仪表自控系统的接地工程设计

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1、仪表自控系统的接地工程设计　　摘要：文章阐述了仪表自控系统接地的分类及主要原则。参照相应标准规范，介绍了不同类型接地在工程中的实施方法。结合工程实际经验，就设计人员在接地工程设计中易出现的错误和注意事项给出了建议。　　?P键词：仪表接地；等电位连接；屏蔽；抗干扰　　接地是仪表自控系统工程设计的重要环节，合理的接地系统是仪表自控系统安全可靠运行和操作人员人身安全的保障。本文从设计人员的角度，通过对国标及行业规范的解读，结合工程经验，对仪表自控系统接地的工程设计方法及注意事项进行了阐述。　　1接地分类　　仪表自控系统接地按其作用分为安全

2、接地和工作接地两大类。安全接地用于保护人身安全和设备安全，其包括：保护接地、防静电接地、防雷接地。工作接地是为了保障仪表及控制系统的正常工作，其包括：回路接地、屏蔽接地和本安接地。　　1.1安全接地　　保护接地是将用电仪表及设备正常时不带电的金属部分用接地线与大地相连。当发生某些故障时，会造成这些正常时不带电的金属部分带危险电压，而保护接地线可以将这些危险电压迅速导入大地，避免人员触电和对用电设备造成损害。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。　　防静电接地是将带静电物体或有可能产生静电的物体通过接地线与大地相连，防止静电电流窜入仪表

3、及控制系统对人员和设备造成直接伤害和电磁干扰。　　防雷接地是将雷电产生的雷电浪涌通过接地线导入大地、防雷接地包含外部防雷接地和内部防雷接地。外部防雷由电气专业负责，不在本文讨论范围之内。内部防雷接地包括电缆屏蔽的接地、机柜的屏蔽接地、浪涌保护器的接地等，由自控仪表专业负责。　　1.2工作接地　　回路接地是指在自动化系统和计算机等电子设备中，非隔离的信号需要建立一个统一的信号参考点并做接地，通常为直流电源的公共端。　　屏蔽接地是将电缆的屏蔽层、排扰线、仪表的屏蔽接地端子做接地以消除电磁干扰。还有一种屏蔽接地指的是控制室建筑物内的钢筋、

4、金属门窗等连接起来，形成一个屏蔽网并接地，这种屏蔽接地由建筑专业负责。　　本安接地是指本质安全仪表在安全功能上需要接地的部件应做接地。安全栅是设置在本安电路与非本安电路之间的限流、限压装置，以防止非本安电路的危险能量窜入本安电路。安全栅主要分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅两种。齐纳式安全栅应做本安接地，隔离式安全栅不需要做本安接地。　　2接地原则　　自从我国引进和采用IEC接地标准，接地系统在概念和技术上发生了很大变化。以前的接地系统是否合格，以接地电阻值为准，现在侧重于接地结构兼顾接地电阻值，特别是从独立接地、联合接地到采用共用接地

5、网实现等电位连接方式的转变。图1为HG/T20513-2014《仪表系统接地设计规范》中接地连接示意图。　　2.1等电位连接　　等电位连接是将厂区内各种金属构件、金属设施、金属管道、金属设备等导电物体用导线或导体实现导电连接，使各物体之间具有近似相等的电位。等电位连接减少了系统内各金属部件和各系统之间的电位差。无论是从防雷的角度还是从减小控制系统的共模干扰来看，都是十分有益的。　　从图1可以看出，仪表自控系统在控制室内通过各接地线和接地汇流排来实现等电位连接。　　2.2共用接地装置　　仪表自控系统各接地部件实施等电位连接后，接地极的

6、设置有单独接地和共用接地两种方式。　　单独接地是将仪表自控系统的安全接地接入电气接地网，而工作接地则采用“独立的”“干净的”接地极与大地相连。独立接地要求仪表工作接地极与电气接地极之间保持足够的极间间隔，防止电气接地极上泄放大电流时对仪表接地极产生干扰，而工程实际中要找到足够的接地施工空间是很难的。另外，不同接地极所在的大地之间可能因地电位不均等形成地回路，使仪表自控系统引入干扰。　　共用接地是将仪表自控系统的接地极与电气接地极共用。由于实现了等电位连接，各接地系统及金属导体相对于接地极的基准电位是一致的，这样减少了进入仪表自控系统

7、的共模干扰。同时减少了接地极的数量，节省了设备和施工的费用。　　文献[1-4]都明确提出仪表自控系统的各接地部件采用等电位连接后与电气共用接地装置，国内外诸多大型石化项目都已证明采用此接地方式的仪表自控系统都能安全稳定工作。　　2.3分类汇总　　从图1可以看出，接地联结由接地汇流排、接地汇总板及接地线组成。工作接地汇流排通过接地分干线接至工作接地汇总板。保护接地汇流排通过接地分干线接至保护接地汇总板。工作接地在工作接地汇总板之前不应与保护接地混接。若工作接地和保护接地过早相连，容易将保护接地回路中的干扰引入工作接地回路，影响仪表自控

8、系统的正常运行。　　3接地方法　　3.1保护接地　　低于36V供电的现场仪表，可不做保护接地，但有可能与高于36V电压设备接触的除外。　　当安装在金属仪表盘柜上的仪表与已接地的金属仪表盘柜电气接触良好时，可不做保护接地。　　3.2防静