电厂热工控制系统的屏蔽与接地研究

杨智　李艳琼

引言：电厂工程设计中控制系统的屏蔽与接地至关重要，它不仅关系到工艺设备及其控制系统稳定、准确、可靠的运行，而且关系到人身和设备的安全。控制系统的接地不仅要考虑采用正确的屏蔽措施，防止信号干扰以免影响控制系统正常运行，而且要了解工厂供电方式及其接地、防雷设计方案。本文简要介绍了干扰、屏蔽、接地等基本知识，供有关技术人员参考。

前言：控制系统能可靠准确地工作依赖于信号的真实性，但信号却会由于受到干扰而失去真实性，在热力发电厂中干扰主要有电场干扰、磁场干扰与接地不当而引起的干扰，通过正确的屏蔽与接地能大大提高控制系统的抗干扰能力。电磁干扰按其传播方式可分为传导干扰和辐射干扰两种。沿着导线传播的电磁干扰称为传导干扰，其传播的形式有电场耦合（电容耦合）、磁场耦合（电感耦合）、电磁场耦合和直接电路间耦合四种；通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰称为辐射干扰。电厂的控制系统干扰主要是电场耦合干扰与磁场耦合干扰。

一、有关电厂热工控制系统的干扰

电厂热工控制系统是电厂能够安全生产的重要保证，随着电厂规模的不断扩大，科学技术应用的增多，热工控制系统愈加复杂，受到干扰的频率也在不断增大，使得热工控制系统工作的稳定性得不到有效的保证，同时给电厂也造成一系列负面影响。电厂热工控制系统的屏蔽与接地是十分重要的，它不仅关系到电厂热工控制系统的稳定运行，而且关系到电厂员工的人身安全。如果要对电厂热工控制系统的屏蔽与接地有所研究，首先要掌握关于干扰、接地、屏蔽的基本知识，主要包括干扰的种类，接地的目的、类型，屏蔽的含义等，再根据电厂热工控制系统屏蔽与接地存在的问题，给出合理的解决方案.电厂热工控制系统中存在的干扰主要以下几种类型：

1.1传导干扰

传导干扰包括：一电场耦合干扰，它可以通过电容产生的耦合进行干扰；二磁场耦合干扰，它可以通过互感产生的耦合进行干扰；三电磁耦合干扰，它可以通过转换电磁场，控制系统导体，形成电感应力进行干扰；四静电耦合干扰，它可以通过提供电容，方便转换干扰信号的流通，形成对系统控制信号的干扰等。

1.2辐射干扰

辐射干扰包括自然干扰和人工干扰。自然干扰包括宇宙、太阳、雷电等产生的干扰，他们可能在一定范围内产生很大的电磁干扰。人工干扰包括开关通电的干扰和现代通讯设备产生的干扰，如：手机、电脑等产生较强电磁波的干扰，这种电磁波有的利用仪表器中电路板的耦合产生干扰，有的会干扰测量线，严重的甚至会对热工控制系统产生影响。

1.3接地不当干扰

接地不当会对热工控制系统产生严重的干扰，不仅会影响热工控制系统的正常工作，也可能危及人员的人身安全。如果接地的方法不合理，会产生共模干扰和差模干扰，共模干扰一般不会产生太大的影响，但会产生两端单位差的出现，从而形成差模干扰。

二、接地

2.1接地目的

接地是为了保护人员的人身安全，同时为了满足电气设备的正常运作。

2.2接地类型

接地分为两种类型：一是保护人员的安全的保护接地，如：仪表盘、供电箱、穿线管等。二是满足设备工作的工作接地。

三、屏蔽

屏蔽就是利用封闭的导体盒，使内部导体不受外界的干扰。在实际应用时，导体盒不能做到完全屏蔽，这就需要采用分段屏蔽。

四、电厂热工控制系统抗干扰的策略

电厂热工控制系统的正常运作才能保证电厂持续发展的现代化进程。由于干扰的来源不同，导致屏蔽干扰的方法也纷繁复杂，要合理、有效地抑制干扰，就要对症下药，并且要注重热工控制系统的的日常检修，这样才能保证热工控制系统正常运作。目前，在电厂热工控制系统中使用的许多屏蔽方法只能对电场有屏蔽作用，但对磁场的屏蔽作用甚微。应该采用更好的导磁性的材料对磁场进行保护。同时电厂热工控制系统的设备本身应具备良好的抗干扰能力。根据上文对干扰的分析，要达到抑制干扰的目的，具体的策略如下：

4.1消除干扰源

电厂热工控制系统的设备、电缆最好采用绝缘的材料，绝缘材料从物理方面为工作的安全与可靠提供了保证。在绝缘材料的采购时，一定要注意绝缘材料的绝缘效果，防止在使用时，对热工控制系统的设备、人员产生不必要的危害。

4.2阻止干扰信号

电厂热工控制系统的干扰是不可避免的，通过人为的屏蔽干扰，可以削弱干扰对热工控制系统的影响。屏蔽干扰信号是通过抑制电流的耦合，已达到抑制干扰信号的目的。在工作中，需要通过屏蔽电缆，以达到屏蔽外界磁场的干扰。

4.3平衡抑制

电厂热工控制系统的内部分布着众多电路，电路间存在着平衡关系，利用这种平衡关系可以达到抑制干扰信号的目的。

4.4屏蔽的连接

电缆选用时，不得选用屏蔽外露的屏蔽电缆。当控制系统制造商同意时，一般高电平的开关量信号可不采用屏蔽电缆，模拟量信号应采用屏蔽电缆，当控制系统制造商同意时，一般情况下，可采用单屏蔽电缆，对于多芯或多对屏蔽电缆，为稳妥起见一般应采用带双屏蔽（总屏蔽和分屏蔽）电缆。一般情况下，对于单屏蔽或双屏蔽电缆，其屏蔽应在控制室侧与7H连接。

在高频干擾严重时，双屏蔽电缆的屏蔽接法可以有所不同。双屏蔽电缆的分屏蔽主要为抑制低频干扰，其分屏蔽接至主机侧7H上。双屏蔽电缆的总屏蔽主要为抑制高频干扰，其总屏蔽可接至信号接受端bH或支架上，此时，要注意必须保持bH与7H的隔离，不能影响7H的工作与安全。上述高频信号回路的双屏蔽电缆的屏蔽接法最好要与控制系统供货商共同商定。

4.5安排科学的接地保护

接地保护对于电厂热工控制系统来说，是一种最安全、最有效、最经济的保护手段。接地的安排必须合理、科学。接地时最好采用焊接的方法连接，以减少对设备的损害；接地的材料应该选择绝缘的，以杜绝电流的外流。

总结

工厂工程设计中控制系统的接地是一项技术性很强的工作。有关技术人员在进行控制系统接地工程设计或施工时，不仅要掌握接地的一般知识，而且要善于向电气专业主要设计人员了解该工程采用的供电、接地与防雷技术方案。随着我国经济持续较快发展，轻工行业如造纸行业大型现代化装备已经或将落户我国，有些已在实际生产中正常运行。这些工厂控制系统规模较大，工艺设备控制要求复杂，控制系统类型较多，其接地工程设计与施工均提出了更高更广的要求。因此，采用符合有关规定、规范且合理的控制系统接地方案，采用正确的屏蔽措施，减少对控制系统信号传输的干扰，从而确保生产装置的顺利运行，保障人身和设备的安全，这既是一项十分重要的工程设计工作，也是一个需要不断学习、研究的课题。

参考文献

[1]钟道隆.通信系统中的电磁干扰与屏蔽接地[M].北京：国防工业出版社，2013.

[2]高攸纲.屏蔽与接地[M].北京：北京邮电大学出版社，2013：14.

[3]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2012.

（作者单位：内蒙古国华准格尔发电有限责任公司）