蔡云興(浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000)

1 概述

隨著煉化產(chǎn)能的更新?lián)Q代，超級(jí)聯(lián)合煉化項(xiàng)目紛紛上馬投產(chǎn)，煉化裝置配備的儀表控制系統(tǒng)如DCS、SIS、CCS、GDS、PLC等等種類繁多，正確可靠的儀表接地是儀表控制系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的前提條件之一。自SH/T 3081—2019《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》新版發(fā)布以來(lái)，該規(guī)范內(nèi)容發(fā)生了巨大變化，在很多細(xì)節(jié)上有著顛覆性的變化，比如：(1)新規(guī)范引用了GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》內(nèi)容；(2)在術(shù)語(yǔ)和定義部分，將2003版規(guī)范表述在正文部分的內(nèi)容，根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)編制規(guī)定增加了原定義和術(shù)語(yǔ)；(3)在新規(guī)范中將接地功能分類和接地方法合并，在接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部分明確了分支集中結(jié)構(gòu)，增加網(wǎng)型結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)；接地電阻和連接電阻部分，除了把接地電阻和連接電阻概念移到術(shù)語(yǔ)里，電阻值沒(méi)有變化；(4)增加了2個(gè)規(guī)范性附錄：屏蔽電纜接地圖，一張附錄四種接線方式解決了困擾屏蔽電纜選擇的難題；網(wǎng)型接地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考圖，在工程施工建設(shè)過(guò)程中更加實(shí)用，具有可操作性和指導(dǎo)意義。文章解讀了SH/T 3081—2019《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》變化部分內(nèi)容，同時(shí)以某石化4 000萬(wàn)噸/年煉化一體化項(xiàng)目2#380萬(wàn)噸/年連續(xù)重整裝置因接地引起的儀表控制系統(tǒng)故障為例，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、項(xiàng)目建設(shè)施工過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)等。

2 新接地規(guī)范變化

(1)新規(guī)范對(duì)名詞定義更加清晰，舊規(guī)范儀表及控制系統(tǒng)工作接地包括：儀表信號(hào)回路接地和屏蔽接地。本規(guī)定中的工作接地，均指儀表及控制系統(tǒng)工作接地。新規(guī)范將工作接地和屏蔽接地分開(kāi)，而且對(duì)屏蔽接地做了詳細(xì)表述。

(2)在舊規(guī)范中，齊納式安全柵的本安系統(tǒng)接地與儀表信號(hào)回路接地不應(yīng)分開(kāi)；新規(guī)范表述為：從電路連接上，齊納式安全柵是串聯(lián)在儀表回路中的，因此接地是分不開(kāi)的，本安系統(tǒng)接地的作用和工作原理與儀表工作接地不同，類似于設(shè)備保護(hù)接地，所以單節(jié)討論。

(3)保護(hù)接地不受單點(diǎn)接地限制，對(duì)于體積和長(zhǎng)度較大的設(shè)備還需要多點(diǎn)接地，和網(wǎng)型結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)。①儀表及控制系統(tǒng)的外露導(dǎo)電部分，均應(yīng)實(shí)施保護(hù)接地。②裝有儀表或控制系統(tǒng)的金屬儀表盤、臺(tái)、箱、柜、架等宜實(shí)施保護(hù)接地。主要變化：與已經(jīng)接地的金屬儀表盤、臺(tái)、箱、柜、架等電氣接觸良好，或者與其實(shí)施了導(dǎo)電連接的儀表和控制系統(tǒng)的外露導(dǎo)電部分可不再另外實(shí)施保護(hù)接地；條文中做了說(shuō)明：儀表及控制系統(tǒng)的外露導(dǎo)電部分，正常時(shí)不帶電，在故障、損壞或非正常情況時(shí)可能帶危機(jī)人身或設(shè)備安全的危險(xiǎn)電壓。

(4)供電電壓低于36 V供電的現(xiàn)場(chǎng)儀表金屬外殼、金屬保護(hù)箱、金屬接線箱，可不做保護(hù)接地，明確了是在非爆炸性氣體環(huán)境中這一前提下。本質(zhì)安全系統(tǒng)的儀表金屬外殼、金屬保護(hù)箱、金屬接線箱，可不實(shí)施保護(hù)接地。

(5)保護(hù)接地方法，新規(guī)范實(shí)施更加簡(jiǎn)單，要實(shí)施保護(hù)接地的，能就近接到接地體或已經(jīng)連接到接地體的，就近連接；金屬電纜槽、電纜保護(hù)管應(yīng)作保護(hù)接地，每隔20 m重復(fù)接地。

(6)新規(guī)范中把工作接地和屏蔽接地分開(kāi)，明確了非金屬電纜槽的屏蔽層連接線或靜電釋放線應(yīng)接到保護(hù)接地。

(7)工作接地方法中，明確了信號(hào)回路中應(yīng)避免產(chǎn)生多點(diǎn)接地，信號(hào)回路的接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地方式，信號(hào)回路中應(yīng)避免產(chǎn)生多點(diǎn)接地，如果一條線路上的信號(hào)源和接收儀表都不可避免接地，則應(yīng)采用隔離器將兩點(diǎn)接地隔離開(kāi)。

(8)屏蔽接地新增四種方式，單層屏蔽電纜、單層屏蔽鎧裝電纜、分屏總屏電纜、分屏總屏鎧裝電纜，接地方式又分為內(nèi)屏蔽層、外屏蔽層、鎧裝層及金屬保護(hù)管。

(9)防靜電接地，條文解釋中特殊說(shuō)明，儀表及控制系統(tǒng)的防靜電接地比較簡(jiǎn)單，很多相應(yīng)的規(guī)范、資料規(guī)定用于靜電接地的電阻為100 Ω。對(duì)于需要做防靜電的設(shè)備、應(yīng)該連接到保護(hù)接地上，保護(hù)接地有防靜電、屏蔽接地作用。

(10)防雷接地，網(wǎng)型結(jié)構(gòu)是新規(guī)范的一個(gè)重大變化。由于儀表防雷接地有特別需要注意的地方，舊規(guī)范不能涵蓋，鑒于當(dāng)時(shí)的技術(shù)人員背景，主要解決采用共用接地的問(wèn)題，避免混亂，回避了防雷接地[1]。新規(guī)范條文中特殊說(shuō)明：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(gè)組成部分，本規(guī)范不是儀表及控制系統(tǒng)防雷工程規(guī)范，不對(duì)儀表及控制系統(tǒng)防雷接地作詳細(xì)規(guī)定，也就是說(shuō)儀表及控制系統(tǒng)防雷接地需要去找儀表及控制系統(tǒng)防雷工程規(guī)范。

(11)接地線及接地材料的要求，將接地線、接地干線、接地總干線說(shuō)法更加明確。其中明確了接地導(dǎo)線的截面可根據(jù)連接儀表的數(shù)量和接地線的長(zhǎng)度按給出數(shù)值選用，明確說(shuō)法如下：室內(nèi)安裝的單臺(tái)儀表的接地導(dǎo)線、室內(nèi)儀表或接線箱的接地連接導(dǎo)線、機(jī)柜內(nèi)匯流排或匯流導(dǎo)軌之間的連接導(dǎo)線、機(jī)柜到接地匯總板或匯總板之間的接地干線、接地裝置引出線；同時(shí)也明確闡述接地連接導(dǎo)體材料和類型。

3 接地系統(tǒng)故障案例

3.1 電儀信號(hào)接地系統(tǒng)干擾情況說(shuō)明

2#380萬(wàn)噸/年連續(xù)重整裝置CCS系統(tǒng)采用的是Triconex系統(tǒng)，其中自開(kāi)工以來(lái)，CCS系統(tǒng)的多塊AO卡均陸續(xù)出現(xiàn)故障報(bào)警(Voter flags mismatch)，手動(dòng)切換備用卡后故障報(bào)警依舊，將所有AO信號(hào)做出歷史趨勢(shì)組后發(fā)現(xiàn)，整塊AO卡投用的AO輸出信號(hào)均出現(xiàn)過(guò)同步瞬間波動(dòng)甚至失電的情況，由此得出該系統(tǒng)可能存在外部干擾源。

3.2 故障排查

在檢查外部干擾源時(shí)，重點(diǎn)對(duì)2#重整CCS各機(jī)柜工作地、保護(hù)地回路進(jìn)行排查，各機(jī)柜工作地、保護(hù)地均先接到各自接地銅排后匯流到各自主接地銅排，最后匯流至主接地網(wǎng)。工作地、保護(hù)地?zé)o交叉混接，且接地牢靠無(wú)松動(dòng)。檢查工作地、保護(hù)地回路電壓與電阻時(shí)發(fā)現(xiàn)，保護(hù)地與主接地排間電壓為0 V，而工作地與主接地排之間普遍存在0.1 V(AC)以上交流電壓。另外，系統(tǒng)接地連接電阻≤1 Ω，工頻接地電阻≤4 Ω。

檢查工作地接地排，上面接有各機(jī)柜24 V電源OV端、各儀表信號(hào)線屏蔽層。對(duì)鎧裝分支電纜、總屏分屏多芯主電纜屏蔽層接地檢查，其中主電纜分屏蔽層在機(jī)柜間側(cè)通過(guò)接地匯流排接工作地，在接線箱側(cè)分屏蔽層通過(guò)端子與分支電纜屏蔽層連接，不接地。總屏蔽層在機(jī)柜間側(cè)通過(guò)接地匯流排接保護(hù)地，在接線箱側(cè)總屏蔽層通過(guò)接地匯流排接保護(hù)地。而鎧裝分支電纜在接線箱側(cè)屏蔽層通過(guò)端子與主電纜分屏蔽層連接，不接地。鎧裝層在接線箱側(cè)通過(guò)接地匯流排接保護(hù)地。滿足SH/T 3081-2019《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》，整個(gè)回路中無(wú)與動(dòng)力電纜重合、交叉情況。進(jìn)一步排查電氣配電間至儀表控制系統(tǒng)信號(hào)屏蔽接地情況，發(fā)現(xiàn)電氣側(cè)屏蔽未留接地頭，而信號(hào)屏蔽線接到了儀表機(jī)柜工作地接地排上，且電氣至儀表信號(hào)線與UPS，機(jī)柜間照明等動(dòng)力電纜共用電纜溝。單獨(dú)斷開(kāi)電儀主電纜屏蔽接線，測(cè)得屏蔽線與接地極間有70 VAC左右電壓。判斷出電氣至儀表信號(hào)線屏蔽受到了強(qiáng)電磁干擾產(chǎn)生了感應(yīng)電壓。因屏蔽層與電源0 V端共用工作地接地排，電氣信號(hào)線屏蔽干擾電壓較強(qiáng)，工作地接地線不能徹底導(dǎo)走干擾電壓，所以CCS各機(jī)柜工作地與主接地排之間有0.1 V(AC)左右交流電壓。系統(tǒng)0 V端頻繁波動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警及AO卡偶發(fā)性波動(dòng)。將電氣信號(hào)線屏蔽層改接至保護(hù)地接地排后干擾消失，系統(tǒng)復(fù)位后正常。

3.3 故障總結(jié)

(1)從電氣配電室、UPS室到儀表機(jī)柜間之間的電纜，無(wú)論是動(dòng)力電纜還是聯(lián)鎖信號(hào)電纜，其屏蔽層應(yīng)在電氣側(cè)進(jìn)行接地，不能接到儀表側(cè)。

(2)電儀間信號(hào)線應(yīng)與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)，或單獨(dú)設(shè)置儀表槽盒，用隔板對(duì)強(qiáng)弱電電纜隔離，以避免產(chǎn)生電磁干擾。

(3)工作接地與屏蔽接地不能混為一談，信號(hào)線主電纜應(yīng)采用總屏分屏結(jié)構(gòu)，總屏蔽層及金屬鎧保護(hù)層應(yīng)兩端接地接至保護(hù)地。

4 結(jié)語(yǔ)

儀表保護(hù)接地和工作接地以大地或設(shè)備系統(tǒng)的公共電氣連接點(diǎn)作為接地點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)等電位接地連接網(wǎng)，多年的工程實(shí)踐中可以充分證明等電位接地實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)目的：建立公共參考電位和降低地電流在線路上產(chǎn)生的電位差。在SH/T 3081-2019《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》中，明確提出了：儀表接地應(yīng)根據(jù)等電位接地的原則，實(shí)現(xiàn)等電位接地連接網(wǎng)[2]。儀表接地應(yīng)與電氣系統(tǒng)接地共用接地裝置，應(yīng)接到電氣系統(tǒng)的接地板上。因此，在實(shí)際工作中要按規(guī)范執(zhí)行，接地施工做到正確合規(guī)，為儀表控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行提供可靠的保障。