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技術文章
自動化儀表為什么要接地及范圍分類和方法
閱讀次數：904 發布時間：2019/10/11 9:48:02
從工程設計的角度出發，按保護接地、工作接地（儀表信號回路接地、本質安全系統接地、屏蔽接地）、防靜電接地和防雷接地等分類進行規定。在接地方法上參照了國內外相關規范，規定了儀表及控制系統接地與電氣專業的低壓配電系統接地合一，儀表及控制系統的保護接地、儀表信號回路接地，屏蔽接地、本質安全系統接地、防靜電接地和防雷接地共用接地裝置。
下面來分析下各種自動化儀表接地分類和方法
自動化儀表接地分類
1、保護接地
儀表及控制系統的保護接地與電氣專業的保護接地的定義和概念是相同的，所以有關規定應當是統一的，應當按電氣專業的有關標準規范和方法進行設計。
通常需要做接地的自控設備如：儀表盤、儀表柜、儀表箱、DCS/PLC/EDS的機柜和操作站、儀表供電設備、電纜橋架、穿線管、接線盒及鎧裝電纜的鎧裝層，以及控制室內的防靜電地板。
一般來講，使用DC24V為電源的現場儀表、變送器等無特殊要求的可不作保護接地。
保護接地的方法
現場儀表橋架、穿線管應每隔30m用接地線與已接地的金屬構件相連。特別要指出的是，現場接地絕不能利用儲存、輸送可燃性介質的金屬設備、管道以及與之相連的金屬構件進行接地。
控制室的儀表自控設備、機柜、儀表盤等應單獨設置保護接地匯流排。其接地體可與電力系統的接地體共用。
儀表保護接地連接線標識顏色為綠色。
2、工作接地
儀表及控制系統工作接地不適用于儀表及控制系統內部的電路板的接地。正確的接地是消除干擾的重要措施。儀表信號分隔離信號與非隔離信號，接地的方式和原則不一樣。
2.1信號回路接地
在非隔離的信號系統中，應建立一個統一的信號參考點。即進行信號回路接地。通常為直流電源的負極接地。使用非隔離的信號系統是在設計中一般的首選方法。在運行時，系統受到干擾的情況極其少見。
在隔離的信號系統中，隔離信號可不接地。這里指的隔離是每一個輸入/輸出信號與其他輸入輸出信號的電路是絕緣的。做到電源獨立、相互隔離、參考點浮空。在回路較多的系統，不要輕易使用這種方法。
接地線顏色標識為黃/綠線。
2.2屏蔽接地
電纜的屏蔽層、排擾線應作屏蔽接地。
在強雷擊區，室外架空不帶屏蔽的普通多芯電纜，備用芯應屏蔽接地。主要是為了避免雷電在信號線路感應出高電壓。
現場接線箱內，端子兩側的電纜屏蔽線應在箱內進行跨接。
同一信號回路，同一屏蔽層應該單點接地。
一般屏蔽接地應在控制室一側接地。
接地線顏色標識為黃/綠線。
2.3本質安全接地
本質安全系統接地通常討論的是齊納式安全柵接地。從電氣接線上，齊納式安全柵的本質安全系統接地與儀表信號回路接地是分不開的。但本安系統接地的工作原理和作用與儀表工作接地不同，類似于設備保護接地。
齊納安全柵的匯流排必須與直流電源公共端相連（主要是保證當電源故障時能夠對危險場所進行保護）。其匯流排或導軌作本安接地。
在控制內應設置本安接地匯流排。
接地線顏色標識為蘭/綠線。
2.4防雷接地儀表供電系統的防雷保護及接地連接由電氣專業按有關規定實施，所以僅規定了儀表防雷接地的內容。
自動化儀表接地方法
1、保護接地
儀表及控制系統的保護接地屬于低壓配電系統接地，所以應按電氣專業的有關標準規范和方法進行，并應接入電氣專業的低壓配電系統接地網，即等電位共用接地網。
根據國家標準GB50057《建筑物防雷設計規范》，“等電位連接（Equipotential bonding）”的定義為：將分開的設備、諸導電物體用導體或電涌保護器連接起來以使各設備、物體之間的電位相等。
2、工作接地
信號及屏蔽接地匯流排、本安接地匯流排通過各自的接地線接至工作接地匯流排。
九十年代以來，一些相關規定都明確指出，當電氣專業把建筑物、裝置的金屬支撐、鋼結構、金屬管道、屋頂架構等全部接地后，儀表工作接地可與電氣專業合用接地裝置。這樣可減小雷擊傷害，降低干擾。當電氣專業未作這種接地連接時，儀表工作接地應采用單獨接地體接地。接地體應與電氣接地體不小于5m的距離。接地電阻應不大于4歐姆。
雖然工作接地和保護接地最終是連接在一起的，但這兩類接地應分別連接匯總，不應混接。
為使安全柵能在交流電源故障時實現對危險場所的保護功能，安全柵接地又必須與交流供電的中線相連。這就決定了安全柵接地最終應是電氣系統接地。安全柵接地匯流排與交流供電的中線起始點相連的最簡單可靠的方法是用導線連接。
3、防靜電接地
靜電放電的特點是高電壓、小電流、時間短。抑制或消除靜電放電應采取多種措施，除盡量避免產生靜電外，及時泄放靜電是有效手段之一。儀表及控制系統的防靜電接地比較簡單，靜電導體對地的泄放電阻通常是104～106Ω數量級的，所以，很多相應的規范、資料規定用于防靜電接地的電阻為100Ω。并且，防靜電接地應與其它接地系統共用接地裝置。
4、防雷接地
儀表及控制系統防雷接地僅是儀表及控制系統防雷工程的一個組成部分，僅對儀表及控制系統防雷接地作出一般規定。
國家標準GB50057《建筑物防雷設計規范》提供了很好的依據和參考，規定了防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入。
接地系統術語
接地極或地體：埋入地中直接與大地接觸并與大地形成電氣連接的金屬導體，稱為接地極或地體。
接地總干線：用來連接接地極與總接地板的導體，稱為接地總干線（電氣專業稱為接地總線）。
總接地板：為了方便連接工作接地匯總板、保護接地匯總板等和接地總干線而設置的金屬板，稱為總接地板（電氣專業稱為總接地端子、接地母排）。
保護接地匯總板：為便于連接保護接地干線等而設置的金屬板，稱為保護接地匯總板。
工作接地匯總板：為便于連接工作接地干線而設置的金屬板，稱為工作接地匯總板。
接地干線：用于連接多個同類接地匯流排、各需接地的設備與接地匯總板的導線，稱為接地干線。接地干線也用于連接總接地板與工作接地匯總板或保護接地匯總板。
接地連接方法
儀表及控制系統的接地連接采用分類匯總，最終連接的方式。根據具體應用情況，保護接地匯總板和總接地板可以分別設置，也可以合用。
接地電阻
儀表及控制系統的接地電阻為電氣專業的低壓配電系統接地裝置的接地電阻，應根據電氣專業有關標準規范確定，一般情況，不應大于4Ω。
接地裝置的接地電阻的數值等于接地裝置對地電壓與通過接地極流入地中電流的比值。按通過接地極的工頻交流電流計算出的電阻稱為主頻接地電阻。
GB50057《建筑物防雷設計規范》規定了防雷接地的接地電阻為沖擊接地電阻，規定的典型值為不大于10Ω。根據GB50057規定：防雷電感應的接地裝置應和電氣設備接地裝置共用。
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