齊京華 徐戰(zhàn)濤

中核工程咨詢有限公司 北京 100071

根據(jù)儀表及控制系統(tǒng)接地的目的，介紹了保護(hù)接地的三個作用和工作接地的三個作用。按功能將接地分為：保護(hù)接地、工作接地、屏蔽接地、本質(zhì)安全系統(tǒng)接地、防靜電接地和防雷接地等。敘述了不同接地的基本概念、工作原理和電氣性質(zhì)，根據(jù)接地的原理討論了接地的實施方法、接地方式，分析了星型接地、網(wǎng)型接地及星型－網(wǎng)型復(fù)合接地的方案以及網(wǎng)型接地的優(yōu)點。根據(jù)安全用電的原則，提倡采用等電位連接、與電氣專業(yè)共用接地裝置。討論了儀表及控制系統(tǒng)接地的抗干擾作用、相關(guān)的接地原則、工程設(shè)計和實施的注意事項[1]。

1 接地的目的

儀表及控制系統(tǒng)接地的目的主要有兩個：一是保護(hù)人身安全和電氣設(shè)備的運行安全，包括保護(hù)接地、本質(zhì)安全系統(tǒng)接地、防靜電接地和防雷接地等，稱為安全接地或保護(hù)接地；二是信號傳輸和減少干擾的接地，稱為工作接地或參考接地。這兩種接地的目的不同，接地連接方法也有所不同，但兩者又是相關(guān)的，不能截然分開。（1）儀表及控制系統(tǒng)安全接地或保護(hù)接地，本文稱為保護(hù)接地，是儀表用電而需要的接地。儀表用電的來源是工業(yè)或民用的 220V交流電，因此儀表專業(yè)的保護(hù)接地與電氣專業(yè)的保護(hù)接地一樣，屬于電氣低壓供配電系統(tǒng)接地，因此應(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)的低壓供配電系統(tǒng)接地裝置。保護(hù)接地與電氣低壓供配電系統(tǒng)的供電形式相關(guān)，并且有多種形式。根據(jù)儀表及控制系統(tǒng)交流用電的性質(zhì)與特點，普遍采用TN-S 形式，具有單獨的接地線PE（protecting earthing) ，是較為安全的用電形式，TN-S 供電形式如圖1所示。儀表保護(hù)接地與來自電氣專業(yè)的PE線是同一種接地，屬于重復(fù)接地。（2）儀表及控制系統(tǒng)工作接地或參考接地，本文稱為工作接地，是直流電源系統(tǒng)接地或公共點接地，屬于電壓公共參考點的連接，并不一定要真實接大地。不同的文獻(xiàn)對儀表工作接地有不同的用詞、定義和分類，實質(zhì)是一樣的。

圖1 TN-S供電形式示意

2 儀表控制系統(tǒng)的接地施工技術(shù)管理

2.1 完善設(shè)備防雷接地

儀表設(shè)備在運行的過程中，難免會遇到一些雷雨天氣，如 果儀表設(shè)備不能及時做好接地處理，可能會對設(shè)備造成不可 挽回的損失。防雷接地工作做好之后，可以在雷雨天氣對設(shè) 備起到很好的保護(hù)作用，可以保障儀表設(shè)備安全穩(wěn)定的運行。 在對設(shè)備進(jìn)行防雷接地處理的施工過程中，可以安裝避雷針、 避雷網(wǎng)以及避雷帶這些設(shè)備來進(jìn)行防雷接地，這些設(shè)備可以有 效地隔絕雷電，可以將雷電在一瞬間極強(qiáng)的電壓轉(zhuǎn)載到大地 上，由大地來稀釋這種強(qiáng)大的能量。在儀表設(shè)備的防雷電施 工過程中，必須對防雷接地線路進(jìn)行獨立的設(shè)計，保障儀表 設(shè)備在運行的過程中的線路不和防雷接地線路相混淆，避免 出現(xiàn)一些安全問題?；诖?，還需要相關(guān)的企業(yè)和工作人員 做好安全監(jiān)測工作，以便保證防雷設(shè)備能夠安全穩(wěn)定的運行[2]。

2.2 防靜電接地

防止靜電對電子設(shè)備造成損壞的主要方法是防止靜電的集聚和實現(xiàn)泄放的導(dǎo)電連接。通常在安裝DCS，PLC，SIS，PC等設(shè)備的控制室和機(jī)柜室及過程控制計算機(jī)的機(jī)房內(nèi)，應(yīng)考慮防靜電處理，這些室內(nèi)的導(dǎo)靜電地面、金屬活動地板、工作臺、機(jī)柜等應(yīng)實施接地。靜電的集聚和泄放與空氣濕度關(guān)系密切，靜電泄放比較容易，對地泄放電阻小于100Ω就能達(dá)到良好的效果，所以已經(jīng)做了保護(hù)接地和工作接地的儀表和設(shè)備，不需要再另做防靜電接地。近年來的DCS，PLC，SIS，PC等控制設(shè)備已經(jīng)有防靜電和接插件防止電壓或電流沖擊的設(shè)計，可以有效地防止靜電損害和影響，對外部環(huán)境的靜電防護(hù)要求也不需要那么嚴(yán)格了。

2.3 接地電阻

由于采用等電位連接方式并采用共用接地裝 置，因此儀表及控制系統(tǒng)的接地電阻即為電氣低 壓供配電系統(tǒng)接地裝置的接地電阻。低壓供配電 系統(tǒng)的接地電阻是根據(jù)觸電場合和人身安全等情況計算出來并規(guī)定的，中國電氣專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一般情況的接地電阻不大于4Ω。接地裝置的接地電阻的定義數(shù)值等于接地裝置對地電壓與通過接地極流入大地中電流的比值。由于中國的工業(yè)和民用交流電的頻率是50Hz，接地電阻的測量也要采用50Hz的交流電進(jìn)行，因此按通過接地極的工頻交流電流測量及 計算出的電阻稱為工頻接地電阻。 根據(jù)儀表接地原理和儀表接地的作用，良好的等電位連接比接地電阻值更重要。ISA－RP12．6《危險場所儀表的接地實施第一部分：本 質(zhì)安全》中規(guī)定了接地電路的連接電阻小于1Ω，而不是規(guī)定接地電阻的阻值，這是兩個概念，不要混淆[3]。在ISA－RP12．6中規(guī)定的接地方法中提出用2條接地導(dǎo)線重復(fù)連接的方式，以便采用斷開1條導(dǎo)線測量回路電阻的方法測量接地連接（Grounding path ）電阻，而不是測量接大地（Earthing）的電阻。

3 結(jié)語

事實證明接地系統(tǒng)設(shè)計完整性、實施過程的質(zhì)量控制，以及實施完成后在系統(tǒng)投用前的檢查和測試工作，是保證DCS控制系統(tǒng)正常運行，確保生產(chǎn)工藝裝置平穩(wěn)運行的保障。