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、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。,（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、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。 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