仪表及控制系统接地

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1、仪表及控制系统接地叶向东　　摘要：结合仪表及控制系统接地的工作原理，根据有关规范，讨论了接地工程的设计方法和一些实际问题。　　关键词：仪表及控制系统；接地；接地连接；接地规范　　仪表及控制系统接地不是一个新的论题，很多问题早有结论，也有正确的设计方法。但在部分工程技术人员中，仍存在一些模糊概念和疑虑。接地的作用、接地的分类很多文献都讨论过，由不同的方法可以有不同的分类，都有道理，本文不再讨论。本文主要讨论接地设计怎么做，为什么。　　仪表及控制系统接地的目的主要有两个：一是为人身安全和电气设备的运行，包括保护接地、

2、本安接地、防静电接地和防雷接地等；二是为信号传输和抗干扰的工作接地。但二者又是相关的，不能截然分开。　　关于仪表系统接地，我国目前还没有制定相应的国家标准。但电气专业关于保护接地、防雷接地的国家标准中的有关规定，是可以参照执行的。　　IEC和ISA等国际组织的有关标准提供了很好的参考，特别是信息技术装置功能接地和保护接地通过等电位连接以及合用接地的规定，为设计人员提供了权威的、明确的工程设计依据。1　保护接地　　保护接地是为人身安全和电气设备安全而设置的接地(也称为安全接地)，仪表专业的保护接地与电气专业的保护接

3、地一样，属于低压配电系统接地，因此，应按电气专业的有关标准、规范和方法进行。例如：GBJ65-83《工业与民用电力装置的接地设计规范》等。　　对于低压配电系统接地，电气专业有一系列比较完善的设计、计算、试验、施工及验收的标准规范，对接地系统的各个环节都有较完整的理论、实验和方法，绝不是某个接地电阻值就可以概括的。　　仪表专业用电一般来自不间断电源UPS或电气专业的建筑物配电，大体可分为控制室用电和现场仪表用电。控制室用电一般采用TN-S系统(整个系统中的保护线和中线是分开的)［1］。现场仪表用电一般采用TT系统(

4、分散接地)。　　根据等电位连接原则，仪表用电的保护接地应当是电气接地系统。不但建筑物内实施等电位连接，石油化工装置一般还采用全装置等电位连接。　　接地工程应当按电气专业的标准规范和方法来设计。有的设计将UPS供电的仪表系统的保护接地分离出来单独设置接地系统，这是不适宜的。多数UPS的两路供电中的一路是不经过变压器隔离而直接切换输出的，这就不可能具备单独设置接地系统的条件。另外，建筑物内的其他配电系统(如照明配电、维修配电等)是电气专业的低压配电系统，并不是UPS出来的仪表电源。这样，在同一建筑物内有两个接地系统，

5、而且不能避免发生被同时接触的事件，这就违反了电气专业规范中“能同时触及的外露导电部分应接至同一接地系统”的配电系统接地规定。既无法实现两个接地系统的完全隔离，同时也无法实现建筑物内的等电位连接，形成不安全因素。2　仪表工作接地　　仪表及控制系统工作接地的目的是抗干扰，对此问题很多文献都论述得很清楚，从理论、实践及方法上都是正确的、可行的。本文不再重复。仪表及控制系统工作接地从工程上可分为屏蔽接地、仪表信号接地等。2.1　屏蔽接地　　仪表屏蔽接地分两种。一种是电缆保护管、电缆槽等接地。这类接地应与装置电气接地网相连

6、，属于等电位连接。另一种为信号屏蔽电缆接地，应根据信号源和接收仪表的不同情况采用不同接法。例如：常用的变送器内部电路多数是不接地的，因此信号屏蔽电缆一般在控制室一侧接地。信号屏蔽电缆接地应为单点接地。　　从屏蔽的作用可分为：电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽等，以便解决干扰问题。电场屏蔽即静电屏蔽，解决分布电容产生的干扰问题，采用高电导率的材料，应当接地。磁场屏蔽采用高磁导率的材料，要求磁路闭合，频率低时可不接地。电磁场屏蔽防各类电磁波辐射干扰，采用低阻材料，屏蔽体可接地也可不接地。2.2　仪表信号接地　　仪表信号接

7、地分隔离信号与非隔离信号。隔离信号一般可以不接地。这里的隔离应当是每一输入信号(或输出信号)的电路与其他输入信号(或输出信号)的电路是绝缘的，对地是绝缘的，其电源是独立的相互隔离的。　　非隔离信号通常以24VDC电源负极为参考点并接地。信号分配均以此为参考点。这种电路的共模抑制电压通常都很小，接地是消除此类干扰的主要措施。接地工程设计时应当注意避免设备工作时在地线上产生电压降，而对信号产生干扰。　　不同系列的常规仪表有不同的接地连接规定。这是因为常规仪表的二次仪表之间的信号传输比较复杂。例如：关于I系列仪表信号接

8、地，在《I系列电子式仪表系统设计指南》中有详细的叙述。　　仪表信号公共点接地、分散型控制系统(DCS)和可编程序控制器(PLC)的非隔离输入的接地等，均应从连接端子排或汇流条接到接地汇总板上。这实质上也是一种等电位连接。EK系列仪表是典型的公共接地仪表。仪表非隔离信号接地，虽然最终是与电气接地相连的，但不应直接与电气接地混接。仪表工作接地的连线应当采用多股铜芯绝缘电线，在