水泥厂电气接地系统与信号干扰分析

自动化ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ　水泥厂电气接地系统与信号干扰分析　彭　辉．金向年．吴军夫　（南京凯盛水泥技术Ｔ程有限公司．南京２１００３６）　由于工程环境的多样性和复杂性，水泥厂的信号干　般防雷接地要求的电阻值是冲击接地电阻；其它的接　扰问题长期困扰着大家，处理此类问题耗时且困难。本　文将结合水泥厂的设计经验和现场问题来探讨水泥厂　接地系统与抗干扰的设计。　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　ｌ　接地的作用　通常接地有两个作用：（　）保护设备和人身安全，如够满足。水泥厂的接地系统的接地电阻要求如下：　防雷接地．＜１０ｎ　——Ｔ作接　：ｌｌ０　ｖ系统中性点接地一般　’　保护地、防雷地、本安地、防静电地等；（２）抑制干扰，即　为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点。如　工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。＜０．５Ｑ：３８０ｖ系统的中性点接地电阻＜４Ｑ；电收尘器　的接　电阻般要求＜１Ｑ：　一水泥厂的接地主要有下面几个方面：（１）防雷接地：——保护接地：＜１０Ｑ：　Ｄｃｓ　ｇ￣ｔ＇！ｔｉｔｔｇ￣＜’４Ｑ　主要是各类建筑物的防直击雷接地。（２）工４＇Ｉ接地：ｌｌ０ｋＶ　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　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　以适当提高　接地主要是为各种信号提供一个等电位的接地点　最理想的接地系统是根据各个接地系统的功ｉｉｉ要　３　影响接地电阻的因素　为了满足各种接地的电阻值要求．我们首先要搞清　求不同分别单独接地．由于水泥厂低压３８０Ｖ系统一般采　用ＴＮ—Ｓ系统，所以保护接地和工作接地是连接在一起的。　另外考虑到现场场地狭小、投资成本等诸多因素通常水泥　厂中防雷接地和工作接地、保护接地都是采用同一个共用　接地系统。首先各个车ｆ＝ｑ自成一个小型接地网，厂区接地　网再将各个车间的接地网全部连接成一个大的接地网，这　楚影响接地电阻值的ｌｉｉ素．一般主要有下面几个因素：　（１）－Ｌ壤ｔｉｌｔ率：由于季节ｔｔ￣Ｎ￣壤电阻率的大小　会有变化，一般按各季节中的最大土壤电阻率来计算。　（２）接地网的结构形式：一般我们采用闭合式的垂　直接地和水平接地相结合的接地网形式。　（３）接地的材料：目前流行的接地材料主要有下面　样的做法就是通过增加接地网的面积来减小接地电阻，同　时通过多点连接单体接地网，增加接地系统的可靠性。　但是采用这种共用接地网后，感应雷电波以及反击　雷比采用单独接地网时更容易侵入电网系统，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　几种（ａ）铜或者铜包钢，铜的导电率是钢的８倍，铜的耐　腐蚀性也比钢好，所以作为接地材料铜优于钢；（ｂ）热镀　锌钢材，投资较少，机械强度较大，施工方便，但是使用　寿命较短（约５－１０年）；（ｃ）非金属材料和电解质；（ｄ）辅　助材料如降阻剂等。　综上所述，为了施工方便和减少投资成本，我们在　信号的干扰，许多ＤＣＳ供应商要求ＤＣＳ系统必须单独　水泥厂的接地设计中主要采用热镀锌钢材。　接地。基于上述原因，在水泥厂设计中Ｄｃｓ系统一般采用单独接地系统。　４　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１ｌＯｋＶ　２　对接地电阻的要求　各种接地系统好坏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　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￣　电站内，还需要考虑布置均压带，基础平面的均压带应　２０１　０．１　２　ＣＨＩＮＡ　ＣＥＭＥＮＴ　８１　，　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ自动化　作为变电站接地系统一部分。１１０ｋＶ变电站的接地分为　下面几个方面：工作接地就是指变压器中心点的接地；　防雷接地是指避雷带、避雷针、避雷线的接地；保护接地　是指配电设备外壳的接地，含均压带的接地；综合保护　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　系统接地。　电缆的备用芯进行两段接地；（ｃ）对于受干扰的信号增　５　ＤＣＳ系统接地　水泥厂中的Ｄｃｓ系统接地采用独立接地，区别与　其他的接地。一般是各个现场站或远程站的接地通过绝　缘接地线引至厂区的Ｄｃｓ的接地网。我们往往将Ｄｃｓ的　加信号隔离器；（ｄ）对于很多根控制电缆都受到干扰的　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．　接地网设在中央控制室的周围，但是这是不太合理的，　主要原因是ＤＣＳ的接地网要求与其他电气接地网的距　＞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．离要求＞５ｍ，和单独接地的防雷接地网的距离　＞２０ｍ。在中央控制室周围很难做到和厂区公用接地网　Ｎｌ￣ｇＮ＞５ｍ。建议在今后的设计中选择合理的地方布置　ＤＣＳ的接地网，同时在中央控制室设计Ｄｃｓ接地汇流　排，方便今后的ＤＣＳ接地系统接地电阻的监测。　源变频电缆远离其他电缆从而隔离干扰　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　．．。，６　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　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　情况下，部分模拟量信号及通讯仍然受到干扰，这种情　离开ｌｍ以上的距离。　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　７　建议与小结　施工顺序是先土建，后安装，　最后调试　对于连接各个车间接地网的厂区接地网由于　，在水泥厂建设过程中信号产生干扰，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：　归为安装工程。在安装过程中总是涉及到一个二次开挖　（１）电容性耦合。它起源于线路问电场的相互作用，　工程可以通过增加控制电缆和电力电缆之间的距离，减少电　缆问的分布电容来减少电容性耦合。另外在低频干扰时　（小于ｌＭＨｚ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。它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　造成一定的成本浪费　所以我们建议水泥厂厂区接　地部分的施工尽量在土建基础施工阶段就预埋完成预　留相应的连接头避免二次开挖．最后安装单位只需要做　地面以上的接地连接这样能有效地提高工作效率。　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．．．．、一．，、．。口　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　中国水泥２０１０　１２　参考文献　：【１］Ｔ业与民用配电设计手册［Ｍ］北京：中国电力出版社．　．［２］建筑物防雷设计规跚ｓ］．