前 言

隨著電力工業的迅速發展和熱工自動化水平的提高，分散控制系統（DCS）已在國內各電廠中得到廣泛應用，這對保證電廠安全、經濟和文明運行起到了十分重要的作用，并取得了良好的效果。

DCS合理、可靠的系統接地，是DCS 系統非常重要的內容。為了保證DCS 系統的監測控制精度和安全、可靠運行，必須對系統接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極設計、接地箱布置等方面，進行認真設計和統籌考慮。本文根據DCS系統的設計規范要求，對DCS系統接地進行討論和簡要的介紹，以供大家在DCS系統設計、安裝、維護中參考。

1、DCS系統接地的基本要求

DCS系統接地是為了保證當進入DCS系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問題時，有效的接地系統能承受過載電流并可以迅速將過載電流導入大地。接地系統能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統提供公共信號參考點（即參考零電位）。當接地系統發生問題時（接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設備相接觸等），會造成人員的觸電傷害及設備的損壞，據了解，有些電廠DCS系統經常“死機” （或不明原因的“死機”），大多是因為接地系統不良或存在問題所引起的。 因此，完善、可靠、正確的接地，是DCS 系統能夠安全、可靠和良好運行的關鍵。

1.1 DCS接地分類

在一般情況下，DCS控制系統需要兩種接地：保護地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對于裝有安全柵防爆措施的系統如化工行業所用的系統，還要求有本安地。

（1） 保護地（CG，Cabinet Grounding） 是為了防止設備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護措施。DCS系統所有的操作員機柜、現場控制站機柜、打印機、端子柜等均應接保護地。保護地應接至廠區電氣專業接地網，接地電阻小于4Ω。

（2） 邏輯地：也叫機器邏輯地、主機電源地，是計算機內部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端。需要接入公共接地極。

（3） 屏蔽地（AG，Analog Grounding） 也叫模擬地，它可以把現場信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統中信號電纜的屏蔽層應做屏蔽接地。線纜屏蔽層必須一端接地，防止形成閉合回路干擾。鎧裝電纜的金屬鎧不應作為屏蔽保護接地，必須是銅絲網或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。

（4） 本安地 應獨立設置接地系統，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統應保持獨立，與廠區電氣地網或其它儀表系統接地網的距離應在5m以上。

1.2 DCS系統接地方式 DCS系統一般接地方式

（1） 利用電氣接地網作為DCS接地網，即與電氣接地網共地；

（2） 設DCS系統專用獨立的接地網；

（3） 設DCS專用接地網，經接地線、再接至電氣接地網；

由于第三種接地方式與第二種接地方式有較多相同處，過去，計算機或DCS系統曾經較多的采用過專用的接地網。但這種接地方式存在的缺點是：占地面積太大，投資高，電纜及接地網鋼材耗量大，距廠房有相當的距離（因不易在廠房內找到合適的位置），管理、維護、測量及查找接地極和接地線不方便，且效果不甚良好。根據實際運行表明，設置專用的DCS接地網是既困難又不安全的。如某電廠曾因接地問題，造成機組跳閘數十次。根據調查，不少電廠DCS后來改用電氣接地網接地，取得了良好的效果。

1.3 對公共接地極（網）的要求

（1） 當廠區電氣接地網對地分布電阻≤4Ω時，可將廠區電氣接地網當著DCS系統的公共接地極（網）。

（2） 當廠區電氣接地網接地電阻較大或雜亂時，應獨立設置接地系統，即為DCS系統的公共接地極（網）。

（3） 沒有本安地接入的公共接地極（網）的對地分布電阻小于4歐姆；有本安地的小于1歐姆。接地總干線的線路阻抗小于0.1歐姆。

（4） 接地極周圍15米內無避雷地的接入點，8米內無 30KW 以上的高低壓用電設備外殼的接入點。當現場無法滿足該條件時，防雷保護地通過避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網搭接在一起，二者應距離10米以上。

2、DCS系統的接地原則

2.1 DCS系統設置的接地裝置

（1） 操作臺、打印臺、服務器柜：設有保護地螺釘。

（2） 繼電器柜、UPS柜、配電柜：設有保護地螺釘。

（3） DCS的I/O機柜：設有屏蔽接地匯流排，保護地螺釘。系統地（+24V地）懸浮。

（4） 儀表柜、手操盤臺：設有屏蔽地接地匯流排，保護地螺釘。

（5） 安全柵柜：設有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護地螺釘。

2.2 信號屏蔽及其接地

（1） 根據有關技術規定要求，計算機或 DCS系統信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應符合下列規定：

a. 當信號源浮空時，屏蔽層應在計算機側接地；

b. 當信號源接地時，屏蔽層應在信號源側接地；

c. 當放大器浮空時，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地（當信號源接地時，接信號地。當信號源浮空時接現場地）。

d. 當屏蔽電纜途經接線盒分斷或合并時，應在接線盒內將其兩端電纜的屏蔽層連接。

（2） DCS系統信號電纜的選擇與敷設，應嚴格按照有關規定執行。屏蔽電纜的屏蔽層應按以上要求進行接地。為了提高DCS 系統的抗干擾能力，DCS系統開關量輸入/輸出信號，選用阻燃型對絞銅網屏蔽計算機電纜還是比較恰當的。

3、DCS系統的接地方法

3.1 集中布置的DCS設備接地方法

圖1 集中布置DCS設備接地方法示意圖

3.2 分散布置的DCS設備接地方法

分散布置DCS系統設備之間的連接一般是網絡（通訊）線，例如：現場控制站分散到現場，而操作員站位于不同的控制室，分散直徑在500米的范圍內，各站點間使用多模光纖或5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線等連接。

（1）使用光纖連接的站點：各站點內的接地方法同集中布置的DCS設備。

（2）使用5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線連接的站點：

a. 控制室的各類地線先連接到公共連接板，公共連接板通過接地總干線與公共接地極相連。從公共接地極看過去，整個接地網絡是一個星型結構。

b. 使用5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線兩頭通過網絡浪涌保護設備（信號避雷器、通流量不小于5KA）與DCS的SWITCH、HUB、REPEAT、或其他網絡設備相連。兩邊的站點有各自的公共接地極，二者不必有金屬連接，各站點的接地方法同集中布置的DCS設備。5類雙絞線或DP屏蔽雙絞線必須穿鍍鋅鋼管或金屬橋架敷設，鋼管或橋架必須可靠接地。當雷擊，或者電氣事故造成兩邊地電位差過大時，信號避雷器可以保護兩邊的設備。

3.3 DCS設備接地安裝

（1）接地體：為釘入地下的良導體，由接地總干線傳來的電流通過接地體導入大地。接地體與接地總干線之間采用銅焊，焊接后應做防腐處理。可用接地網干線把多個接地體連接成網，接地網應滿足DCS系統接地電阻的要求。當接地網干線與接地體采用搭接焊時，其搭接長度必須為扁鋼寬度的2倍或圓鋼直徑的6倍。圖3為典型的多接地體安裝圖。

圖2 典型的單接地體安裝

圖3 典型的多接地體安裝

3.4 DCS系統接地降低土壤電阻率的方法

（1）改變接地體周圍的土壤結構。在接地體周圍的土壤2～3m范圍內，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質，如木炭、焦碳煤渣或礦渣等，該法可使土壤電阻率降低到原來的1/5～1/10。

（2）用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實。木炭和細摻勻為一層，約10～15cm厚，再鋪2～3cm的食鹽，共5～8層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/3～1/5。但食鹽日久會隨流水流失，一般超過兩年就要補充一次。

（3）用長效化學降阻劑。用長效化學降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。

3.5 DCS系統接地材料及要求

（1）接地體與接地網干線的材料要求

接地體和接地網干線所用鋼材規格可按下表選用，若接地電阻滿足不了要求時，也可選用銅材。如果接地體和接地網干線安裝在腐蝕性較強的場所，應根據腐蝕的性質采取熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或適當加大截面。

（2）接地連線要求

DCS系統的保護地和屏蔽地連線應使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區電氣專用接地網或接地體上。小表列出各類接地電纜可選用的規格。當接地連線距離較長、DCS系統對接地電阻要求較高或接地干線分接的支線數量較多時，宜選用表中截面較大的電線電纜。

4、現場接地常用注意事項

（1）現場控制站：接地螺絲因機柜本體與底座間有膠皮形成絕緣，屏蔽地匯流排與底座間絕緣，現場控制站必須按規定做好接地處理。即分別接至現場控制站接地匯流排上。I/O柜的電源地與UPS的電源地必須接至同一個地，保證等電位。

（2）現場控制站：操作員站、工程師站、網絡交換機、服務器主機、系統顯示器等采用外殼接地或直接將電源地線連接至電氣接地網。

（3）I/O模件：模擬量模件的40端即直流24伏的負端接至邏輯地匯流排上，邏輯地匯流排接至屏蔽地，再接入總接地匯流排。

（4）現場控制站的保護地應從機柜下方的接地螺釘接至接地分干線， 現場控制站的屏蔽地應從接地匯流排接至公共連接板。

（5）接地系統的電阻必須進行測試，以保證接地能滿足控制系統制造商的要求。

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