系統接地技術(shù)及應用

行業(yè)應用與交流《自動(dòng)化技術(shù)與應用》2015年第34卷第7期ndustrial Applications and Communications系統接地技術(shù)及應用張瑞妍,何龍(中石化濟南分公司,山東濟南250101)摘要:在自動(dòng)化儀表系統中,接地是一個(gè)非常重要的環(huán)節,接地的質(zhì)量關(guān)系到電氣設備和人身的安全,本文分析了工作接地、防雷接地和等電位接地的區別,重點(diǎn)介紹了儀表接地的方法和浪涌保護器的安裝。詳細的闡述了各種接地的作用和施工規范。關(guān)鍵詞:工作接地;防雷接地;浪涌保護器;施工規范中圖分類(lèi)號:TM72文獻標識碼:B文章編號:1003-7241(2015)07-0079-04The Technology and Application of GroundingZHANG Rui-yan, HE LongSinopec jinan branch company LTD, Jinan 250101 ChinaAbstract: In the Instrument system, grounding is a very important issue. The quality of grounding is directly related to the electricalequipment and the safety of person. This article analyzes the differences between working grounding, lightning surgeprotection and equipotential bonding, focuses on introducing the grounding methods and installation of surge protector. Thefunction and construction specifications of various grounding are descripted in detailKeywords: working grounding; lightning surge protection; surge protector construction specifications1引言備因絕緣損壞而漏電時(shí)電流迅速通過(guò)保護接地泄流,漏通常所說(shuō)的接地是為保證電器設備正常工作和人身電保護裝置或者空開(kāi)分閘,從而保證人身和設備的安全。安全而采取的一種用電安全措施,通過(guò)金屬導線(xiàn)與接地保護接地電阻值宜不大于49,最高不宜超過(guò)109。原裝置連接來(lái)實(shí)現,常用的有保護接地、工作接地、防雷則上高于36V供電都要求有保護接地。接地、屏蔽接地、防靜電接地等。接地裝置將漏電電流、靜電荷以及雷電電流等引入地下,從而避免人身觸電和3電源接地可能發(fā)生的火災、爆炸等事故。電源接地就是控制系統的直流電源的負端和地相連,形成一個(gè)穩定的參考電勢,用符號BGND表示。原2保護接地來(lái)的系統直流電源基本都是浮空的,但是電源的浮空帶保護接地又稱(chēng)為安全接地,是為人身安全和設備安來(lái)一系列的問(wèn)題,在SH-T3081-2003石油化工儀表全而設置的接地,用符號PE表示,電氣設備或者儀表接地設計規范中明確要求直流電源的負端必須接到本機及控制系統的外露導電部分,正常時(shí)不帶電,在故障或柜工作接地的匯流排上。工作接地再經(jīng)過(guò)接地總線(xiàn)回到非正常情況時(shí)可能帶危險電壓,這樣的設備均實(shí)施保護電氣的零點(diǎn)地。接地。也就是說(shuō)保護接地是為防止電氣設備的金屬外殼帶電危及人身安全而進(jìn)行的接地。用以保證當電氣設4屏蔽r儀表屏H中國煤化工CNMH(纜保護管、電纜槽等接地。這類(lèi)接地應與裝置電氣接地網(wǎng)相連,屬于等電收稿日期:2014-08-06Techniques of Automation &Applications 1 79《自動(dòng)化技術(shù)與應用》2015年第34卷第7期行業(yè)應用與交流Industrial Applications and Communications位連接。另一種是信號屏蔽電纜接地,應根據信號源和非正常情況,大電流經(jīng)過(guò)安全柵時(shí),安全柵發(fā)生“雪崩接收儀表的不同情況采用不同接法。當信號源接地時(shí),效應”,安全柵內部二極管反向導電,經(jīng)過(guò)安全柵的大信號電纜的屏蔽層應在信號源端接地,否則,信號電纜電流迅速對地釋放,確保大電流不會(huì )傳到帶有可燃性氣的屏蔽層均應在信號接收儀表一側接地?，F場(chǎng)儀表接線(xiàn)體的區域打起火花而發(fā)生爆炸。如圖1所示。所以安全箱兩側的電纜屏蔽層應在箱內用端子或其它連接方式連柵能正常工作的前提是有可靠的接地保護接地和工作接接屏蔽層。僅一端做等電位連接,另一端懸浮時(shí),只能地在匯入接地總板之前是絕緣的,也就是說(shuō)安全柵安裝防靜電感應,防不了磁場(chǎng)強度變化所感應產(chǎn)生的干擾電在控制機柜內,和控制柜之間應該用絕緣子連接。防止壓,如果要減少磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)產(chǎn)生的干擾電壓,應采用機柜外殼帶電時(shí),把工作地的零點(diǎn)電壓提高,導致系統由絕緣隔開(kāi)的雙層屏蔽,外屏蔽層應至少在兩端做等電工作不正常。在機柜內,安裝安全柵的導軌一般推薦用位連接,外屏蔽層構成接地連接環(huán)路,在干擾磁場(chǎng)和電兩根接地線(xiàn),確保安裝導軌良好的接地。磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應電流,降低源磁場(chǎng)的磁通,從而抵消干擾。通俗的講,就是如果是抗信號干擾,就采用電纜單use層屏蔽。在屏蔽接地中,由于接地兩端的電勢不一定完全相同,就會(huì )在屏蔽層產(chǎn)生電流,這種屏蔽層上的電流Ileak會(huì )對儀表傳輸信號帶來(lái)誤差,所以?xún)x表抗干擾信號采用ner一端接地。屏蔽層就可有效阻止控制電纜芯線(xiàn)與外界形成電容,因而控制電纜芯線(xiàn)不會(huì )因外界電場(chǎng)的變化而產(chǎn)生充放電等現象,可以有效防止靜電干擾。電纜屏蔽圖1安全柵工作原理圖層單點(diǎn)接地其目的是用以降低電磁干擾。而多點(diǎn)接地可C標準IEc60079-14《危險場(chǎng)所的電氣設備安裝》以防止雷電反擊。如果是抗雷擊則釆用雙層屏蔽,除了關(guān)于本質(zhì)安全電路的接地中規定:對于“沒(méi)有電氣隔離電纜橋架的多點(diǎn)接地外,電纜外層屏蔽線(xiàn)需要在機柜間的安全柵(例如齊納式安全柵)的接地端子應以最短的和現場(chǎng)兩端接地。防止雷電反擊和強電磁干擾的雙層屏可行的路徑接到等電位連接系統;對于TN-S系統,接蔽,一般接在保護接地上。用于防止信號干擾的一端屏到一個(gè)高度完整的接地點(diǎn),連接方式應保證這一點(diǎn)接到蔽接地接在儀表的工作地上主電源系統接地點(diǎn)之間的阻抗小于19?！眻D2為推薦的工廠(chǎng)儀表系統最優(yōu)接地方式,本安回5本安接地路在匯入工作接地總板之前和電源地、信號地是分開(kāi)本安接地是適用于爆炸環(huán)境獨有的接地,現場(chǎng)儀表、的。這種接法在國外一些工程上是嚴格遵守的,但是在齊納式安全柵和控制系統構成了本安回路。本安接地用國內,原來(lái)的施工大部分本安接地直接接到機柜的工作ISE表示。接地上,然后一起匯到工作接地總排,近年才開(kāi)始給本在石化行業(yè)中,儀表設備雖然自身不會(huì )產(chǎn)生超過(guò)標準安接地設置獨立的接地排。特別注意,齊納式安全柵要求的能量,但卻無(wú)法限制由于安全區的設備故障導致的在儀表機柜間的接地匯流條和機柜外殼是用絕緣子隔離大電流、高電壓輸入并產(chǎn)生危險的火花,因此要保證現場(chǎng)的,否則會(huì )導致齊納式安全柵本安接地和機柜保護接地的絕對安全必須為其回路中增加安全柵來(lái)限制能量。在機柜內部連接。這是危險的也是不允許的。儀表的本安全柵分為隔離式和齊納式兩種。隔離式安全柵采安回路接地、電源地、信號地和單層信號屏蔽地在機柜用隔離保護技術(shù),兩端浮空,不需要專(zhuān)門(mén)接地,而齊納間工作接地匯總板連接。式安全柵則根據其保護工作原理需要良好的接地系統。本安儀表配齊納式安全柵才形成一個(gè)完整的本安回路,6防雷接地安全柵從限制能量入手,可靠地將電路中的電壓和電流當雷擊中王士由洊的瞬時(shí)變化,電磁限制在一個(gè)允許的范圍內(一般是50mA以下),以保場(chǎng)的瞬間變中國煤化工附近的導體上(電CNMHG證電氣設備在非正常情況下所產(chǎn)生的電火花和熱效應不線(xiàn)、電纜及其立兩尋平,,廣生煙應勢(電壓或電流),至于引起周?chē)赡艽嬖诘奈ｋU氣體的爆炸田當機柜間此電勢或電流超過(guò)其設備所承受的范圍,設備就會(huì )損壞80 I Techniques of Automation& Applications行業(yè)應用與交流《自動(dòng)化技術(shù)與應用》2015年第34卷第7期Industrial Applications and Communications安全場(chǎng)所機柜配電盤(pán)危險場(chǎng)所浪涌保護安全柵‖lE中線(xiàn)現場(chǎng)儀表電源公共端江工作接地匯總板保護接地濃涌撰地籜本安地排本安接地導線(xiàn)推薦冗余的本安接地導線(xiàn)流接地導線(xiàn)接地極接地極系統圖2本安回路推薦接地方式電勢、電流、電磁脈沖會(huì )使信息系統設備受到干擾,輕備或系統所能承受的電壓范圍內,或將強大的雷電流泄者使其不能正常工作,重者會(huì )造成永久性損壞。浪涌也流入地,保護被保護的設備或系統不受沖擊而損壞。叫突波,就是超出正常電壓的瞬間過(guò)電壓。從本質(zhì)上講,浪涌保護器實(shí)際就是壓敏電阻,具有高通低阻的特浪涌就是發(fā)生在僅僅百萬(wàn)分之一秒內的一種劇烈脈沖的。性。當電網(wǎng)在不超過(guò)最大持續運行電壓的情況下運行時(shí)供電系統的浪涌來(lái)源分為外部(雷電原因)和內部(電兩個(gè)電極之間呈高阻狀態(tài)。如果電網(wǎng)因雷擊或者操作使器操作過(guò)電壓兩個(gè)電極之間的電壓超過(guò)點(diǎn)火電壓時(shí),間隙被擊穿,通防雷接地是防雷保護的重要環(huán)節,用符號LGND過(guò)弧光放電將過(guò)電壓能量釋放。沖擊波過(guò)后,電弧將被表示,它包括接地極、接地極互相之間的連線(xiàn),接地帶由分弧片和滅弧室組成的滅弧系統熄滅,恢復到高阻狀及各接地設備的接地引線(xiàn)等,從防雷及安全考慮,接地態(tài)用以保護系統同。系統的接地電阻越小越好,但過(guò)小的接地電阻要消耗大接地是浪涌保護器能起到保護電子設備的一個(gè)重要量的人力、財力。因此通常是在滿(mǎn)足跨步電壓,接觸電的環(huán)節,浪涌保護器只有在良好的接地前提下,才能把勢的情況下,達到國家用防雷規范規定的數值即可。雷擊產(chǎn)生的電涌泄放,以達到保護儀表系統不被損壞。般地段要求接地電阻值不大于10g,規范要求,雷擊浪涌保護器要有單獨的接地銅板,不能盡管有各種防雷措施,但是在供電線(xiàn)路上,信息系同工作接地、保護接地共用接地排。應通過(guò)導線(xiàn)直接連統傳輸線(xiàn)上,仍會(huì )發(fā)生電涌擊壞設備的事件,閃擊浪涌到接地總排上。接地線(xiàn)要求在25mm2~4mm2之間對電子系統設備可造成干擾效應、提前老化效應和毀壞并且浪涌保護器的接地線(xiàn)要求盡量短,要避免彎曲鋪設。效應。特別是連續運行的大型工廠(chǎng)的儀表設備。為了防浪涌保護器的接地電阻不大于1Ω。止雷擊損壞電子設備以及產(chǎn)生次生的安全事故,一般在特別要注意,大部分浪涌保護器是通過(guò)安裝底板接多雷區的儀表回路中安裝浪涌保護器地的。安裝浪涌保護器的導軌在機柜間絕對不能和機柜浪涌保護器( Surge Protection Device)是電子設備直接連接,也就是說(shuō)浪涌保護器的接地和機柜外殼要求雷電防護中不可缺少的一種裝置,過(guò)去常稱(chēng)為“避雷器”嚴格絕緣或“過(guò)電壓保護器”英文簡(jiǎn)寫(xiě)為SPD。浪涌保護器的作之間加絕緣YH中國煤化工,要在導軌和機柜CNMH可能近距離的引用是把竄入電力線(xiàn)、信號傳輸線(xiàn)的瞬時(shí)過(guò)電壓限制在設工作接地總排。如果浪涌保護器的接地和機柜連接,Techniques of Automation Applications 81《自動(dòng)化技術(shù)與應用》2015年第4卷第7期行業(yè)應用與交流Industrial Applications and Communications機柜直流電源+機柜直流電源[+浪涌保護器安全者儀表控制系信號線(xiàn)內屏線(xiàn)電氣接地極圖3浪涌保護器機柜間接地連接圖就會(huì )造成雷擊浪涌引到機柜上,強電流和高電勢可能會(huì )[3]李宏,楊萌.現場(chǎng)機柜間接地系統方案設計[J].《中給機柜內的電子設備造成損壞。圖3為浪涌保護器機柜國儀器儀表》2012,(:206208間接地連接圖[4]中華人民共和國行業(yè)標準.石油化工儀表接地設計規范[S].SH3081-1997:15-18浪涌保護器在安裝時(shí),應該安裝在安全柵之前,信[5]楊萬(wàn)國,汪波.自動(dòng)化儀表系統的接地方式[J].石油號通過(guò)浪涌保護器后進(jìn)入安全柵和系統,是串聯(lián)形式,工程建設;200404):27-31.有效的保護后路設備不被浪涌損壞。浪涌保護器安裝[6] Wiring Practices for Hazardous( Classified)在現場(chǎng)保護現場(chǎng)儀表時(shí),和現場(chǎng)儀表設備是并聯(lián)的,盡 cations Instrumentation Part I: Intrinsic SafetyIs].ISARP126-1995:5062量的靠近所保護的儀表設備。[7EK. SARAJA,方文,雷電保護的接地系統[J.高電壓技術(shù),1980,(4):15-187結束語(yǔ)[8]姜靜等,配網(wǎng)按地線(xiàn)安全檢測儀的研制[J].電測與儀接地是一項非常重要的工作,良好的接地是人身和表,2013,6):93設備安全的基礎,對于大型控制系統,沒(méi)有良好的接地就不會(huì )有控制系統的安全可靠運行。正確合理的選用浪涌保護器,會(huì )減少由于雷擊造成的重大損失參考文獻[1]何金良,電力系統接地技術(shù).科學(xué)出版社M].2007:368-376中國煤化工[2】]中華人民共和國國家標準.建筑物防雷設計規范[SHHCNMHGGB50057-94:29-35作者簡(jiǎn),,負責電氣技術(shù)82 I Techniques of Automation& Applications