关于燃气发电机信号干扰故障分析

摘 要：本文针对索拉燃气轮发电机组在轮南电站的运行情况，关于控制信号的干扰引起机组的跳机事故做了较详细的描述，该现象及处理过程具有一定的代表性，对于排除燃机存在信号干扰方面有一定的借鉴意义。

关键词：信号干扰;接地电磁辐射;故障分析

1 概述

轮南电站现有索拉燃气轮机机组6台，均采用AB公司的PLC控制器进行信号处理，其传感器主要为爱默生公司旗下的各传感器，各传感器质量优良，不过在电厂调试、运行的几年中，出现过不同程度的信号干扰问题，影响机组的稳定运行。

企业中的用电安全一直是人们关注的问题，如果发电机等设备出现了信号干扰会威胁到设备的正常运行和安全程度，而PLC能够对企业整体用电系统进行控制，其运行方式和效果能够深刻影响到机组的安全，通过各项调查显示，PLC在引发系统故障方面占有较大比重。

2 存在问题

鉴于系统设计方面存在的差异，并受环境等外界因素的影响，电力系统中的电缆与信号的控制线要能够紧密结合在一起，有很多的电缆都会和信号控制线存在于一个电缆槽中。这样一来，如果电缆线中出现了强度非常大的电流或者是电压，就会直接反映在的信号线上面，一旦信号线产生了感应电流或者是感应电压就会严重干扰到数据测量时的精准度，严重的甚至会使PLC出现错误反映。影响到系统安全。

控制系统及其回路受到干扰，可能出现如下现象：

（1）机组停机状态仍然可能发生振动高报警或者其他报警。

（2）机组的受干扰的参数可能出现的频次很低，不过一旦出现机组很可能出现停车。

（3）机组的反馈参数明显不对，参数时好时坏，可能引起机组控制系统的状态发生变化（如英买的机组停机后润滑不能备用）。

（4）PLC在信息采集过程中会经常出现信息与实际系统数值不符的情况，并且，这种情况的出现没有特定的规律。

3 控制系统干扰的原因分析

3.1 信号线出现干扰的原因

控制系统中的信号干扰都要经过设备仪表，仪表中的电源线路的接入应用的是信号线。在一些发电站中，很多系统因为故障出现的突然断电现象或者是跳闸都是因为控制接线信号受到干扰引起的。并且PLC控制系统中的各种连接线大都是信号线，这些信号线能够有效接收到各类信息，但是同时也会受到一些外部信号的干扰。这种条件下造成的干扰原因为以下几种：首先是信号线受电磁辐射的干扰强;其次是信号传输的空间受到了电磁感应波的干扰，这种干扰是外部干扰的一种类型。

3.2 电磁辐射干扰

外部空间中电磁场主要存在以下几个方面：电力系统网络、电气设备故障、无线电路、雷达设备以及各种高频率设备在受高温出现的电磁场。由于存在高频电路中的电感、电容、电阻等因素不可以忽略，当这些元件中流过电流其周围就会产生磁场，这就是电磁辐射源的形成。电磁辐射是将能量以电磁波形式由源发射到空间并以电磁波形式在空间传播，通常称为辐射干扰，它可能引起装置、设备或系统性能降低或对物质产生损害作用，电磁干扰其分布极为复杂。解决电磁干扰的三种对策就是1.滤波，2.接地，3.屏蔽。

3.3 电源的干扰问题

在一些自动化控制系统中，因为电源信号受到干扰而出现的系统故障也是非常常见的。目前发电队PLC的电源均由蓄电池组稳定向PLC供应的24V直流电源，在PLC的控制柜内其他仪表及传感器等元件主要有5V，24V和120V直流电源，相对上面两种干扰来说，电源的干扰的影响在电站控制系统中很小。

3.4 不规范接地系统的干扰

很多接地系统都存在接地不规范现象，由此会增加系统受信号干扰的几率，并会致使PLC因为信号干扰不能够正常运行。PLC主要控制的接地线有系统用地、交流用地以及各类保护用地等。如果PLC中的接线出现了不同程度错乱，信号干扰就会以不同的电位存在不同的误差，误差主要表现在电位差的不同方面。电位差出现了差异，就会使电流出现环路，使系统无法正常工作。

还有一方面，系统中的电流屏蔽层或者是线路的接地会突然出现闭合，一旦形成了闭合形式的环路，磁场就会发生相应的改变，极易导致屏蔽层中出现过多的感应电流，并且，受过多电流的侵入，屏蔽层和系统线路出现了结合，使系统回路受到干扰。如果系统中的线路出现了接地混乱，在接线的地面上就会形成不等的电位，最终使PLC逻辑出现干扰，无法正常工作。

4 防信号干扰的手段

4.1 防止电力/信号电缆敷设在一起

信号线与系统动力电源线要避免出现平行走线或者是交叉形式的走线。如果线路配线鉴于空间的原因过长，电压产生的感应会非常明显，也会非常大，在这种情况下，为了降低过大的电压，可以应用继电器进行转换;也可以接入涌浪吸收器;在条件允许的状况下也可以适当的改变输入方式，将交流电的输入改成直接输入。

4.2 禁止信号电缆杂乱布设

在进行信号的输入过程中需要应用一定数量的电缆，但是需要注意的是交流信号的输入或者是输出不能应用同一根电缆;在进行长距离的信号输入或者是配电过程中，输入或者是输出的信号线要应用不同的电缆;此外，高压电或者是大电流的动力线也要分开进行配线;长距离进行配线时，信号线中的输出线与各种高压线路或者是电流大的线路要分开布设;如果距离超过了200米，配线时则应使用继电器进行一下中转;对于集成电路或者是一些晶体结构的线路，则应使用屏蔽电缆，接地部位为控制器。

4.3 规范接地

接地要确保规范主要是为了做好以下几方面工作：首先是确保电气设备的安全，为了减少干扰的出现，要做好传感器的保护。将保护接地与信号接地完全分开，在以前出现的信号干扰的现象中，发现部分仪表接线的接地端与电气接地端混淆连接在一起，当电气接地瞬间带电时，与仪表接地形成回路，造成信号干扰，因此规范接地也是防止控制信号干扰的一个重要的方面。

5 结束语

对于燃机信号干扰的分析与故障排除是一个十分复杂的问题，仪表控制信号容易受到干扰。因此在电站的仪表控制设计的过程中，应该综合采用合理有效地抑制干扰的措施，保障良好的抗干扰的性能，保证燃气发电设备安全高效运行。

参考文献：

[l]姜伟，赵士杭等著.燃气轮机原理、结构与应用（上下册）[M].北京：科学出版社，2002.

[2]林国荣著.电磁干扰及控制[M].电子工业出版社，2003.

[3]何宏等著.电磁兼容与电磁干扰[M].国防工业出版社，2007.

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