按规程规定执行,不得大于1～4Ω。其他的重要建筑物,如窑尾塔架、高层钢筋混凝土库等,在条件允许情况下也应设独立的防雷接地装置,其接地电阻也应严格按规程规定之值执行,不得大于20Ω。这些各自独立的接地装置之间和接地装置与全厂建筑物、金属构筑物等之间,采用金属扁钢互相联成一体形成全厂接地网。接地网的接地尽量利用金属管道、金属构件、设备基础等自然接地体,但严禁与煤粉管道联结。独立的接地装置与全厂接地网联接处,需设“断接卡”,用以测量独立的接地装置的接地阻值。接地网的形成便于分布于厂内的电缆桥架接地,更便于厂内10 kV电动机外壳和10 kV用电设施接地。

　　2、信号干扰及处理方法

　　如今随着大功率变频器的应用越来越广泛,同时PA仪表和智能通讯设备的普及,干扰问题成为水泥厂生产调试中必须面对的问题。在DCS系统接地良好的情况下,部分模拟量信号及通讯仍然受到干扰,这种情况的干扰主要是通过电缆的耦合传导到DCS系统中,电缆的干扰都是由于近场(电磁场)的耦合对DCS系统的信号产生干扰,这种耦合主要分为下面几种,我们简单就下面几种耦合进行分析,并提出解决的方案:

　　(1)电容性耦合。电容性耦合起源于线路间电场的相互作用,可以通过增加控制电缆和电力电缆之间的距离,减少电缆间的分布电容来减少电容性耦合。另外在低频干扰时(小于1MHZ的干扰源),电缆的屏蔽层采用在控制室单端接地来减少电容性耦合。

　　(2)电感性耦合。电感性耦合起源于线路间磁场的相互作用。对于电感性耦合,我们可以采用电缆的双层屏蔽:两个屏蔽层的层与层之间是绝缘的,内层单端接地,抑制电容性耦合;外层两端或多端接地,抑制电感性耦合,噪声电流只能在外屏蔽层上流动。当然我们考虑投资成本,一般控制电缆只采用单层屏蔽,再利用金属线槽或穿金属管作为外屏蔽层,从而实现双层屏蔽的抑制。

　　(3)电磁场耦合。它是电场和磁场相结合的混合作用的耦合。在实际的电缆敷设中由于采用了电缆沟或电缆桥架,空间比较狭窄,高压电缆、大电流电缆和控制电缆,信号电缆平行敷设的情形很多,所以实际中的干扰既有电容性耦合,也有电感性耦合。结合上面的分析,我们实际处理中的方法主要有下面几种:a.检查控制系统的接地和受干扰电缆的屏蔽接地情况;b.将受干扰电缆的备用芯进行两段接地;c.对于受干扰的信号增加信号隔离器;d.对于很多根控制电缆都受到干扰的情况,我们可以找出干扰源,对于水泥厂中的干扰源大都情况是变频器和变频器到电机的变频电缆产生的干扰,特别是大功率变频器和其供电的电机距离远,>100m时,这种干扰情况特别严重。我们可以通过更改该电缆的敷设路径或者将该电缆进行穿管。将变频器放置在电机附近,变频电缆远离其他电缆从而隔离干扰源,这种方式是比较彻底的解决方案。

　　当然,DCS系统的等电位接地很重要,这个是我们处理各种干扰的基础。在实际的施工中很难将DCS系统的等电位接地和其他接地系统完成分开,所以在设计中我们需要尽量缩短变频电缆的长度,使控制电缆和通讯电缆远离高压电缆和大电流电缆,而对于信号更弱的DP和PA通讯电缆全程穿管敷设。在现场除了电缆会受到干扰,仪表也会受到干扰,所以在安装仪表时,应使仪表远离高压电缆和大电流电缆,特别是变频电缆,至少离开1m以上的距离。

　　总之,接地系统是水泥厂电气设备可靠运行、确保工作人员人身安全的重要一环,对水泥厂长期可靠运行起到了很大作用。在设计时需要足够重视接地工程,施工过程按照规范要求实施,保证接地系统规范可靠。同时施工过程中还要注重控制高压电缆、动力电缆及控制电缆敷设工作,尽量避免信号干扰,确保电气系统稳定运行。

　　参考文献

　　[1]冯惠兰.水泥厂电气自动化系统的接地与防雷.新世纪水泥导报,2006(5).

　　[2]唐敏,杨超权.水呢厂的电气接地.新世纪水泥导报,2009(2).

　　[3]赵书兴.水泥厂电控系统故障与排除.中国水呢,2010(10).

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