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技術(shù)文章
自動化儀表為什么要接地及范圍分類和方法
閱讀次數(shù)：909 發(fā)布時間：2019/10/11 9:48:02
從工程設(shè)計的角度出發(fā)，按保護(hù)接地、工作接地（儀表信號回路接地、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。
下面來分析下各種自動化儀表接地分類和方法
自動化儀表接地分類
1、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。
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、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。
控制室的儀表自控設(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)識顏色為綠色。
2、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。儀表信號分隔離信號與非隔離信號，接地的方式和原則不一樣。
2.1信號回路接地
在非隔離的信號系統(tǒng)中，應(yīng)建立一個統(tǒng)一的信號參考點(diǎn)。即進(jìn)行信號回路接地。通常為直流電源的負(fù)極接地。使用非隔離的信號系統(tǒng)是在設(shè)計中一般的首選方法。在運(yùn)行時，系統(tǒng)受到干擾的情況極其少見。
在隔離的信號系統(tǒng)中，隔離信號可不接地。這里指的隔離是每一個輸入/輸出信號與其他輸入輸出信號的電路是絕緣的。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)識為黃/綠線。
2.2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線路感應(yīng)出高電壓。
現(xiàn)場接線箱內(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)識為黃/綠線。
2.3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)電源故障時能夠?qū)ξｋU場所進(jìn)行保護(hù)）。其匯流排或?qū)к壸鞅景步拥亍?/p>
在控制內(nèi)應(yīng)設(shè)置本安接地匯流排。
接地線顏色標(biāo)識為蘭/綠線。
2.4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，所以僅規(guī)定了儀表防雷接地的內(nèi)容。
自動化儀表接地方法
1、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。
2、工作接地
信號及屏蔽接地匯流排、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，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實(shí)現(xiàn)對危險場所的保護(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。
3、防靜電接地
靜電放電的特點(diǎn)是高電壓、小電流、時間短。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)體對地的泄放電阻通常是104～106Ω數(shù)量級的，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100Ω。并且，防靜電接地應(yīng)與其它接地系統(tǒng)共用接地裝置。
4、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)防雷工程的一個組成部分，僅對儀表及控制系統(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。
接地系統(tǒng)術(shù)語
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，稱為接地總干線（電氣專業(yè)稱為接地總線）。
總接地板：為了方便連接工作接地匯總板、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。
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，也可以合用。
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4Ω。
接地裝置的接地電阻的數(shù)值等于接地裝置對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算出的電阻稱為主頻接地電阻。
GB50057《建筑物防雷設(shè)計規(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10Ω。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。
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