儀表控制系統的接地施工技術管理

齊京華 徐戰濤

中核工程咨詢有限公司 北京 100071

根據儀表及控制系統接地的目的，介紹了保護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：保護接地、工作接地、屏蔽接地、本質安全系統接地、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，根據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、網型接地及星型－網型復合接地的方案以及網型接地的優點。根據安全用電的原則，提倡采用等電位連接、與電氣專業共用接地裝置。討論了儀表及控制系統接地的抗干擾作用、相關的接地原則、工程設計和實施的注意事項[1]。

1 接地的目的

儀表及控制系統接地的目的主要有兩個：一是保護人身安全和電氣設備的運行安全，包括保護接地、本質安全系統接地、防靜電接地和防雷接地等，稱為安全接地或保護接地；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，但兩者又是相關的，不能截然分開。（1）儀表及控制系統安全接地或保護接地，本文稱為保護接地，是儀表用電而需要的接地。儀表用電的來源是工業或民用的 220V交流電，因此儀表專業的保護接地與電氣專業的保護接地一樣，屬于電氣低壓供配電系統接地，因此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供配電系統接地裝置。保護接地與電氣低壓供配電系統的供電形式相關，并且有多種形式。根據儀表及控制系統交流用電的性質與特點，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。儀表保護接地與來自電氣專業的PE線是同一種接地，屬于重復接地。（2）儀表及控制系統工作接地或參考接地，本文稱為工作接地，是直流電源系統接地或公共點接地，屬于電壓公共參考點的連接，并不一定要真實接大地。不同的文獻對儀表工作接地有不同的用詞、定義和分類，實質是一樣的。

圖1 TN-S供電形式示意

2 儀表控制系統的接地施工技術管理

2.1 完善設備防雷接地

儀表設備在運行的過程中，難免會遇到一些雷雨天氣，如 果儀表設備不能及時做好接地處理，可能會對設備造成不可 挽回的損失。防雷接地工作做好之后，可以在雷雨天氣對設 備起到很好的保護作用，可以保障儀表設備安全穩定的運行。 在對設備進行防雷接地處理的施工過程中，可以安裝避雷針、 避雷網以及避雷帶這些設備來進行防雷接地，這些設備可以有 效地隔絕雷電，可以將雷電在一瞬間極強的電壓轉載到大地 上，由大地來稀釋這種強大的能量。在儀表設備的防雷電施 工過程中，必須對防雷接地線路進行獨立的設計，保障儀表 設備在運行的過程中的線路不和防雷接地線路相混淆，避免 出現一些安全問題。基于此，還需要相關的企業和工作人員 做好安全監測工作，以便保證防雷設備能夠安全穩定的運行[2]。

2.2 防靜電接地

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

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的接地電阻即為電氣低 壓供配電系統接地裝置的接地電阻。低壓供配電 系統的接地電阻是根據觸電場合和人身安全等情況計算出來并規定的，中國電氣專業標準規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 質安全》中規定了接地電路的連接電阻小于1Ω，而不是規定接地電阻的阻值，這是兩個概念，不要混淆[3]。在ISA－RP12．6中規定的接地方法中提出用2條接地導線重復連接的方式，以便采用斷開1條導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 結語

事實證明接地系統設計完整性、實施過程的質量控制，以及實施完成后在系統投用前的檢查和測試工作，是保證DCS控制系統正常運行，確保生產工藝裝置平穩運行的保障。