火力發(fā)電廠熱控設(shè)備抗干擾與接地系統(tǒng)可靠性探討

郭志軍

摘要：熱控設(shè)備作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，在其運行過程中發(fā)揮著十分重要的作用，因此火力發(fā)電廠應(yīng)當采取一定的措施提高熱控設(shè)備抗干擾與接地系統(tǒng)的可靠性，為后續(xù)的電能生產(chǎn)和輸送提供堅實的保障。文章對與火力發(fā)電廠熱控設(shè)備抗干擾與接地系統(tǒng)的可靠性有關(guān)的內(nèi)容進行了探討，為今后電力系統(tǒng)的安全運行提供參考。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；熱控設(shè)備；抗干擾；接地系統(tǒng)；可靠性；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）30-0133-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.065

1 概述

近年來，隨著社會的發(fā)展和科技進步，機組向大容量高參數(shù)邁進，一些現(xiàn)有的機組為了進一步滿足社會發(fā)展用電量的需求，部分火力發(fā)電廠根據(jù)自身的實際情況對電廠的機組容量進行了不同程度的擴容。同時為了進一步提高工作效率，電廠提高了設(shè)備的自動化水平，并對熱工控制系統(tǒng)和儀表系統(tǒng)進行升級改造，這些系統(tǒng)的改進對提高電廠運行安全、降低企業(yè)成本等具有重要的意義。但是在實際的應(yīng)用過程中，熱控系統(tǒng)受到了諸多因素的干擾，導(dǎo)致有時會發(fā)生系統(tǒng)硬件損壞等現(xiàn)象，這就在一定程度上為電廠的安全生產(chǎn)埋下了隱患，因此應(yīng)當對此引起高度的重視，以保障今后電力系統(tǒng)的運行安全，為推動社會進一步發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

2 火力發(fā)電廠熱控設(shè)備干擾分類及原理

火力發(fā)電廠內(nèi)部結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，同時構(gòu)成熱控系統(tǒng)的程序和零部件也比較多，這就在一定程度上增加了管理及監(jiān)控的難度。熱控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)運行過程中發(fā)揮著十分重要的作用，其主要的工作內(nèi)容是將電力系統(tǒng)發(fā)出的指令和就地設(shè)備的運行情況以微弱低電壓或者是低電流的方式進行傳輸，但是在信號傳輸?shù)倪^程中，它們極易受到其他因素的干擾，例如電磁信號等，這樣一來將會在一定程度上降低熱控系統(tǒng)的靈敏度，嚴重時熱控系統(tǒng)還會錯誤地識別無用的電流信號，進而影響系統(tǒng)安全運行。

通過以上分析可知，熱控系統(tǒng)在運行過程中會受到一定的干擾，進而影響電力系統(tǒng)的安全運行，因此應(yīng)當加大對其重視力度。從專業(yè)角度分析，電力系統(tǒng)熱控設(shè)備干擾分類主要有以下三種：第一，以產(chǎn)生干擾方式的差別進行分類，主要分為浪涌噪聲、高頻振噪聲和放電噪聲三種；第二，以干擾信號的波形進行分類，主要分為偶發(fā)噪聲和持續(xù)噪聲兩種；第三，以干擾正常信號方式進行分類，主要分為共模干擾和差模干擾兩種。通常情況下，大部分電廠是使用第三種干擾分類方式，而其中共模干擾對熱控設(shè)備影響最大。究其主要原因是指令信號的發(fā)出端與信號接收端的電位差有一定的差異，使得這兩端都會不同程度地受到共模干擾信號的影響，共模干擾屬于典型的非對稱性干擾。

3 熱控設(shè)備干擾的主要來源

火力發(fā)電廠熱控設(shè)備的運行狀態(tài)對電力系統(tǒng)的安全運行具有一定的影響，而了解其干擾信號的主要來源對制定相應(yīng)的解決措施具有一定的指導(dǎo)意義，接下來本文將對干擾信號的主要來源進行詳細的闡述。

3.1 控制機柜內(nèi)部干擾分析

火力發(fā)電廠的控制機柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時它內(nèi)部的信號源也比較多，因此在運行過程中極易對熱控系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。從專業(yè)角度分析，電力系統(tǒng)機柜干擾可以分為以下種類，即卡件信號干擾、走線干擾和接線端口干擾三種。機柜內(nèi)部設(shè)有大量的電力元件以及各式各樣的卡件，而一般情況下不同卡件的使用周期是不同的。第一，一旦長時間未對卡件進行一定的維護或者是更換，可能就會導(dǎo)致卡件之間、元器件之間或者線路之間的絕緣性變差，可能會發(fā)生漏電阻回路的現(xiàn)象，繼而發(fā)出干擾信號對熱控設(shè)備的工作產(chǎn)生一定的干擾；第二，電廠機柜內(nèi)部的預(yù)留空間是有限的，因此一旦內(nèi)部的走線布設(shè)過多就極易導(dǎo)致電纜與電纜之間發(fā)生一定重疊，而其中產(chǎn)生的微弱電信號就會互相干擾，最終使得兩者之間的交互磁場產(chǎn)生的干擾信號對熱控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾；第三，一般情況下，電力系統(tǒng)接線端口的工作量是比較大的，且對其的維護較難，同時接線端口經(jīng)過長時間的運行極易發(fā)生松動現(xiàn)象，這樣就容易造成端口結(jié)合的位置發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，進而導(dǎo)致物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化，產(chǎn)生一定的電勢差，對回路信號造成不同程度的干擾。

3.2 接線問題引起的干擾分析

電力熱控系統(tǒng)中接線量比較多，對熱控系統(tǒng)運行具有十分重要的作用，但同時該環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的概率較大，例如技術(shù)人員在向控制柜接入信號線時，環(huán)境中干擾信號的存在會對控制端接收信號產(chǎn)生一定的干擾。從專業(yè)角度分析，電力系統(tǒng)中不同控制系統(tǒng)的電氣元件的選擇是不同的，如果電氣元件的選擇出現(xiàn)偏差，就可能導(dǎo)致接觸點之間產(chǎn)生一定的電位差，這時共模干擾信號就會對熱控系統(tǒng)造成干擾。另外，通常情況下，信號線對電磁場的反應(yīng)是比較迅速的，一旦信號線鋪設(shè)位置與電纜鋪設(shè)存在重疊的部分，那么回傳信號就會受到電磁場的干擾，影響熱控系統(tǒng)的安全運行。電力系統(tǒng)長時間的運行可能導(dǎo)致外接線發(fā)生不同程度的松動，進而可能會發(fā)生接觸干擾現(xiàn)象。一旦控制中信號備用線布設(shè)的位置不符合標準就會導(dǎo)致天線效應(yīng)的發(fā)生，這樣一來信號的發(fā)送端與接收端的距離會擴大，導(dǎo)致出現(xiàn)一定的電位差，其產(chǎn)生的干擾信號會對熱控系統(tǒng)造成一定的干擾。

3.3 其他干擾信號分析

電力設(shè)備的接地不良會直接導(dǎo)致干擾信號的產(chǎn)生，其主要機理是，不同接地點之間存在一定的電位差，而信號在進行傳輸?shù)倪^程中會形成電流環(huán)路，這時由電位差產(chǎn)生的干擾信號會對信號的傳輸回路造成一定的干擾。電力系統(tǒng)中的信號線與電流傳輸使用的電纜不同，因此在實際的應(yīng)用過程中應(yīng)當嚴格按照一定的標準布設(shè)信號屏蔽層，同時屏蔽層設(shè)置應(yīng)當使電流無法通過。但是在實際操作作業(yè)過程中，不同接地點電位差的存在會在一定程度上影響屏蔽層的應(yīng)用效果，由于屏蔽層與大地之間會產(chǎn)生一定的電流，而這種現(xiàn)象的存在對屏蔽層的應(yīng)用效果也會產(chǎn)生一定的影響，這兩種現(xiàn)象的存在使得屏蔽層會出現(xiàn)一定微弱電流，進而對熱控系統(tǒng)造成一定的影響。

4 火力發(fā)電廠熱控設(shè)備運行過程中的主要問題

火力發(fā)電廠電力系統(tǒng)運行過程中，熱控系統(tǒng)的運行會受到許多干擾信號的影響，進而對整個電力系統(tǒng)的運行造成不利的影響，甚至引發(fā)安全事故的發(fā)生，因此電廠應(yīng)當對影響熱控設(shè)備運行的干擾因素進行詳細分析，進一步明確電力系統(tǒng)運行中存在的問題，為今后制定相應(yīng)的解決措施提供一定的依據(jù)。

4.1 接地系統(tǒng)不規(guī)范

火力發(fā)電廠接地系統(tǒng)的規(guī)范性對整個系統(tǒng)的安全運行有著十分重要的影響，但是部分發(fā)電廠對此卻并沒有引起高度的重視，沒有建立健全相應(yīng)的監(jiān)督檢查機制，為電力系統(tǒng)運行埋下了安全隱患。例如某發(fā)電廠新引進了1000MW電力機組，但是發(fā)生雷擊時出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速信號超限，導(dǎo)致該機組發(fā)生跳閘現(xiàn)象，通過對其電纜的屏蔽線進行檢查發(fā)現(xiàn)，儀表內(nèi)部的端子沒有進行接地處理。而經(jīng)過大量的實例調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分電廠接地系統(tǒng)操作存在著諸多的不合規(guī)范的情況。第一，單點接地系統(tǒng)的電纜屏蔽層二點接地或者是未進行接地處理；第二，部分電廠接地連接位置或者是接地點選擇不合理，電纜屏蔽層、模件底板、公共直流等長期使用發(fā)生松動或者是本身接觸不良；第三，中間端子箱轉(zhuǎn)接處電纜的屏蔽層沒有接地或者是與殼體發(fā)生一定的接觸；第四，振動探頭電纜延伸接頭沒有使用熱塑管進行緊固處理或者是其與殼體發(fā)生一定程度的接觸；第五，機柜內(nèi)信號地和交流地直接接入到公用地。上述這些現(xiàn)象的存在都屬于典型的接地系統(tǒng)不規(guī)范，且對電力運行的影響是不容忽視的。

4.2 電纜絕緣老化漏電

在一些規(guī)模較大的火力發(fā)電廠中，需要鋪設(shè)一定量的電力、控制以及信號電纜，這樣一來就可能導(dǎo)致部分電纜發(fā)生一定的重疊，而經(jīng)過長期使用的電纜的絕緣層可能發(fā)生一定的老化，繼而在使用中發(fā)生漏電現(xiàn)象，并由此產(chǎn)生的電信號會直接在其他信號上發(fā)生疊加，對熱控系統(tǒng)運行造成干擾，且這種干擾現(xiàn)象在短時間內(nèi)不會十分明顯，一旦電力系統(tǒng)機組長時間運行后，干擾信號將會嚴重影響系統(tǒng)運行安全，甚至引發(fā)安全事故發(fā)生。

4.3 電纜耦合干擾

在火力發(fā)電廠的電力系統(tǒng)中，為了滿足傳輸電源以及信號的使用要求需要鋪設(shè)大量的電纜，且這些電纜或者是電纜管會一起接入到控制系統(tǒng)，而當信號傳輸時，電纜之間會產(chǎn)生分布電容，干擾信號會利用分布電容對其他信號一定的干擾，進而使得熱控系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤動作，影響整個電力系統(tǒng)的運行。另外，交變信號的電纜會在周圍產(chǎn)生一定的交變磁場，處于并行狀態(tài)的電纜之間會由于這些交變磁場的作用產(chǎn)生一定大小的電動勢，繼而對電力系統(tǒng)的電路造成一定的干擾。

4.4 大型電氣設(shè)備啟停引起的干擾

眾所周知，火力發(fā)電廠中會設(shè)有大量的高壓電氣設(shè)備，且由于生產(chǎn)需要不可避免地會發(fā)生這些大型電氣設(shè)備的啟動和停止，但是大型電氣設(shè)備的啟動或者停止的過程中可能會產(chǎn)生一定量的火花，這樣一來將會在電氣設(shè)備的周圍產(chǎn)生交變磁場。而這些交變磁場一方面可以利用信號電纜的耦合作用產(chǎn)生干擾，也可以通過利用電源電纜的耦合作用產(chǎn)生高頻干擾，一旦這些干擾信號超出一定的范圍，就會對熱控系統(tǒng)運行產(chǎn)生嚴重的影響，進而對整個電力系統(tǒng)的運行產(chǎn)生干擾，甚至?xí)T發(fā)安全事故的發(fā)生。

5 如何切實提高火力發(fā)電廠熱控設(shè)備抗干擾與接地系統(tǒng)的可靠性

通過以上的分析可知，火力發(fā)電廠在實際的運行過程中，影響其熱控設(shè)備運行的干擾因素較多，因此各個火力發(fā)電廠應(yīng)當對自身存在的干擾因素進行詳細分析，制定出相應(yīng)的解決措施，切實提高電力熱控系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。

5.1 確保接地系統(tǒng)的可靠性

為了切實提高電力熱控設(shè)備的運行穩(wěn)定，同時也為了進一步降低干擾信號對設(shè)備運行的影響，應(yīng)當保證電廠接地系統(tǒng)的安全可靠性。第一，電廠可以根據(jù)自身的實際情況對熱控系統(tǒng)設(shè)置獨立的接地極，并通過利用該接地極連接電廠的電氣地。這樣一來一方面提高了熱控系統(tǒng)的抗干擾能力，另一方面也提高了電力系統(tǒng)的防雷擊能力；第二，電廠熱控系統(tǒng)由諸多的電力設(shè)備構(gòu)成，如控制箱、接線盒和就地控制盤柜等，而這些電力設(shè)備的接地應(yīng)當通過最短的路徑與鋼結(jié)構(gòu)進行連接，且必須保證連接處的牢固性，并根據(jù)實際需要通過電焊的方式對連接處進行加固處理。另外，就地控制盤、臺、柜基礎(chǔ)框架的每個角都應(yīng)當通過利用電焊的方式與鋼結(jié)構(gòu)進行連接，以保證連接處的牢固性；第三，通常情況下，電力熱控系統(tǒng)的信號傳輸會受到干擾因素的影響，因此僅僅依靠控制系統(tǒng)一側(cè)單點接地來對其進行抑制遠遠不能滿足熱控系統(tǒng)的應(yīng)用要求，這時可以將控制系統(tǒng)備用的信號線斷開，而將信號線的另一端進行接地處理，這樣一來將會極大地提高熱控設(shè)備接地系統(tǒng)的可靠性，為整個電力系統(tǒng)的運行安全提供了堅實的保障。

5.2 保障電纜敷設(shè)合理，避免因其老化發(fā)生漏電現(xiàn)象

火力發(fā)電廠在進行熱控電纜敷設(shè)的過程中，應(yīng)當保障電纜通道空間符合電纜使用要求，且該通道應(yīng)當滿足強電電纜與弱電電纜分開敷設(shè)的基本要求。例如當電源電纜等級在220V以上、電流強度在10A以下的情況下應(yīng)當與信號電纜之間的距離保證不小于150mm。例如某電場的熱控系統(tǒng)在實際的應(yīng)用過程中，其CRT顯示反饋量與給定量之間的差距超出規(guī)定范圍，并且經(jīng)過一定的檢查分析發(fā)現(xiàn)主要問題發(fā)生在電纜位置。技術(shù)人員經(jīng)過查看發(fā)現(xiàn)反饋線使用的是普通電纜，且該電纜與強電電纜敷設(shè)在同一層，而為了切實解決由此對熱控系統(tǒng)造成的影響，技術(shù)人員對該線路的電纜進行了重新敷設(shè)，且使用的電纜為屏蔽電纜，并將其與強電電纜分層敷設(shè)，避免互相影響，造成熱控系統(tǒng)的運行故障。

5.3 合理選擇電纜

從專業(yè)角度分析，不同類型的信號傳輸其電纜選擇也是不同的，因此電廠應(yīng)當根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的電纜型號，同時電纜的粗細應(yīng)當符合使用要求，且橫截面的面積應(yīng)當大于1mm2。另外在電纜敷設(shè)過程中，大電流的信號應(yīng)當與低電平開關(guān)量信號分開敷設(shè)，避免互相干擾，影響熱控系統(tǒng)的運行。另外，強弱電信號電纜在分開敷設(shè)的同時其信號線還應(yīng)當獨立占用一道電纜槽，而電廠現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用程度較高，尤其是計算機技術(shù)，因此這時應(yīng)當將計算機系統(tǒng)的電纜敷設(shè)在單獨的電纜槽中，并進行一定的接地處理，設(shè)置屏蔽層，避免對熱控系統(tǒng)造成干擾。

5.4 規(guī)范現(xiàn)場熱控設(shè)備的接地方法

火電廠熱控系統(tǒng)中包含一些大型電力設(shè)備，且這些設(shè)備啟動與停止會對熱控系統(tǒng)造成一定的影響，因此應(yīng)當對此引起高度的重視。例如當電力設(shè)備直流油泵進行啟動，在拉合閘的過程中，在母線充放電過程中電源側(cè)電位會發(fā)生一定的變化且之間存在著一定的相互作用，并產(chǎn)生高頻電流分量，繼而在母線位置形成高頻電流、電壓，對熱控系統(tǒng)的運行造成一定的干擾，這時熱控技術(shù)人員應(yīng)當對設(shè)備采取一端接地的方式來降低設(shè)備啟動、停止時對熱控系統(tǒng)的干擾。另外，技術(shù)人員還應(yīng)當對設(shè)備的電纜敷設(shè)引起一定的重視，避免由此產(chǎn)生交變磁場對熱控系統(tǒng)運行造成干擾。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著社會的不斷發(fā)展，對電廠的要求也越來越高，而為了切實提高電廠的工作效率，提高熱控系統(tǒng)的可靠性是十分必要的，因此電廠應(yīng)當加大對熱控設(shè)備干擾因素及影響接地系統(tǒng)穩(wěn)定性因素的研究力度，并制定出相應(yīng)的應(yīng)對措施，提高熱控系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，為保障電力系統(tǒng)的安全運行提供堅實的保障。

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