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水泥廠電氣接地系統(tǒng)與信號干擾 分析
摘要:隨著水泥生產(chǎn)規(guī)模的擴大和自動化水平的提高,為了減少對信號的干擾、保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和生產(chǎn)用電安全,電氣設(shè)備接地的重要性益突出。本文對水泥廠電氣接地系統(tǒng)以及信號干擾問題進行了初步探討。
關(guān)鍵詞:電氣接地 信號干擾
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
在水泥廠中,電氣接地是一個至關(guān)重要的問題,凡是電氣設(shè)計和施工的工程都要涉及到“接地”這個問題,忽視這個問題很可能給工程和安全帶來隱患。由于工程環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性,水泥廠的信號干擾問題長期困擾著大家,處理此類問題耗時且困難。水泥廠的電氣接地可以起到保護設(shè)備和人員安全、抑制信息干擾等作用,為信號電壓或系統(tǒng)電壓提供一個穩(wěn)定的電位參考點。本文將對水泥廠電氣接地系統(tǒng)與信號干擾問題做一闡述,以期對設(shè)計、施工、安裝有所裨益。
1、水泥廠的電氣接地系統(tǒng)
1.1 電氣接地的幾個方面
(1)防雷接地:水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的接地與防雷裝置的設(shè)計關(guān)系到整個供配電系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)的安全,在設(shè)計電氣自動化系統(tǒng)時, 就應(yīng)全面綜合考慮供配電系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)的安全, 保證安全生產(chǎn)的接地系統(tǒng)和防雷系統(tǒng)。
(2)工作接地:主要包括110kV系統(tǒng)中性點接地和380V系統(tǒng)的中性點接地。
(3)保護接地:各類設(shè)備的外殼接地。
(4)DCS系統(tǒng)接地:DCS系統(tǒng)的接地主要是為各種信號提供一個等電位的接地點。相對電氣系統(tǒng)而言DCS系統(tǒng)的電子器件大多屬于弱電設(shè)備,抗雷電能力有限,同時為了減少大電流接地系統(tǒng)對模擬量信號的干擾,在水泥廠設(shè)計中DCS系統(tǒng)一般采用單獨接地系統(tǒng)。
1.2 對接地電阻的要求
接地系統(tǒng)好壞一般是用接地電阻值的大小來衡量的。接地電阻分沖擊接地電阻和工頻接地電阻,一般防雷接地要求的電阻值是沖擊接地電阻;其它的接地系統(tǒng)要求的電阻值是工頻接地電阻。同樣的接地網(wǎng)工頻接地電阻一般是沖擊接地電阻的1～3倍,所以工頻接地電阻滿足要求的情況下沖擊接地電阻肯定能夠滿足。水泥廠的接地系統(tǒng)的接地電阻要求如下:
防雷接地:<10Ω。
工作接地:110kV系統(tǒng)中性點接地一般<0.5Ω;380V系統(tǒng)的中性點接地電阻<4Ω;電收塵器的接地電阻一般要求<1Ω;
保護接地:<10Ω;
DCS系統(tǒng)接地:<4Ω。
對于高土壤電阻率地區(qū),要達到上述規(guī)定值,技術(shù)經(jīng)濟不合理時,接地阻值可以適當(dāng)提高。
1.3 廠區(qū)總降壓站的接地
廠區(qū)的接地系統(tǒng)中比較復(fù)雜的接地系統(tǒng)是110kV變電站的接地系統(tǒng),該接地系統(tǒng)除了考慮接地電阻之外,還要考慮跨步電壓等,確保人身安全。所以110kV變電站內(nèi),還需要考慮布置均壓帶,基礎(chǔ)平面的均壓帶應(yīng)作為變電站接地系統(tǒng)一部分。
1.4 接地裝置與全廠接地網(wǎng)
水泥廠內(nèi)總降壓站,窯頭、窯尾、生料磨等電氣室、配電室和中央控制樓等都應(yīng)設(shè)獨立的接地裝置。這些建筑物內(nèi)的用電設(shè)施、控制柜、配電柜、電纜溝支架等等都應(yīng)接至接地裝置,互為等電位聯(lián)接。接地裝置的接地電阻必須按規(guī)程規(guī)定執(zhí)行,不得大于1～4Ω。其他的重要建筑物,如窯尾塔架、高層鋼筋混凝土庫等,在條件允許情況下也應(yīng)設(shè)獨立的防雷接地裝置,其接地電阻也應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定之值執(zhí)行,不得大于20Ω。這些各自獨立的接地裝置之間和接地裝置與全廠建筑物、金屬構(gòu)筑物等之間,采用金屬扁鋼互相聯(lián)成一體形成全廠接地網(wǎng)。接地網(wǎng)的接地盡量利用金屬管道、金屬構(gòu)件、設(shè)備基礎(chǔ)等自然接地體,但嚴(yán)禁與煤粉管道聯(lián)結(jié)。獨立的接地裝置與全廠接地網(wǎng)聯(lián)接處,需設(shè)“斷接卡”,用以測量獨立的接地裝置的接地阻值。接地網(wǎng)的形成便于分布于廠內(nèi)的電纜橋架接地,更便于廠內(nèi)10 kV電動機外殼和10 kV用電設(shè)施接地。
2、信號干擾及處理方法
如今隨著大功率變頻器的應(yīng)用越來越廣泛,同時PA儀表和智能通訊設(shè)備的普及,干擾問題成為水泥廠生產(chǎn)調(diào)試中必須面對的問題。在DCS系統(tǒng)接地良好的情況下,部分模擬量信號及通訊仍然受到干擾,這種情況的干擾主要是通過電纜的耦合傳導(dǎo)到DCS系統(tǒng)中,電纜的干擾都是由于近場(電磁場)的耦合對DCS系統(tǒng)的信號產(chǎn)生干擾,這種耦合主要分為下面幾種,我們簡單就下面幾種耦合進行分析,并提出解決的方案:
(1)電容性耦合。電容性耦合起源于線路間電場的相互作用,可以通過增加控制電纜和電力電纜之間的距離,減少電纜間的分布電容來減少電容性耦合。另外在低頻干擾時(小于1MHZ的干擾源),電纜的屏蔽層采用在控制室單端接地來減少電容性耦合。
(2)電感性耦合。電感性耦合起源于線路間磁場的相互作用。對于電感性耦合,我們可以采用電纜的雙層屏蔽:兩個屏蔽層的層與層之間是絕緣的,內(nèi)層單端接地,抑制電容性耦合;外層兩端或多端接地,抑制電感性耦合,噪聲電流只能在外屏蔽層上流動。當(dāng)然我們考慮投資成本,一般控制電纜只采用單層屏蔽,再利用金屬線槽或穿金屬管作為外屏蔽層,從而實現(xiàn)雙層屏蔽的抑制。
(3)電磁場耦合。它是電場和磁場相結(jié)合的混合作用的耦合。在實際的電纜敷設(shè)中由于采用了電纜溝或電纜橋架,空間比較狹窄,高壓電纜、大電流電纜和控制電纜,信號電纜平行敷設(shè)的情形很多,所以實際中的干擾既有電容性耦合,也有電感性耦合。結(jié)合上面的分析,我們實際處理中的方法主要有下面幾種:a.檢查控制系統(tǒng)的接地和受干擾電纜的屏蔽接地情況;b.將受干擾電纜的備用芯進行兩段接地;c.對于受干擾的信號增加信號隔離器;d.對于很多根控制電纜都受到干擾的情況,我們可以找出干擾源,對于水泥廠中的干擾源大都情況是變頻器和變頻器到電機的變頻電纜產(chǎn)生的干擾,特別是大功率變頻器和其供電的電機距離遠,>100m時,這種干擾情況特別嚴(yán)重。我們可以通過更改該電纜的敷設(shè)路徑或者將該電纜進行穿管。將變頻器放置在電機附近,變頻電纜遠離其他電纜從而隔離干擾源,這種方式是比較徹底的解決方案。
當(dāng)然,DCS系統(tǒng)的等電位接地很重要,這個是我們處理各種干擾的基礎(chǔ)。在實際的施工中很難將DCS系統(tǒng)的等電位接地和其他接地系統(tǒng)完成分開,所以在設(shè)計中我們需要盡量縮短變頻電纜的長度,使控制電纜和通訊電纜遠離高壓電纜和大電流電纜,而對于信號更弱的DP和PA通訊電纜全程穿管敷設(shè)。在現(xiàn)場除了電纜會受到干擾,儀表也會受到干擾,所以在安裝儀表時,應(yīng)使儀表遠離高壓電纜和大電流電纜,特別是變頻電纜,至少離開1m以上的距離。
總之,接地系統(tǒng)是水泥廠電氣設(shè)備可靠運行、確保工作人員人身安全的重要一環(huán),對水泥廠長期可靠運行起到了很大作用。在設(shè)計時需要足夠重視接地工程,施工過程按照規(guī)范要求實施,保證接地系統(tǒng)規(guī)范可靠。同時施工過程中還要注重控制高壓電纜、動力電纜及控制電纜敷設(shè)工作,盡量避免信號干擾,確保電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
參考文獻
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