第13节仪表接地.doc
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1、第十三节 接 地一、范围从工程设计的角度出发,按保护接地、工作接地(仪表信号回路接地、本质安全系统接地、屏蔽接地)、防静电接地和防雷接地等分类进行规定。在接地方法上参照了国内外相关规范,规定了仪表及控制系统接地与电气专业的低压配电系统接地合一,仪表及控制系统的保护接地、仪表信号回路接地,屏蔽接地、本质安全系统接地、防静电接地和防雷接地共用接地装置。二、接地分类21保护接地仪表及控制系统的保护接地与电气专业的保护接地的定义和概念是相同的,所以有关规定应当是统一的,应当按电气专业的有关标准规范和方法进行设计。通常需要做接地的自控设备如:仪表盘、仪表柜、仪表箱、DCS/PLC/EDS的机柜和操作站、
2、仪表供电设备、电缆桥架、穿线管、接线盒及铠装电缆的铠装层,以及控制室内的防静电地板。一般来讲,使用DC24V为电源的现场仪表、变送器等无特殊要求的可不作保护接地。保护接地的方法现场仪表桥架、穿线管应每隔30m用接地线与已接地的金属构件相连。特别要指出的是,现场接地绝不能利用储存、输送可燃性介质的金属设备、管道以及与之相连的金属构件进行接地。控制室的仪表自控设备、机柜、仪表盘等应单独设置保护接地汇流排。其接地体可与电力系统的接地体共用。仪表保护接地连接线标识颜色为绿色。22工作接地仪表及控制系统工作接地不适用于仪表及控制系统内部的电路板的接地。正确的接地是消除干扰的重要措施。仪表信号分隔离信号与
3、非隔离信号,接地的方式和原则不一样。1、 信号回路接地在非隔离的信号系统中,应建立一个统一的信号参考点。即进行信号回路接地。通常为直流电源的负极接地。使用非隔离的信号系统是在设计中一般的首选方法。在运行时,系统受到干扰的情况极其少见。在隔离的信号系统中,隔离信号可不接地。这里指的隔离是每一个输入/输出信号与其他输入输出信号的电路是绝缘的。做到电源独立、相互隔离、参考点浮空。在回路较多的系统,不要轻易使用这种方法。接地线颜色标识为黄/绿线。2、 屏蔽接地电缆的屏蔽层、排扰线应作屏蔽接地。在强雷击区,室外架空不带屏蔽的普通多芯电缆,备用芯应屏蔽接地。主要是为了避免雷电在信号线路感应出高电压。现场接
4、线箱内,端子两侧的电缆屏蔽线应在箱内进行跨接。同一信号回路,同一屏蔽层应该单点接地。一般屏蔽接地应在控制室一侧接地。接地线颜色标识为黄/绿线。3、 本质安全接地本质安全系统接地通常讨论的是齐纳式安全栅接地。从电气接线上,齐纳式安全栅的本质安全系统接地与仪表信号回路接地是分不开的。但本安系统接地的工作原理和作用与仪表工作接地不同,类似于设备保护接地。齐纳安全栅的汇流排必须与直流电源公共端相连(主要是保证当电源故障时能够对危险场所进行保护)。其汇流排或导轨作本安接地。在控制内应设置本安接地汇流排。接地线颜色标识为兰/绿线。4、防雷接地仪表供电系统的防雷保护及接地连接由电气专业按有关规定实施,所以仅
5、规定了仪表防雷接地的内容。三、接地方法31保护接地仪表及控制系统的保护接地属于低压配电系统接地,所以应按电气专业的有关标准规范和方法进行,并应接入电气专业的低压配电系统接地网,即等电位共用接地网。根据国家标准GB50057建筑物防雷设计规范,“等电位连接(Equipotentialbonding)”的定义为:将分开的设备、诸导电物体用导体或电涌保护器连接起来以使各设备、物体之间的电位相等。32 工作接地信号及屏蔽接地汇流排、本安接地汇流排通过各自的接地线接至工作接地汇流排。九十年代以来,一些相关规定都明确指出,当电气专业把建筑物、装置的金属支撑、钢结构、金属管道、屋顶架构等全部接地后,仪表工作
6、接地可与电气专业合用接地装置。这样可减小雷击伤害,降低干扰。当电气专业未作这种接地连接时,仪表工作接地应采用单独接地体接地。接地体应与电气接地体不小于5m的距离。接地电阻应不大于4欧姆。虽然工作接地和保护接地最终是连接在一起的,但这两类接地应分别连接汇总,不应混接。为使安全栅能在交流电源故障时实现对危险场所的保护功能,安全栅接地又必须与交流供电的中线相连。这就决定了安全栅接地最终应是电气系统接地。安全栅接地汇流排与交流供电的中线起始点相连的最简单可靠的方法是用导线连接。33防静电接地静电放电的特点是高电压、小电流、时间短。抑制或消除静电放电应采取多种措施,除尽量避免产生静电外,及时泄放静电是有
7、效手段之一。仪表及控制系统的防静电接地比较简单,静电导体对地的泄放电阻通常是104106数量级的,所以,很多相应的规范、资料规定用于防静电接地的电阻为100。并且,防静电接地应与其它接地系统共用接地装置。34 防雷接地仪表及控制系统防雷接地仅是仪表及控制系统防雷工程的一个组成部分,仅对仪表及控制系统防雷接地作出一般规定。国家标准GB50057建筑物防雷设计规范提供了很好的依据和参考,规定了防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入。四、接地系统有关术语和定义如下:接地极或地体:埋入地中直接与大地接触并与大地形成电气连接的金属导体,称为接地极或地体。接地总干线:用来连接接地极与总接地板的导体,称为接地总
8、干线(电气专业称为接地总线)。总接地板:为了方便连接工作接地汇总板、保护接地汇总板等和接地总干线而设置的金属板,称为总接地板(电气专业称为总接地端子、接地母排)。保护接地汇总板:为便于连接保护接地干线等而设置的金属板,称为保护接地汇总板。工作接地汇总板:为便于连接工作接地干线而设置的金属板,称为工作接地汇总板。接地干线:用于连接多个同类接地汇流排、各需接地的设备与接地汇总板的导线,称为接地干线。接地干线也用于连接总接地板与工作接地汇总板或保护接地汇总板。五、接地连接方法仪表及控制系统的接地连接采用分类汇总,最终连接的方式。根据具体应用情况,保护接地汇总板和总接地板可以分别设置,也可以合用。六、
9、接地电阻仪表及控制系统的接地电阻为电气专业的低压配电系统接地装置的接地电阻,应根据电气专业有关标准规范确定,一般情况,不应大于4。接地装置的接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通过接地极的工频交流电流计算出的电阻称为主频接地电阻。GB50057建筑物防雷设计规范规定了防雷接地的接地电阻为冲击接地电阻,规定的典型值为不大于10。根据GB50057规定:防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用。举例:DCS的接地DCS合理、可靠的系统接地,是DCS系统非常重要的内容。为了保证DCS系统的监测控制精度和安全、可靠运行,必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线
10、截面选择、接地极布置等方面,进行认真统筹考虑。一、 DCS系统接地的基本要求DCS系统接地是为了保证当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时,有效的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。接地系统能够为DCS提供屏蔽层,消除电子噪声干扰,并为整个控制系统提供公共信号参考点(即参考零电位)。当接地系统发生问题时(接地电阻过大,多点接地,接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等),会造成人员的触电伤害及设备的损坏,据了解,有些DCS系统经常“死机” (或不明原因的“死机”),大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。因此,完善、可靠、正确的接地,是DCS系统
11、能够安全、可靠和良好运行的关键。二、 DCS接地分类在一般情况下,DCS控制系统需要两种接地:保护地和工作地(逻辑地、屏蔽地等)。对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统,还要求有本安地。1、保护地(CG,CabinetGrounding)是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网,接地电阻小于4。2、逻辑地:也叫机器逻辑地、主机电源地,是计算机内部的逻辑电平负端公共地,也是+5V等的电源输出地。如CPU的正负5伏、正负12伏的负端。需要接入公共接地极。3、屏
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- 13 仪表 接地
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