淺析燃機(jī)控制系統(tǒng)抑制干擾影響的基本方法

周立峰

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，浙江 杭州310015）

2018 年7 月7 日，#7 機(jī)潤(rùn)滑油箱油位顯示跳變，就地檢查元件傳輸正常，8 日重新將該電纜在電子室柜內(nèi)的屏蔽線重新連接，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常（475mm 穩(wěn)定）。而燃機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)抑制干擾影響的方法有很多。

圖1

（1）盡可能地抑制干擾源，削弱其強(qiáng)度輸出，如遠(yuǎn)離、屏蔽等；但有的干擾源無(wú)法抑制，如雷擊、無(wú)線電、發(fā)電機(jī)等。

（2）通過(guò)隔離和濾波等，攔截或減小干擾信號(hào)各種耦合路徑的傳輸量。屏蔽來(lái)自導(dǎo)線的輻射噪聲，削弱干擾的影響。

（3）提高感受體（控制及弱電流電路、控制系統(tǒng)）的抗擾度，增加泄放通路。

目前多數(shù)DCS 星形連接方式匯接引入電纜隔層接地箱銅牌，再絕緣銅纜引入接地網(wǎng)（焊接或冷接），連接方式三種：

（1）專(zhuān)用接地網(wǎng)(焊接或冷接)：優(yōu)點(diǎn)是地電位較穩(wěn)定，不易受廠網(wǎng)地電位影響。問(wèn)題需要純凈專(zhuān)用地，電纜難保證單點(diǎn)接地，加上與安全地不同地，設(shè)備過(guò)電壓時(shí)二個(gè)地間會(huì)有電位差，放電損壞設(shè)備。

（2）共用廠接地網(wǎng)：優(yōu)點(diǎn)是可以避免多點(diǎn)接地，簡(jiǎn)單易行。缺點(diǎn)易受動(dòng)力設(shè)備接地附近地電位波動(dòng)影響，安裝有具體要求。

（3）通過(guò)專(zhuān)用接地網(wǎng)連接電氣地網(wǎng)：不但可避免多點(diǎn)接地，又減小了動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)地電位波動(dòng)的影響。連接有兩種方式：銅板永久性連接與避雷器相連（暫態(tài)連接）。

二點(diǎn)接地主要問(wèn)題：當(dāng)接地網(wǎng)上流過(guò)暫態(tài)電流時(shí)導(dǎo)致地電位暫態(tài)波動(dòng)。圖2 如A、B 間距離較遠(yuǎn)，弱信號(hào)電纜屏蔽層兩端存在較大的地電位差eN，則其可能在A-B 間信號(hào)線上產(chǎn)生較大的低頻環(huán)流。這對(duì)屏蔽層還兼信號(hào)返回回路的電纜，不但破壞正常的信號(hào)傳輸，甚至可能燒損屏蔽層；并會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。由于模擬信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾性較弱。這就要求eN 不能大于某值（否則屏蔽層流過(guò)的電流將對(duì)芯線信號(hào)產(chǎn)生干擾，易構(gòu)成各種地回路造成低頻地回路干擾）。

圖2 兩點(diǎn)接地間的干擾

對(duì)電氣自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)回路來(lái)說(shuō)，由于輸入、輸出回路，會(huì)有一端處于電場(chǎng)的高壓環(huán)境，暫態(tài)過(guò)電壓，電磁感應(yīng)干擾是主要矛盾，且電纜芯所在回路為強(qiáng)電回路，因而屏蔽層電流產(chǎn)生的低頻干擾信號(hào)影響較小，故電氣專(zhuān)業(yè)規(guī)程規(guī)定：

對(duì)受高頻干擾信號(hào)較多的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，“當(dāng)采用靜態(tài)保護(hù)和屏蔽電纜時(shí)，屏蔽層宜在兩端接地”。

通常干擾信號(hào)大于1MHz 時(shí),將屏蔽體兩端接地。

熱工專(zhuān)業(yè)設(shè)備分散，就地電纜屏蔽層都接到全廠公用地難度大，且儀表及控制系統(tǒng)信號(hào)絕大多數(shù)為低頻信號(hào)，弱電回路，面臨更多的是低頻干擾，電磁感應(yīng)干擾比較而言矛盾不突出（也有），而廠房?jī)?nèi)熱工系統(tǒng)范圍內(nèi)通常沒(méi)有設(shè)置等電位接地帶，當(dāng)不能實(shí)現(xiàn)等電位接地時(shí)，兩點(diǎn)接地產(chǎn)生的屏蔽層電流對(duì)芯線產(chǎn)生干擾的程度要大于電磁感應(yīng)干擾。為保證熱工信號(hào)不受地電位不一致導(dǎo)致的干擾電壓的影響，故熱工規(guī)程規(guī)定：

進(jìn)入DCS 的熱工信號(hào)必須采用單點(diǎn)接地的方式并在控制柜集中接地，這樣屏蔽層電壓為零，減少靜電感應(yīng)；有效消除低頻干擾。DCS 控制系統(tǒng)電纜選用帶銅網(wǎng)屏蔽層的控制電纜，在干擾嚴(yán)重的環(huán)境中采用帶銅網(wǎng)屏蔽層的雙絞線。重要信號(hào)電纜采用總屏帶分屏的專(zhuān)用電纜。

金屬導(dǎo)體，電纜屏蔽層及金屬線槽（架）等，由露天場(chǎng)地（循環(huán)水泵房等）進(jìn)入電纜隔層的金屬電纜橋架（線槽）及電纜屏蔽層等，應(yīng)安裝防浪涌保護(hù)器要求或采用等電位連接。

當(dāng)經(jīng)過(guò)電磁干擾嚴(yán)重區(qū)域的電纜或露天安裝的控制設(shè)備信號(hào)和電源電纜屏蔽，宜采用復(fù)合式總屏蔽（內(nèi)屏蔽層為一點(diǎn)接地，外層蔽層為兩點(diǎn)接地）。

電纜敷設(shè)必須使得信號(hào)電纜與動(dòng)力電纜分開(kāi)，保持規(guī)定距離，或加隔離，是提高熱控系統(tǒng)整體抗干擾能力最重要環(huán)節(jié)。

在實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)，不允許將信號(hào)線與交流電源線放在同一根電纜橋架里。下圖現(xiàn)場(chǎng)總線電纜(紫色)未與執(zhí)行器電源、信號(hào)電纜隔離敷設(shè)；理圖現(xiàn)場(chǎng)正確的總線電纜敷設(shè)方法,總線電纜與其它電纜使用金屬盒隔離。

圖3

對(duì)于前置器浮空這一類(lèi)情況，屏蔽層應(yīng)該全部連通，不得有斷層，屏蔽電纜的二頭分別連接到前置器和TSI 儀表端子排的公共接地端，防止與大地相連，這樣可以較好地解決現(xiàn)場(chǎng)共模和串模干擾產(chǎn)生的影響。

信號(hào)干擾時(shí)，如能沿途電纜移位，很有可能干擾信號(hào)消失。但對(duì)于受電纜頒電容影響較大的信號(hào)回路, 運(yùn)行中電纜不能輕易挪動(dòng),如VM的振動(dòng)傳感器電纜。

裝有PLC 的柜，為了防止受到其他電氣設(shè)備漏電流的影響，在電氣上需要和其他設(shè)備絕緣設(shè)置。

導(dǎo)體的接地，如圖3 所示，將屏蔽導(dǎo)體連接到外殼接地端。但切不可將輸入COM端和輸出COM端相接在一起。破割電纜外皮時(shí)，應(yīng)防止損傷芯線絕緣層。

電纜的備用芯應(yīng)可靠接入統(tǒng)一接地排。

控制系統(tǒng)電子室、工程師站內(nèi)不宜使用手機(jī)。機(jī)組運(yùn)行中，定期檢查與自動(dòng)、保護(hù)相關(guān)的測(cè)量信號(hào)歷史曲線，若有信號(hào)波動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)引起高度重視，及時(shí)檢查系統(tǒng)中設(shè)備各相應(yīng)連接點(diǎn)是否松動(dòng)或接觸不良，一旦出現(xiàn)信號(hào)異變，熱控人員應(yīng)及時(shí)檢查原因并保存異?，F(xiàn)象曲線，注明相關(guān)參數(shù)后歸檔。I/O 柜電源地與UPS 電源地必須同地。獨(dú)立熱控系統(tǒng)，應(yīng)結(jié)合其所在環(huán)境確保接地系統(tǒng)可靠。煙囪接地系統(tǒng)具有防雷擊功能，不能用作儀表接地，接地系統(tǒng)的電阻必須進(jìn)行測(cè)試。

圖4

電力生產(chǎn)中不可避免的會(huì)遇到各種各樣的信號(hào)干擾，很多令人費(fèi)解的設(shè)備異常、故障、甚至導(dǎo)致機(jī)組跳閘的事件，往往都與系統(tǒng)接地不好有關(guān)?？赡軙?huì)因干擾引起保護(hù)聯(lián)鎖系統(tǒng)誤動(dòng)的設(shè)備、測(cè)量探頭或元件的防干擾措施完善、可靠。

因此需要儀控檢修人員在在檢修維護(hù)過(guò)程中，綜合考慮各方面的因素，去探討如何提高接地的合理性與可靠性，制定有效的抗干擾措施，去減小和消除干擾的影響。