第13節(jié)儀表接地

1、第十三節(jié) 接 地一、范圍從工程設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，按保護(hù)接地、工作接地（儀表信號(hào)回路接地、本質(zhì)安全系統(tǒng)接地、屏蔽接地）、防靜電接地和防雷接地等分類進(jìn)行規(guī)定。在接地方法上參照了國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范，規(guī)定了儀表及控制系統(tǒng)接地與電氣專業(yè)的低壓配電系統(tǒng)接地合一，儀表及控制系統(tǒng)的保護(hù)接地、儀表信號(hào)回路接地，屏蔽接地、本質(zhì)安全系統(tǒng)接地、防靜電接地和防雷接地共用接地裝置。二、接地分類21保護(hù)接地儀表及控制系統(tǒng)的保護(hù)接地與電氣專業(yè)的保護(hù)接地的定義和概念是相同的，所以有關(guān)規(guī)定應(yīng)當(dāng)是統(tǒng)一的，應(yīng)當(dāng)按電氣專業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常需要做接地的自控設(shè)備如：儀表盤、儀表柜、儀表箱、DCS/PLC/EDS的機(jī)柜和操作站、

2、儀表供電設(shè)備、電纜橋架、穿線管、接線盒及鎧裝電纜的鎧裝層，以及控制室內(nèi)的防靜電地板。一般來講，使用DC24V為電源的現(xiàn)場儀表、變送器等無特殊要求的可不作保護(hù)接地。保護(hù)接地的方法現(xiàn)場儀表橋架、穿線管應(yīng)每隔30m用接地線與已接地的金屬構(gòu)件相連。特別要指出的是，現(xiàn)場接地絕不能利用儲(chǔ)存、輸送可燃性介質(zhì)的金屬設(shè)備、管道以及與之相連的金屬構(gòu)件進(jìn)行接地?？刂剖业膬x表自控設(shè)備、機(jī)柜、儀表盤等應(yīng)單獨(dú)設(shè)置保護(hù)接地匯流排。其接地體可與電力系統(tǒng)的接地體共用。儀表保護(hù)接地連接線標(biāo)識(shí)顏色為綠色。22工作接地儀表及控制系統(tǒng)工作接地不適用于儀表及控制系統(tǒng)內(nèi)部的電路板的接地。正確的接地是消除干擾的重要措施。儀表信號(hào)分隔離信號(hào)與

3、非隔離信號(hào)，接地的方式和原則不一樣。1、 信號(hào)回路接地在非隔離的信號(hào)系統(tǒng)中，應(yīng)建立一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)參考點(diǎn)。即進(jìn)行信號(hào)回路接地。通常為直流電源的負(fù)極接地。使用非隔離的信號(hào)系統(tǒng)是在設(shè)計(jì)中一般的首選方法。在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)受到干擾的情況極其少見。在隔離的信號(hào)系統(tǒng)中，隔離信號(hào)可不接地。這里指的隔離是每一個(gè)輸入/輸出信號(hào)與其他輸入輸出信號(hào)的電路是絕緣的。做到電源獨(dú)立、相互隔離、參考點(diǎn)浮空。在回路較多的系統(tǒng)，不要輕易使用這種方法。接地線顏色標(biāo)識(shí)為黃/綠線。2、 屏蔽接地電纜的屏蔽層、排擾線應(yīng)作屏蔽接地。在強(qiáng)雷擊區(qū)，室外架空不帶屏蔽的普通多芯電纜，備用芯應(yīng)屏蔽接地。主要是為了避免雷電在信號(hào)線路感應(yīng)出高電壓。現(xiàn)場接

4、線箱內(nèi)，端子兩側(cè)的電纜屏蔽線應(yīng)在箱內(nèi)進(jìn)行跨接。同一信號(hào)回路，同一屏蔽層應(yīng)該單點(diǎn)接地。一般屏蔽接地應(yīng)在控制室一側(cè)接地。接地線顏色標(biāo)識(shí)為黃/綠線。3、 本質(zhì)安全接地本質(zhì)安全系統(tǒng)接地通常討論的是齊納式安全柵接地。從電氣接線上，齊納式安全柵的本質(zhì)安全系統(tǒng)接地與儀表信號(hào)回路接地是分不開的。但本安系統(tǒng)接地的工作原理和作用與儀表工作接地不同，類似于設(shè)備保護(hù)接地。齊納安全柵的匯流排必須與直流電源公共端相連（主要是保證當(dāng)電源故障時(shí)能夠?qū)ξｋU(xiǎn)場所進(jìn)行保護(hù)）。其匯流排或?qū)к壸鞅景步拥亍Ｔ诳刂苾?nèi)應(yīng)設(shè)置本安接地匯流排。接地線顏色標(biāo)識(shí)為蘭/綠線。4、防雷接地儀表供電系統(tǒng)的防雷保護(hù)及接地連接由電氣專業(yè)按有關(guān)規(guī)定實(shí)施，所以僅

5、規(guī)定了儀表防雷接地的內(nèi)容。三、接地方法31保護(hù)接地儀表及控制系統(tǒng)的保護(hù)接地屬于低壓配電系統(tǒng)接地，所以應(yīng)按電氣專業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和方法進(jìn)行，并應(yīng)接入電氣專業(yè)的低壓配電系統(tǒng)接地網(wǎng)，即等電位共用接地網(wǎng)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范，“等電位連接（Equipotential bonding）”的定義為：將分開的設(shè)備、諸導(dǎo)電物體用導(dǎo)體或電涌保護(hù)器連接起來以使各設(shè)備、物體之間的電位相等。32 工作接地信號(hào)及屏蔽接地匯流排、本安接地匯流排通過各自的接地線接至工作接地匯流排。九十年代以來，一些相關(guān)規(guī)定都明確指出，當(dāng)電氣專業(yè)把建筑物、裝置的金屬支撐、鋼結(jié)構(gòu)、金屬管道、屋頂架構(gòu)等全部接地

6、后，儀表工作接地可與電氣專業(yè)合用接地裝置。這樣可減小雷擊傷害，降低干擾。當(dāng)電氣專業(yè)未作這種接地連接時(shí)，儀表工作接地應(yīng)采用單獨(dú)接地體接地。接地體應(yīng)與電氣接地體不小于5m的距離。接地電阻應(yīng)不大于4歐姆。雖然工作接地和保護(hù)接地最終是連接在一起的，但這兩類接地應(yīng)分別連接匯總，不應(yīng)混接。為使安全柵能在交流電源故障時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)場所的保護(hù)功能，安全柵接地又必須與交流供電的中線相連。這就決定了安全柵接地最終應(yīng)是電氣系統(tǒng)接地。安全柵接地匯流排與交流供電的中線起始點(diǎn)相連的最簡單可靠的方法是用導(dǎo)線連接。33防靜電接地靜電放電的特點(diǎn)是高電壓、小電流、時(shí)間短。抑制或消除靜電放電應(yīng)采取多種措施，除盡量避免產(chǎn)生靜電外，及時(shí)

7、泄放靜電是有效手段之一。儀表及控制系統(tǒng)的防靜電接地比較簡單，靜電導(dǎo)體對(duì)地的泄放電阻通常是104106數(shù)量級(jí)的，所以，很多相應(yīng)的規(guī)范、資料規(guī)定用于防靜電接地的電阻為100。并且，防靜電接地應(yīng)與其它接地系統(tǒng)共用接地裝置。34 防雷接地儀表及控制系統(tǒng)防雷接地僅是儀表及控制系統(tǒng)防雷工程的一個(gè)組成部分，僅對(duì)儀表及控制系統(tǒng)防雷接地作出一般規(guī)定。國家標(biāo)準(zhǔn)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范提供了很好的依據(jù)和參考，規(guī)定了防直擊雷、防雷電感應(yīng)和防雷電波侵入。四、接地系統(tǒng)有關(guān)術(shù)語和定義如下：接地極或地體：埋入地中直接與大地接觸并與大地形成電氣連接的金屬導(dǎo)體，稱為接地極或地體。接地總干線：用來連接接地極與總接地板的導(dǎo)體

8、，稱為接地總干線（電氣專業(yè)稱為接地總線）?？偨拥匕澹簽榱朔奖氵B接工作接地匯總板、保護(hù)接地匯總板等和接地總干線而設(shè)置的金屬板，稱為總接地板（電氣專業(yè)稱為總接地端子、接地母排）。保護(hù)接地匯總板：為便于連接保護(hù)接地干線等而設(shè)置的金屬板，稱為保護(hù)接地匯總板。工作接地匯總板：為便于連接工作接地干線而設(shè)置的金屬板，稱為工作接地匯總板。接地干線：用于連接多個(gè)同類接地匯流排、各需接地的設(shè)備與接地匯總板的導(dǎo)線，稱為接地干線。接地干線也用于連接總接地板與工作接地匯總板或保護(hù)接地匯總板。五、接地連接方法儀表及控制系統(tǒng)的接地連接采用分類匯總，最終連接的方式。根據(jù)具體應(yīng)用情況，保護(hù)接地匯總板和總接地板可以分別設(shè)置，也可

9、以合用。六、接地電阻儀表及控制系統(tǒng)的接地電阻為電氣專業(yè)的低壓配電系統(tǒng)接地裝置的接地電阻，應(yīng)根據(jù)電氣專業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范確定，一般情況，不應(yīng)大于4。接地裝置的接地電阻的數(shù)值等于接地裝置對(duì)地電壓與通過接地極流入地中電流的比值。按通過接地極的工頻交流電流計(jì)算出的電阻稱為主頻接地電阻。GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了防雷接地的接地電阻為沖擊接地電阻，規(guī)定的典型值為不大于10。根據(jù)GB50057規(guī)定：防雷電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置共用。舉例：DCS的接地DCS合理、可靠的系統(tǒng)接地，是DCS系統(tǒng)非常重要的內(nèi)容。為了保證DCS系統(tǒng)的監(jiān)測控制精度和安全、可靠運(yùn)行，必須對(duì)系統(tǒng)接地方式、接地要求、信號(hào)

10、屏蔽、接地線截面選擇、接地極布置等方面，進(jìn)行認(rèn)真統(tǒng)籌考慮。一、 DCS系統(tǒng)接地的基本要求DCS系統(tǒng)接地是為了保證當(dāng)進(jìn)入DCS系統(tǒng)的信號(hào)、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時(shí)，有效的接地系統(tǒng)能承受過載電流并可以迅速將過載電流導(dǎo)入大地。接地系統(tǒng)能夠?yàn)镈CS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個(gè)控制系統(tǒng)提供公共信號(hào)參考點(diǎn)（即參考零電位）。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問題時(shí)(接地電阻過大，多點(diǎn)接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設(shè)備相接觸等)，會(huì)造成人員的觸電傷害及設(shè)備的損壞，據(jù)了解，有些DCS系統(tǒng)經(jīng)常“死機(jī)” (或不明原因的“死機(jī)”)，大多是因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)不良或存在問題所引起的。因此，完善、可靠、正確的接地，

11、是DCS系統(tǒng)能夠安全、可靠和良好運(yùn)行的關(guān)鍵。二、 DCS接地分類在一般情況下，DCS控制系統(tǒng)需要兩種接地：保護(hù)地和工作地（邏輯地、屏蔽地等）。對(duì)于裝有安全柵防爆措施的系統(tǒng)如化工行業(yè)所用的系統(tǒng)，還要求有本安地。1、保護(hù)地（CG，Cabinet Grounding） 是為了防止設(shè)備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護(hù)措施。DCS系統(tǒng)所有的操作員機(jī)柜、現(xiàn)場控制站機(jī)柜、打印機(jī)、端子柜等均應(yīng)接保護(hù)地。保護(hù)地應(yīng)接至廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng)，接地電阻小于4。2、邏輯地：也叫機(jī)器邏輯地、主機(jī)電源地，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部的邏輯電平負(fù)端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負(fù)5伏、正負(fù)12

12、伏的負(fù)端。需要接入公共接地極。3、屏蔽地（AG，Analog Grounding） 也叫模擬地，它可以把現(xiàn)場信號(hào)傳輸時(shí)所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號(hào)精度。DCS系統(tǒng)中信號(hào)電纜的屏蔽層應(yīng)做屏蔽接地。線纜屏蔽層必須一端接地，防止形成閉合回路干擾。鎧裝電纜的金屬鎧不應(yīng)作為屏蔽保護(hù)接地，必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。4、本安地 應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，接地電阻4。本安地的接地系統(tǒng)應(yīng)保持獨(dú)立，與廠區(qū)電氣地網(wǎng)或其它儀表系統(tǒng)接地網(wǎng)的距離應(yīng)在5m以上。三、 DCS系統(tǒng)接地方式1、利用電氣接地網(wǎng)作為DCS接地網(wǎng)，即與電氣接地網(wǎng)共地；2、設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨(dú)立的接地網(wǎng)；3、

13、設(shè)DCS專用接地網(wǎng)，經(jīng)接地線、再接至電氣接地網(wǎng)；由于第三種接地方式與第二種接地方式有較多相同處，過去，計(jì)算機(jī)或DCS系統(tǒng)曾經(jīng)較多的采用過專用的接地網(wǎng)。但這種接地方式存在的缺點(diǎn)是：占地面積太大，投資高，電纜及接地網(wǎng)鋼材耗量大，距廠房有相當(dāng)?shù)木嚯x(因不易在廠房內(nèi)找到合適的位置)，管理、維護(hù)、測量及查找接地極和接地線不方便，且效果不甚良好。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行表明，設(shè)置專用的DCS接地網(wǎng)是既困難又不安全的。四、 對(duì)公共接地極（網(wǎng)）的要求1、當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)對(duì)地分布電阻4時(shí)，可將廠區(qū)電氣接地網(wǎng)當(dāng)著DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。2、當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時(shí)，應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，即為DCS系統(tǒng)的公共接

14、地極（網(wǎng)）。3、沒有本安地接入的公共接地極（網(wǎng)）的對(duì)地分布電阻小于4歐姆；有本安地的小于1歐姆。接地總干線的線路阻抗小于0.1歐姆。4、接地極周圍15米內(nèi)無避雷地的接入點(diǎn)，8米內(nèi)無 30KW 以上的高低壓用電設(shè)備外殼的接入點(diǎn)。當(dāng)現(xiàn)場無法滿足該條件時(shí)，防雷保護(hù)地通過避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網(wǎng)搭接在一起，二者應(yīng)距離10米以上。五、DCS系統(tǒng)的接地原則1、DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置1.1 操作臺(tái)、打印臺(tái)、服務(wù)器柜：設(shè)有保護(hù)地螺釘。1.2 繼電器柜、UPS柜、配電柜：設(shè)有保護(hù)地螺釘。1.3 DCS的I/O機(jī)柜：設(shè)有屏蔽接地匯流排，保

15、護(hù)地螺釘。系統(tǒng)地(+24V地)懸浮。1.4 儀表柜、手操盤臺(tái)：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，保護(hù)地螺釘。1.5 安全柵柜：設(shè)有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護(hù)地螺釘。2、信號(hào)屏蔽及其接地根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求，計(jì)算機(jī)或 DCS系統(tǒng)信號(hào)電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應(yīng)符合下列規(guī)定：2.1當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí)，屏蔽層應(yīng)在計(jì)算機(jī)側(cè)接地；2.2當(dāng)信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地；2.3當(dāng)放大器浮空時(shí)，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地(當(dāng)信號(hào)源接地時(shí)，接信號(hào)地。當(dāng)信號(hào)源浮空時(shí)接現(xiàn)場地)。2.4當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分?jǐn)嗷蚝喜r(shí)，應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。六、DCS系

16、統(tǒng)接地降低土壤電阻率的方法1 改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu)。在接地體周圍的土壤23m范圍內(nèi)，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質(zhì)，如木炭、焦碳煤渣或礦渣等，該法可使土壤電阻率降低到原來的1/51/10。2 用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實(shí)。木炭和細(xì)摻勻?yàn)橐粚?，約1015cm厚，再鋪23cm的食鹽，共58層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/31/5。但食鹽日久會(huì)隨流水流失，一般超過兩年就要補(bǔ)充一次。3 用長效化學(xué)降阻劑。用長效化學(xué)降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。七、DCS系統(tǒng)接地材料及要求1接地體與接地網(wǎng)干線的材料要求接地體和接地網(wǎng)干線所用鋼材規(guī)格可按下表選用，若

17、接地電阻滿足不了要求時(shí)，也可選用銅材。如果接地體和接地網(wǎng)干線安裝在腐蝕性較強(qiáng)的場所，應(yīng)根據(jù)腐蝕的性質(zhì)采取熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或適當(dāng)加大截面。2接地連線要求DCS系統(tǒng)的保護(hù)地和屏蔽地連線應(yīng)使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區(qū)電氣專用接地網(wǎng)或接地體上。當(dāng)接地連線距離較長、DCS系統(tǒng)對(duì)接地電阻要求較高或接地干線分接的支線數(shù)量較多時(shí)，宜選用表中截面較大的電線電纜。八、現(xiàn)場接地常用注意事項(xiàng)1.現(xiàn)場控制站：接地螺絲因機(jī)柜本體與底座間有膠皮形成絕緣，屏蔽地匯流排與底座間絕緣，現(xiàn)場控制站必須按規(guī)定做好接地處理。即分別接至現(xiàn)場控制站接地匯流排上。I/O柜的電源地與UPS的電源地必須接至同一個(gè)地，保證等電位。2.

18、現(xiàn)場控制站：操作員站、工程師站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器主機(jī)、系統(tǒng)顯示器等采用外殼接地或直接將電源地線連接至電氣接地網(wǎng)。3.I/O模件：模擬量模件的40端即直流24伏的負(fù)端接至邏輯地匯流排上，邏輯地匯流排接至屏蔽地，再接入總接地匯流排。4.現(xiàn)場控制站的保護(hù)地應(yīng)從機(jī)柜下方的接地螺釘接至接地分干線, 現(xiàn)場控制站的屏蔽地應(yīng)從接地匯流排接至公共連接板。5.接地系統(tǒng)的電阻必須進(jìn)行測試，以保證接地能滿足控制系統(tǒng)制造商的要求。九、接地的施工規(guī)范要求1 用電儀表的外殼、儀表盤、柜、箱、盒和電纜槽 、保護(hù)管、支架、底座等正常不帶電的金屬部分，由于絕緣破壞而有可能帶危險(xiǎn)電壓者，均應(yīng)做保護(hù)接地。對(duì)于供電電壓不高

19、于36V的就地儀表、開關(guān)等，當(dāng)設(shè)計(jì)文件無特殊要求時(shí)，可不做保護(hù)接地。2 在非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的金屬盤、板上安裝的按扭、信號(hào)燈、繼電器等小型低壓電器的金屬外殼，當(dāng)與已接地金屬盤、板接觸良好時(shí)，可不做保護(hù)接地。3 儀表保護(hù)接地系統(tǒng)應(yīng)接到電氣工程低壓電氣設(shè)備的保護(hù)接地網(wǎng)上，連接應(yīng)牢固可靠，不應(yīng)串聯(lián)接地。4 保護(hù)接地的接地電阻值,應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定。5 在建筑物上安裝的電纜槽及電纜保護(hù)管，可重復(fù)接地。6 儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)做工作接地，工作接地包括信號(hào)回路接地和屏蔽接地，以及特殊要求的本質(zhì)安全電路接地，接地系統(tǒng)的連接方式和接地電阻值應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定。7 儀表及控制系統(tǒng)的信號(hào)回路接地、屏蔽接地應(yīng)共用接地裝置。

20、8 各儀表回路只應(yīng)有一個(gè)信號(hào)回路接地點(diǎn)，除非使用隔離器將兩個(gè)接地點(diǎn)之間的直流信號(hào)回路隔離開。9 信號(hào)回路的接地點(diǎn)應(yīng)在顯示儀表側(cè)，當(dāng)采用接地型熱電偶和檢測元件已接地的儀表時(shí)，不應(yīng)再在顯示儀表側(cè)接地。10 儀表電纜電線的屏蔽層，應(yīng)在控制室儀表盤柜側(cè)接地，同一回路的屏蔽層應(yīng)具有可靠的電氣連續(xù)性，不應(yīng)浮空或重復(fù)接地，不應(yīng)再在顯示儀表策接地。現(xiàn)場儀表端電纜的屏蔽層不得露出保護(hù)層外。11 當(dāng)有防干擾要求時(shí)，多芯電纜中的備用芯線應(yīng)在一點(diǎn)接地，屏蔽電纜的備用芯線與電纜屏蔽層，應(yīng)在同一側(cè)接地。12 儀表盤、柜、箱內(nèi)各回路的各類接地，應(yīng)分別由各自的接地支線引至接地匯流排或接地端子板，由接地匯流排或接地端子板引出接地干線，再與接地總干線和接地極相連。各接地支線、匯流排或接地端子板之間在非連接處應(yīng)彼此絕緣。13 接地系統(tǒng)的連接應(yīng)使用銅芯絕緣電線或電纜