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1、仪 表 接 地,为保证自动化仪表系统稳定准确地运行，保障人身和设备安全，要设计和配置仪表接地系统。,一. 接地的分类和作用 二. 接地系统的构成 三. 接地系统的接地连接方法和原则 四. 接地体的设置 五. 接地电阻 六. 接地线的选择和连接,一. 接地的分类和作用,仪表及控制系统的接地主要是两个目的： 其一，是为保护人身安全和电气设备的安全运行； 其二，是为仪表信号的传输和抗干扰。 因此，仪表及自控系统的接地种类有： 1、保护接地 2、工作接地 3、防静电接地 4、防雷接地,1、保护接地,保护接地（也称为安全接地）是为人身安全和电气设备安全而设置的接地。各种用电仪表的金属外壳及自控设备正常情
2、况不带电的金属部分，由于非正常现象的出现（如绝缘破损等），而有可能使其带有危险电压，对这样的设备，均应实施保护接地。保护接地就是给危险电压提供一条通路，使之不经过人体。,保护接地的保护作用原理：从图1-1可以看出，若表盘未做保护接地,表盘带电时，此时通过人体触及表盘，电流经人体和电源中性接地电阻而形成通路，人就遭受触电的危害。若将表盘加上接地装置，如图1-2，此时仪表盘由于意外事故带电时，接地短路电流将沿着接地体和人体两条通路流过。由于表盘通过接地线与接地 图1-1 表盘未作保护接地 体相接，人体触及时，接触电压已在危险电压 图1-2 表盘作保护接地 以下，并且人体的电阻远远大于接地电阻，所以
3、通过人体的电流很小，短路电流大多通过接地电阻，这样人体就避免了触电的危险。所以，要求计算机系统柜和仪表盘（柜、箱、架）及底座、用电仪表外壳、配电箱、接线盒汇线槽、导线管及铠装电缆的铠装护层等用金属接地线做牢固的连接，以保证良好的接地。,2、工作接地,仪表及控制系统为了抗干扰，保证正常、可靠地运行，应作工作接地，工作接地包括信号回路接地、屏蔽接地和本安系统接地。（1）仪表信号回路接地 信号回路接地分隔离信号和非隔离信号。隔离信号一般可以不接地，如变送器内部的电路多数是不接地的。所谓隔离，应当是每一输入信号（或输出信号）的电路与其他输入信号（或输出信号）的电路是绝缘的，对地是绝缘的，其电源是独立的
4、、相互隔离的。 非隔离信号通常以直流24V电源负极为统一的信号参考点并接地。接地是消除干扰的主要措施。仪表信号公共接地、DCS及PLC的非隔离输入等，均应从连接端子排或汇流排条接到接地汇总板上，以实现等电位连接。仪表非隔离信号接地，应当注意虽然最终是与电气接地相连接，但不应直接与电气接地混接。,（2）屏蔽接地 屏蔽接地的作用是抑制电容性耦合干扰，降低电磁干扰。仪表系统中用以降低电磁干扰的部件如电缆的屏蔽层、排扰线、仪表上的屏蔽接地端子，均应作屏蔽接地。在仪表系统中要做屏蔽接地的主要有：导线的屏蔽层、排扰线；仪表上的屏蔽接地端子；未作保护接地而起屏蔽作用的金属导线管、金属汇线槽及金属仪表外壳。,
5、（3）本质安全仪表接地系统本安仪表系统接地除了具有抑制干扰的作用外，也有使仪表系统具有本安性质的措施之一。本安仪表系统的本安性能是借助于安全栅的隔离和能量限制作用，以保证进入危险场所的能量限制在安全定额以下，从而达到安全火花型防爆性能。安全栅可以分为两种类型：一种是隔离型，另一种是非隔离型。采用隔离式安全栅的本质安全仪表系统不需要专门接地。采用齐纳式安全栅的本质安全仪表系统应设置接地连接系统，其接地与仪表信号回路接地不应分开。,齐纳式安全栅是中点接地，有正负两个极，一旦接地断了，就失去保护了本安仪表系统需要接地的应包括：安全栅的接地端子；架装盘装仪表上的接地端子；24V直流电源的负极；现场仪表
6、金属外壳、现场仪表盘（柜、箱、架子）、现场接线盒、导线管、汇线槽等配线金属构件。,为了保证本安系统的完整性，应该连接成高度完整性的接地，以保证从连接点到电力接地点的阻抗小于1。这个要求可以通过连接到配电室或类似接地体或者通过使用单独的接地体来做到。连接用的导线应是相当于截面为4mm2的铜导体。,二. 接地系统的构成,接地系统由接地线、接地汇流排、接地汇总板、接地体（接地极）等几部分组成。接地线把仪表设备、电气设备的接地部分和接地体连接用的金属导体称为接地线。接地体埋入地中并和大地接触的金属导体称为接地体。有人工接地体和自然接地体之分。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属管件、钢筋混凝土建筑物
7、的基础、金属管道和设备等称为自然接地体。接地装置接地线和接地体总和称为接地装置。 如图1-3所示的为仪表控制系统接地连接示意图,图1-3 仪表及控制系统接地连接示意图,三. 接地系统的接地连接方法和原则,1、保护接地（1）仪表及系统的保护接地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。（2）控制室用电应采用TNS系统。整个系统中，保护线PE与中线N是分开的。仪表及控制系统交流供电中线的起始端应保持接地干线接到总接地板上。（3）仪表电缆槽、电缆保护金属管应做保护接地，可直接焊接或用接地线连接在附近已接地的金属构件或金属管道上，并保证接地的连续可靠，但不得接至输送可
8、燃物质的金属管道。,（4）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。等电位连接的定义为：将分开的设备、诸如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。（5）仪表信号用的铠装电缆应使用铠装屏蔽电缆，其铠装保护金属层，应至少在两端接至保护接地。,2、工作接地,（1）工作接地在工作接地汇总板之前应不与保护接地混接。（2）工作接地的连线，包括各接地线、接地干线、接地汇流排等，在接至总接地板之前，除正常的连接点之外，都应当是绝缘的。工作接地最终与接地体或接地网的连接应从总接地板单
9、独接线。（3）仪表工作接地的原则为单点接地，信号回路中应避免产生接地回路，如果一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免接地，则应采用隔离器将两点接地隔离开。（4）信号屏蔽电缆的屏蔽层接地应为单点接地，由于地电位差的存在，如果出现一个以上的接地点会形成地回路，使仪表引入干扰，所以同一信号回路、同一屏蔽层或排扰线只能有一个接地点，不能有一个以上的接地点，除了既定接地以外，其他部位应与一切金属构件绝缘。,因此，应根据信号源和接收仪表的不同情况采用不同接法。当信号源接地时，信号屏蔽电缆的屏蔽层应在信号源端接地，否则，信号屏蔽电缆的屏蔽层应在信号接收仪表一侧接地。现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见
10、下图图1-4信号回路在控制室侧接地示意图,对于被要求或必须在现场接地的现场仪表，应在现场侧接地。如接地型热电偶、pH溶液和电磁流量计等均在现场接地。如下图图1-5 信号回路在现场侧接地示意图,对于被要求或必须在现场接地，同时又要将控制室接受仪表在控制室接地的，应将两个接地点作电气隔离。仪表线路中常用隔离变压器来实现。如下图图1-6 信号回路在控制室和现场两侧同时接地示意图,现场仪表接线箱两侧的电缆屏蔽层应在箱内作跨接，现场仪表接线箱内的多芯电缆备用芯要在箱内作跨接。图1-7 现场接线箱两侧的电缆屏蔽层和备用芯跨接示意图,6、控制室仪表接地连接方法,（1）控制室（集中）安装仪表的自控设备（仪表柜
11、、台、盘、架、箱）内应分类设置保护接地汇流排、信号及屏蔽接地汇流排和本安接地汇流条。（2）各仪表设备的保护接地端子盒信号及屏蔽接地端子通过各自的接地连线分别接至保护接地汇流排和工作接地汇流排。（3）各类接地汇流排经各自的接地分干线分别接至保护接地汇总板和工作接地汇总板。（4）齐纳式安全栅的每个汇流条（安装轨道）可分别用两根接地分干线接到工作接地汇总板。也可由接地分干线于两端分别串接，再分别接至工作接地汇总板。（5）保护接地汇总板和工作接地汇总板经过各自的接地干线接到总结地板。,控制室（集中）安装仪表的自控设备内部接地连接图图1-12 控制室仪表接地连接图,四、接地体的设置,仪表系统的保护接地一
12、般情况下宜和电气专业的接地体共用，不必单独设置接地体。1、仪表系统接地体的设置仪表系统接地体的设置有三种处理方式：（1）单独设置的仪表系统接地体；（2）厂区电气系统接地网（3）电气系统在不同装置或不同界区分设的接地分配器。,采取何种方式，应根据具体情况决定。下列几种情况应单独设置接地体：需要单独设置的本质安全仪表系统；需要单独设置的DCS或计算机系统；电气系统接地网接地电阻不能满足仪表系统接地要求时；土壤电阻率高，接地电阻不能达到设计值的场所，例如砂地、岩石或干燥地区；周围环境存在严重的电磁干扰；所选用的仪表对噪声相当敏感，抗干扰要求高，如电磁流量计等；控制室与电力系统接地体距离较远，若共用接
13、地体，会使接地线过长，给施工维护带来不便；单独设置接地体较为经济合理时。,2、仪表系统单独设置接地体,从抑制干扰的观点，防止电力系统对仪表的干扰，把两个系统的接地完全分开，各自设置接地体，对仪表的防干扰是有利的。但从工程观点看，单独设置接地体比共用接地体投资大，废钢材，占地面积大，安装维护麻烦。控制室仪表接地系统图1-13,图1-13 控制室仪表接地系统图,3、仪表系统和电气专业合用接地装置,除上述特殊情况外，一般仪表接地系统可以和电力系统共用接地体而不必单独设置。 实际工程设计中，电气专业往往把全厂的建筑物(或装置）的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱PE母线、接闪器引下线形成等
14、电位联结，接地体连接成一个统一的接地网，其接地电阻值可达到很小的一个值，这对抑制干扰是很有利的。在这种情况下仪表系统各类接地也应汇接到该接地网的总接地板，实现等电位联结，与电气专业合用接地装置与大地联结。见图1-14,图1-14 与电气装置合用接地装置的等电位联结示意图,在有爆炸危险的场所，由于地电位差的存在，当不同接地点的设备意外地直接或间接接触时，可能产生电火花引起爆炸。为防止这种情况发生，要求各接地点电位应接近相等。一般，把仪表系统接地和全厂接地网连接起来可以达到这个要求。所以即使仪表系统单独设置接地体，也应该把仪表系统的接地体和电力系统的接地体连接起来，以达到电位平衡的目的。,4、接地
15、体（1）接地体的种类 接地体（或称为接地极）有两大类，自然接地体和人工接地体。 自然接地体 自然接地体是指敷设在地下的水管，非可燃液体、气体金属管道，建筑物和构筑物的地下金属结构，电缆外皮等。 人工接地体 人工接地体常用钢管、角铁、扁钢等制成，其最小尺寸要求见表1-1 人工接地体最小尺寸。,表1-1 人工接地体最小尺寸,（2）接地体的选择 在一般土壤中采用角钢接地体。在坚实的土壤中采用管形接地体。,5、接地装置安装,（1）对安装的一般要求 电气设备及构架应接地部分，都应该直接与接地体或其接地干线相连接，不允许把几个接地的部分用接地线串联起来，再与接地体连接。接地线必须用整线，中间不允许有接头。
16、利用自然接地体时，要采用不少于两根的导体，并在不同地点与接地干线相连。接地装置与接地体的连接要用电焊或气焊，不允许用锡焊。不便焊接时，可用螺钉、铆钉和线夹等连接。接地体应尽量埋在大地冰冻层以下潮湿的土壤中。为了减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不应小于接地体长度的两倍；水平接地体的间距不应小于5m。,（2）接地体的埋设 垂直埋设，为了减少气候对接地电阻的影响，接地体顶端应在地面以下0.50.8m处，下端将钢管打扁或削尖，以便打入土中。水平埋设，埋深0.51.0m，可采用环形、放射式、内外放射式等。接地极周围15米内无避雷地的接入点，8米内无30KW以上的高低压用电设备外壳的接入点。电焊
17、地切勿与公共接地极及其接地网搭在一起。典型接地装置安装见图115（a）和（b）,(a) 典型的接地体安装 (b) 典型的多接地体接地网1-钢筋混凝土接地体井；2-桩顶；3-钢盖板；4-接地体尖图1-15 接地装置安装图,（3）接地线的安装接地线是接地装置中的另一部分组成，要求它具有良好的电气连接。 一般采用(钢质扁钢或圆钢)接地线。只有当采用钢质线施工安装困难时，或移动式电气设备和三相四线制照明电缆的接地芯线，才可采用有色金属做人工接地线。 必须有足够截面保证连接可靠及有一定的机械强度。 接地体(线)的连接应采用焊接，焊接必须牢固无虚焊。接至电气设备上的接地线，应用镀锌螺栓连接；有色金属接地线
18、不能采用焊接时，可用螺栓连接。 接地线与接地体之间的连接应采用焊接或压接，连接应牢固可靠。,五、接地电阻,1、接地电阻的概念接地电阻包括接地体本身的电阻，接地体与土壤间的接触电阻、接地体附近的土壤电阻、接地体至电气设备间连接金属导线的接地线电阻四者之和。（1）接地电流和接地短路电流凡从带电体流入地下的电流即属于接地电流。接地电流有正常接地电流和故障接地电流之分。正常接地电流系指正常工作时通过接地装置流入地下，借大地形成工作回路的电流；故障接地电流系指发生故障时出现的接地电流。,配电系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫做接地短路电流，如接地的380/220V系统的单相接地短路电流。
19、在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电流在200A及以下的，称小接地短路电流系统；接地短路电流大于500A的，称大接地短路电流。（2）流散电阻和接地电阻如图1-16所示，接地电流流入地下以后，是自接地体向四周流散的。这个自接地体向四周流散的电流就叫流散电流。流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。 图1-16 流散电流示意图,接地电阻是接地体的流散电阻和接地线的电阻之和。散流电阻包括接地体本身的电阻、接地体与土壤间的接触电阻、接地体附近的土壤电阻。接地线的电阻一般很小，可以忽略不计。因此，可以认为流散电阻就是接地电阻。（3）接地电阻值的分类接地电阻值分为工频接地电阻和冲击接地电阻通
20、常说的接地电阻都是对于工频接地电流而言的，按通过接地体的工频交流电流计算出的电阻称为工频接地电阻。当接地装置通过雷电流时，由于雷电流有强烈的冲击性，接地电阻发生很大的变化，为了区别起见，这时的接地电阻称为冲击接地电阻，即防雷接地的接地电阻为冲击接地电阻。,2、仪表系统接地电阻的要求,仪表系统接地电阻即为电气专业低压配电系统接地装置的接地电阻。从仪表或设备的接地端子到接地极之间的导线与连接点的电阻总和称为接地连接电阻，仪表及控制系统的接地连接电阻不应大于1。接地极对地电阻（即流散电阻）与接地连接电阻之和接地电阻，仪表及控制系统的接地连接电阻不应大于4。这里采用的接地电阻为工频接地电阻，即通过接地
21、装置流入大地中的的工频电流求得的电阻。防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用。,（1）仪表系统的保护接地电阻仪表系统的保护接地电阻值，一般为4，最高不宜超过10。当设置有高灵敏度接地自动报警装置时，如漏电开关，接地电阻可大于10.（2）本质安全仪表系统的接地电阻本质安全仪表系统的接地一般要求保持独立，以防其他系统偶然发生的过高接地电压影响本安系统的地电位。若仪表系统和电力系统共用接地体时，一般采用电气专业相同的接地电阻值，以便施工。齐纳安全栅接地汇流条至接地极之间的连接电阻要求小于1。,六、接地线的选择和连接,1、接地导线仪表系统的接地导线应使用多股绞合铜芯绝缘电线或电缆，不允许用裸导线
22、或钢材，这对保证接地系统的质量，提高接地连线的连续性和可靠性有较大的好处。仪表系统地接地连线，除可引向单独设置的仪表系统接地体、厂区电气系统接地网以外，还可以引向电气系统在不同装置或不同界区分设的接地分配器。接地支线、接地分干线和接地总干线的截面积数值选择可按表1-2进行选择。,表1-2 接地连线的截面,2、接地汇流排,仪表及控制系统的接地汇流排通常采用25mm*6mm 铜条制作，也可用连接端子组合而成。接地汇总板及总接地板，采用厚度不小于6mm的铜板制作，长和宽的具体尺寸，则应根据需要而定。柜内的保护接地汇流排应与机柜进行可靠地电气连接。接地汇流排（汇流条）、接地汇总板、总接地板要采用绝缘支
23、架规定。,（1）仪表盘、仪表柜、控制柜上需要接地的仪表，应连接到接地端子或接地汇流排。接地汇流排通常采用25mm*6mm 铜条，应设置绝缘支架支撑。（2）仪表盘、仪表柜、控制柜内的接地端子或接地汇流排，经各自的接地分干线接至接地连接板，再由接地总干线与接地体连接。各汇流排、分干线应彼此绝缘。接地板应采用铜板制作，且采用绝缘支架规定。各类接地连线中严禁接入开关盒熔断器。（3）当仪表盘内同时有保护接地和工作接地时，应分别设置供这两类接地的专用汇流排或端子板。各台仪表的保护接地、工作接地分别接至相应的接地汇流排或端子板。这两类接地的汇流排、分干线、总干线应彼此绝缘，如图1-17所示。,图1-17 仪
24、表盘接地系统1-保护接地汇流排；2-工作接地汇流排；3、5-绝缘的接地线；4-公用接地板,（4）当仪表系统和电力系统共用接地体时，两个系统的接地汇流排、分干线、总干线仍应彼此绝缘。它们只能在接地体处或公用接地板处作相互连接，绝对不能在这点之前相连接，否则会引入干扰。接地线用色泽标记。在一根接地线上严禁串接多个需要接地的仪表或装置，因为这种做法不安全，一个接头的中断会引起多台仪表脱开接地点。（5）接地线的连接必须牢固可靠。接地支线与仪表和接地汇流排的连接为螺栓连接；接地分干线与接地汇流排和公用连接板的连接用焊接或螺栓连接；接地分干线、接地总干线与接地体的连接为焊接。螺栓连接时应装配防松零件。,（6）在现场要做保护接地的电气仪表、电气设备，其接地线应尽可能利用金属构件和金属管道，而不必另设接地线，但不能利用输送可燃性液体、可燃性气体的金属管道及其支架。因此，安装在已可靠接地的工艺管架、钢结构、管道金属构件上的导线管、回流槽、现场用电仪表外壳、接线盒、配电箱等，可不必另设接地线。利用以上设施作接地线时，应保证其全长具有良好的通路。例如金属构件、金属管道之间应通过可靠的焊接的跨接线相连接，仪表箱的门与箱体之间应通过螺钉连接的跨接线相连接。,THE END谢谢！,
