浅谈火电厂施工现场的信号干扰

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摘要：火电施工现场产生的信号干扰，对控制系统中仪表及设备造成严重损坏或误动、误投，使系统不能正常安全可靠的投入运行。本人总结了多年来在现场施工调试过程中的一些具体事例，提出一些防范措施和解决干扰信号的办法。

关键词：共模干扰；差模干扰；屏蔽干扰

随着我国的经济和科学技术的发展，火力发电厂的单元装机容量和自动化程度不断扩大和提高。DCS控制PLC控制系统与变频技术，对火电厂的安全、经济、简便运行起到越来越重要的作用。在基建调试、运行或检修中，大量涉及到仪控系统监视、控制的先进仪器设备。加之电厂的用电和发电设备分布密集，大功率、大电流电缆和各种弱电控制信号的电缆纵横交错，系统的信号受干扰，设备损坏的控制系统误动、误投的现象屡见不鲜，造成了一定的经济损失，对电厂的安全运行生产构成很大威胁。

一、干扰的产生因素

发电厂动力电缆和控制电缆的密集分布，设备启动运转繁忙，发电机、大型动力设备、变压器、变频器的运行都会产生严重的电场和磁干扰。干扰的传播一般分为两种：传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合到另一个电网络；辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合到另一个电网络。干扰的模式不同，可分为共模和差模干扰，共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入地电位及空间电磁辐射在信号上感应的共态（同方向）电压迭加形成，共模电压有时较大，特别是现场的大功率设备、变频器和变压器输出信号的共模电压，直接影响测控信号，造成元器件的损坏和设备的误动作，这种共模干扰可为直流亦可为交流；差模干扰是指作用于信号两极之间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制内部的配线通过电磁场耦合，大功率的变频器，交流电机，高压电网等周围空间并能产生电势差。现场动力设备的启动和用电设备回路存在两个以上的接地点，均会产生共模干扰与差模干扰信号。

二、干扰的抑制

在了解各种不同的干扰源之后，我们就可以对不同的情况采取对应的措施加以消除或避免。因为所有的干扰源都是通过一定的耦合通道对控制设备产生影响，所以我们可以通过切断干扰的耦合通道来抑制干扰，在现场施工当通道常采用方式有信号导线的扭绞、屏蔽、接地、平衡、滤波、隔离等方法。抗干扰措施比较多，要想抑制干扰，必须对干扰作全面的分析了解，才能很好消除或抑制干扰，破坏干扰途径，削弱电路对干扰的敏感性。

（一）正确接地，屏蔽干扰

克服耦合干扰最有效的方法是屏蔽，因为放置在空心导体或者金属网内的物体不受外电场的影响，如：在2005年龙岩坑电厂2#机调试石灰石系统时，现场的A、B、C、D4台电动势是并排安装在锅炉夹层17米处，控制回路的电缆穿过底层有较大的动力设备空间，如一次风机，给煤机的变频设备顺着动力电缆桥架，接在离现场有80米的集控室同一电源柜内分别各自独立操控，在调试过程中发现当按A执行器“开”按钮时，旁边的B执行器与A执行器同时带电动作，手按B执行器“开”按钮，C执行器也同时启动，仔细检查控制器回路无误，后解掉B执行器的交流接触器输出端口的三相电机电源线，同时按A执行器的按纽，用数字万用表交流电压挡和频率档测量B执行器交流接触器线圈电压（控制电压是220V）与频率。对地分别230V，3KHz，故判断为控制电缆串入电磁辐射，启动A执行器时，B执行器控制电缆又感应A执行器电缆共态电磁场的迭加电压，带动B执行器交流接触器的线圈吸合使B执行器电机也带电转动。后经查是控制电缆屏蔽线对地虚接。接好后设备正常运行。

接地是提高电器设备电磁兼容性的有效手段之一，正确的接地不但能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰，但接地的不合理也会引起共模干扰，如果信号电缆两端同时接地，则两点的接地系统可能出现电位差异，产生电势差，在信号电缆产生环流，叠加在信号电流上，造成模拟量信号的波动，影响系统正常工作。例如，2003年在安装调试广东东莞火电厂135兆瓦大电机组施工中，发现1号和2号引风机挡板的电动执行器位置反馈信号出现失真，控制系统发出开与关的指令时，执行器的位置反馈信号有较大辐射波动，查就地信号没有故障，因此判断可能是接地问题引起环流干扰。该电动执行器的位置信号变送器自带电源，电源有接地点。和DCS控制系统A/D转换模块接地可能存在电势差，不对称接地信号回信号上产生电流叠加在4～20MA的模拟信号上，去掉A/D转换模块上的接地电阻，使信号回路一端接点，信号恢复正常。由此看来，在接地问题是非常值得关注的，在接地系统设计和施工中要认真考虑控制系统的干扰问题。

（二）选择电缆的正确敷设，回避干扰

为了减少动力电缆尤其发电设备、用电设备装置馈电电缆的辐射电磁干扰，不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类，分层敷设。严禁用同一电缆的不同导线同时转送电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敷设。实践证明，因电源引入差模干扰造成控制系统的故障情况很多。2004年在某变电站安装调试时，主变的油温温度计显示不对，在施工调试中油温传感器Pt100通过三线制连接到主控室的数字温度表显示正确，当主变投入试运行时，表计的温度值是无穷大，检查现场油温传感器Pt100和数字温度表完好无缺。后经分析认为，Pt100的信号线有段长度与主变控制电源电缆桥架平行敷设，由于电磁干扰，信号电缆进入了差模信号所至，重新放电缆避开控制电缆后，表计显示正常。

（三）滤波法

对于变化速度很慢的直流信号，可以在设备输入端加滤波电路，以使混杂于信号的干扰衰减至最小，但在实际施工中很少用。通常在工程设计和设备电路设计过程中就已经充分考虑到了。本人在宁德大唐600兆瓦发电厂施工时使用此法，大唐电厂发电机定子铁心温度是用T分度号的热电偶测温，通过补偿导线引入汽机房楼下夹层的前置器，然后通过前置器光缆接入DCS系统。在常温下温度显示正常，但在试运行中，有其中四支温度显示偏高。去现场用万用表量其毫伏值再换算成T分度量的温度值，其温度值均为正常值，后再用万用表交流电压档次测量前置器的输入端口发现有3～6伏的交流电压值，由于信号线受现场设备电磁干扰，直流信号迭加了交流分量，找四支220WF、16V的小电容并接在前置器输入端口，显示恢复正常。

三、结束语

经常采用的抗干扰措施还有隔离，也是通过阻止干扰回路的形成来抑制干扰。当然随着科学技术和工程实践的发展，还有许多的抗干扰措施。这里仅就在实际工程中经常采用的几种方法，希望能够给其他人在工程实际中提供一些参考。