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 关于西门子PLC的接地和交直流共地的探讨

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楼主    2022-11-22 09:13:13
主题:关于西门子PLC的接地和交直流共地的探讨

关于彭州6 平台损毁安全装置的分析

近一段时间,油服机械厂对已经完成的局科技项目《二层台防碰安全装置》进行了安装;就安装过程

中出现的问题和发生的一些意外,认真取证,总结分析,现作一汇总,提报给相关单位,希望引起重视;

一、顶驱使用中的孤岛电力供给模式和顶驱PLC 交/直流共地的问题;在安装中,发现各个井队使用的顶驱

设备(景宏/天意),在司钻房里PLC 从站(ET200)防静电接地金属板没有拉起,这样就造成了交/直流

共地的故障隐患。一般的我们认为:交流和直流电源的属性不同,不可共地!在油田井架设备及其附

属装置运行时,电气系统存在的杂散电流、杂散电势势必影响井场电气系统;这是一个隐形的故障点,

不像短路电流反应剧烈;系统内设备随着使用时间的延伸,顶驱模块就会出现电涌击穿的可能,损毁

设备;顶驱系统应当是遵循交直流分离的供电模式(直流悬浮,标准参考IEC 61140 相关章节);

二、顶驱装置在井场电气系统中,由于电压等级的关系,处于一种孤岛运行的模式(IT 电力制式),中性点

是不接地的,所有和顶驱控制系统相关联的供电设备,电源必须取自孤岛运行系统本身,也就是不得

使用外部另加的电源,以免造成电气差模浪涌窜入控制系统,损毁设备;

三、井场接地环网的构成,必须是在钻前布置,统一规划。在彭州6 平台,供电模式缺乏统一规划,造成

70139 钻机二层台安全装置安装一周左右,设备即损毁CPU。

据此我们分析:究其根本原因在于过往的知识和认知出现了很大的偏差。国内不管是大专教材、

教科书范本和工业化实施标准/设计规范,还是基层操作员工,都是简单地认为发电机/变压器中性点是

无电流、无危险性电压出现,所以在工程实施中,不太重视中性点的设计/施工,以至于很多出现的事

故都没有向着中性点漂移和接地不良等因素考虑,只有在一些个较大事故的发生后,才不愿意地往中

性点上分析;这一理论的建立,需要梳理电击防护、继电保护、系统谐波等知识;

近年来随着电气系统场理论和电气系统工程的发展,大量的电气工程研究和实践发现:电气网络

的构成,在中性点接地系统中,中性点是一个电气供电质量必须考量的关注点,原因有:

1、 在彭州6 平台,平台使用外电,运行模式为一对一的TT 模式,各自独立。但是,由于管网布置紧

密,彼此无法完全物理隔离,供电半径很短,一台变压器中性点必然和另一台变压器中性点有阻抗

电气连接(虽然表观没有物理连接),在电气系统全部运行时,存在着共模、差模浪涌电流,特别

是雷雨季节,还有雷击接地的反击穿浪涌电流(等电位连接体的梯度电压存在);

2、 即使这样的供电模式,也造成了另外一种供电模式的出现,即多台变压器的并列运行,然而现在井

场的供电装置组合方式,并不满足变压器并列运行的条件(电压等级、频率、短路阻抗百分比、变

压器容量差值比),还需要考虑接地阻抗是否一致(即共一点),输出电力桥架的阻抗一致性等等要

素;

3、 现场使用的移动式供电变压器各项电气整定值是否符合要求,特别是变压器中性点的零序电流整定

值是否过大等等;

4、 一个井场标准的电气系统,如图,

主要目的:控制井场杂散电势走向,汇集于系统一点接地;

避免接地系统对测井装置的干扰和影响;

测井装置

依照井场变压器容量计算,接地阻值≤1Ω;

套管

井场电力变压器/发电机

固控/绞车/泵/司钻

井场杂散电势走向

5、错误井场接地布置:这种破坏供电制式,临时接地形式的多点接地,由于接地阻值的变化,造成中

性点漂移,直接影响测井参数的采集;其原理可以用漏电时的跨步电压原理解释;

测井装置

套管

井场电力变压器/发电机

固控/绞车/泵/司钻

四、在顶驱装置的控制系统电源输入端口,推荐一种防浪涌接线方式;如图示:

其原理为:采用两级释放接线,本地带有漏电保护等措施;当本级释放回路的第一级开始释放

雷击能量时,电路相当于短路,触发上一级保护启动,当上一级保护拒动或延时时,本级SPD 接地,

释放雷击能量,由于本级电路带有漏电保护,相当于又短路又漏电,双重作用起效;由于SPD 常态

时有相当大的阻抗,对于井场电气设备运行产生的杂散电流、杂散电势具备物理隔离的功能,消除

了反向电击击穿的可能;

综述,以上分析只是我们对于设备损毁后的表观分析,受条件限制没有进一步查验设备的具体

参数,难免有遗漏!不足之处,望斧正!

中石化西南石油机械厂技术中心





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