自控猫｜仪表及控制系统的接地工程-01

陈亮

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概述

讲到接地，目前普遍接受的理念是等电位接地，等电位接地可以减少雷电伤害，降低干扰。所谓等电位连接，是指各个导电体(如设备和装置外露的导电部分)被彼此连接并和大地电位相等的连接，是通过共用接地网来实现的。当采用等电位接地时，要求将建筑物（或装置）的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱的PE（保护接地线）母排、接闪器引下线等形成等电位联结，控制系统保护接地和工作接地应分类汇总到该总接地板，实现等电位联结，与电气装置合用接地装置并与大地连接。但需要注意的是，控制系统在接地网上的接入点应和防雷地、大电流或高电压设备的接入点保持不小于5 米的距离。

据查证，世界上最早提出采用共用接地网实现等电位连接的是我国在1958年建设人民大会堂时采用的笼式接地网，比起英国GOLDE在《雷电》一书中提及要早十八年（王时洵先生）。而在标准中出现等电位接地是1999年的“IEC 61312-2”，IEC标准IEC364-5-548《信息技术装置的接地和等电位连接》规定了等电位连接，而我国是从2000年才开始出现在GB、SH、HG等各类标准中。

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为何要接地？为何要实施等电位接地？

1、接地的作用主要有两个方面：

1）为保护人身和设备安全，如安全接地 、防雷接地、防静电地等等。

2）为抑制干扰，即为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点，屏蔽接地、信号回路接地等等。

2、实施等电位接地的理由：由于等电位连接减小了系统内各金属部件和各系统间的电位差（但并非是真正的等电位体），无论是从防雷的角度或者是从减小

控制系统的共模干扰来看，这都是十分有益的。

根据《GB 4793.1-2007，测量、控制和实验用电气设备的安全要求 第1部分：通用要求(IEC 61010-1:2001,IDT)》的规定，“设备在正常条件下，在可触及零部件与地之间，任意两个可触及的零部件之间，如交流电压的有效值有可能超过33V（或峰值超过46.7V），直流电压值有可能超过70V时，都必须设置保护地。”

此处我们需要注意的有两个地方：

1）不是按工作(电源）电压的高低；

2）交流和直流不一样。

而在HG/T20513-2014《仪表系统接地设计规定》第3.1.3 条中规定，“低于36V供电的现场仪表、变送器、就地开关等，无特殊需要可不做保护接地。”这里的V指的就是工作电压，我们知道大部分仪表的供电都是在24VDC，因此可以说绝大多数的仪表无需再做保护接地。

同样在SH/T3081-2003《石油化工仪表接地设计规范》第2.1.2 条中规定，“低于36V 供电的现场仪表，可不做保护接地，但有可能与高于36V 电压设各接触的除外。”，由此可见，36V工作电压在我国被视为安全电压和非安全电压的分界线。由于现场的安装情况非常复杂，低于36V供电的现场仪表的金属外壳也可能接触到高于36V的其他电源，在这样的情况下这些仪表的外壳也应作保护接地。

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接地系统设计包括哪些内容？

化工行业仪表及自动控制系统工程的接地系统设计主要分为以下几个部分：

1、保护接地，即为保护仪表和人身安全的接地，又称安全接地。

2、工作接地，即仪表及控制系统正常工作所要求的接地，它包括信号回路接地和屏蔽接地。

1）信号回路接地：信号回路接地中的信号又可分为非隔离信号和隔离信号，一般来说，非隔离的信号需要建立一个统一的信号参考点，应进行信号回路接地（通常为直流电源负极）。隔离信号可以不接地，但是隔离应当是每一输入（出）信号和其他输入（出）信号的电路是绝缘的，对地是绝缘的，电源是独立的且相互隔离的。

2）屏蔽接地：为避免电磁场对仪表和信号的干扰采取的接地。

3、本安接地，即本质安全仪表正常工作时所需要的接地。它涵盖了两部分内容。

1）本质安全仪表在安全功能上需要接地的部件。

2）安全栅。

前者应根据仪表制造厂的要求做本安接地，而后者又分为齐纳安全栅和隔离型安全栅，齐纳安全栅的汇流条（或导轨）应做本安接地，但由于在石化行业齐纳安全栅已很少用，可不用多做考虑，而隔离型安全栅可不做接地。

4、防静电接地

在实际工程中，基本上所有仪表设备都已经做了保护接地和工作接地，而做了保护接地和工作接地的仪表和设备，不用单独做防静电接地。与其他接地系统共用接地装置。

5、防雷接地

以后单独再做讨论。

以上说了这些种接地，那么各接地极和接地系统是否可以共用？答案是肯定的，同一个接地装置往往具有多个接地用途。例如：在控制室内使用防静电活动地板时，应做静电接地。静电接地是可以和保护接地合用接地系统，但应注意不得使用电气供电系统的中线作静电接地。在实际工程实施当中各类配电柜的保护接地最好和控制系统保护接地分开，配电柜使用黄绿接地线单独引至接地极。