仪 表 接 地 系 统n n 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，要设计和配置接地系统。1 仪表接地系统的分类和作用n n仪表及控制系统接地种类有：仪表及控制系统接地种类有： 保护接地、工作接地、本质安全系统接地、防静电接地和保护接地、工作接地、本质安全系统接地、防静电接地和防雷接地。防雷接地。n n1.1 1.1 保护接地保护接地保护接地保护接地n n保护接地保护接地( (也称为安全接地也称为安全接地) )是为人身安全和电气设备安全是为人身安全和电气设备安全而设置的接地。仪表及控制系统的外露导电部分，正常时而设置的接地。仪表及控制系统的外露导电部分，正常时不带电，在故障、损坏或非正常情况时可能带危险电压，不带电，在故障、损坏或非正常情况时可能带危险电压，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。电压提供一条通路，使之不经过人体。n n保护接地的保护作用原理，从图保护接地的保护作用原理，从图5151可以看出，若表盘未可以看出，若表盘未作保护接地作保护接地( (图图51 (a)51 (a)，表盘带电时，此时如果人体触及，表盘带电时，此时如果人体触及表盘，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，如图遭受触电的危害。若将表盘加上接地装置，如图51 (b)51 (b)，此时仪表盘由于意外事故带电时，接地短路电流将沿着，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接地体和人体两条通路流过。由于表盘通过接地线与接地体相接，人体触及时，接触电压已在危险电压以下，并且体相接，人体触及时，接触电压已在危险电压以下，并且人体的电阻远远大于接地电阻人体的电阻远远大于接地电阻RR，所以通过人体的电流很，所以通过人体的电流很小，短路电流大多通过接地电阻小，短路电流大多通过接地电阻RdRd，这样人体就避免了，这样人体就避免了触电的危险。所以，要求工业计算机机柜和仪表盘触电的危险。所以，要求工业计算机机柜和仪表盘( (柜、柜、箱、架箱、架) )及底座、用电仪表外壳、配电及底座、用电仪表外壳、配电( (箱箱) )、接线盒、汇、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同接线槽、导线管及铠装电缆的铠装护层等用金属接地线同接地体做牢固的连接，以保证良好的接地。地体做牢固的连接，以保证良好的接地。图51 人体触及带电表盘时的电流通路 n n 对于安全电压值的规定，各国并不完全相同。我国习惯采对于安全电压值的规定，各国并不完全相同。我国习惯采用用36V36V和和1 2V1 2V，国外有的规定为，国外有的规定为50V50V和和25V25V；而日本某些公；而日本某些公司则规定司则规定60V60V以下的用电仪表可以不作保护接地。以下的用电仪表可以不作保护接地。n n低于低于36V36V供电的现场仪表、变送器、就地开关等，若无特供电的现场仪表、变送器、就地开关等，若无特殊要求时可不作保护接地。由于现场的安装情况非常复杂，殊要求时可不作保护接地。由于现场的安装情况非常复杂，低于低于36V36V供电的现场仪表的金属外壳也可能接触到高于供电的现场仪表的金属外壳也可能接触到高于36V36V的其它电源，在这样的情况下这些仪表的外壳也应作的其它电源，在这样的情况下这些仪表的外壳也应作保护接地。保护接地。n n当安装在金属仪表盘、箱、柜、框架上的仪表，与已接地当安装在金属仪表盘、箱、柜、框架上的仪表，与已接地的金属仪表盘、箱、柜、框架电气接触良好时，可不做保的金属仪表盘、箱、柜、框架电气接触良好时，可不做保护接地。护接地。n n1.2 1.2 工作接地工作接地工作接地工作接地n n工作接地的作用是保证仪表精确、可靠地正常工作。它包工作接地的作用是保证仪表精确、可靠地正常工作。它包括括信号回路接地、屏蔽接地和本安系统接地信号回路接地、屏蔽接地和本安系统接地。n n1 1、仪表信号回路接地、仪表信号回路接地n n在仪表及控制系统中，信号分为隔离信号和非隔离信号。在仪表及控制系统中，信号分为隔离信号和非隔离信号。隔离信号一般可以不接地。这里的隔离信号一般可以不接地。这里的“ “隔离隔离 是指每一输入是指每一输入信号信号( (或输出信号或输出信号) )的电路与其它输入信号的电路与其它输入信号( (或输出信号或输出信号) )的的电路是绝缘的、对地是绝缘的，其电源是独立的、相互隔电路是绝缘的、对地是绝缘的，其电源是独立的、相互隔离的。非隔离信号需要建立一个信号公共参考点，非隔离离的。非隔离信号需要建立一个信号公共参考点，非隔离信号通常以直流电源负极为参考点，并接地。信号分配均信号通常以直流电源负极为参考点，并接地。信号分配均以此为参考点。同时这种电路的共模抑制电压通常很小，以此为参考点。同时这种电路的共模抑制电压通常很小，为了减小由此引进的共模干扰，也需要对此总进线接地。为了减小由此引进的共模干扰，也需要对此总进线接地。n n 2 2、屏蔽接地、屏蔽接地n n 屏蔽接地的作用是抑制电容性耦合干扰，降低电磁干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、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。排扰线、仪表上的屏蔽接地端子，均应作屏蔽接地。n n在强雷击区，室外架空敷设的不带屏蔽层的普通多芯电缆，在强雷击区，室外架空敷设的不带屏蔽层的普通多芯电缆，其备用芯应按照屏蔽接地。如果是屏蔽电缆，屏蔽层已接其备用芯应按照屏蔽接地。如果是屏蔽电缆，屏蔽层已接地，则备用芯可不接地，穿管多芯电缆备用芯也可不接地。地，则备用芯可不接地，穿管多芯电缆备用芯也可不接地。n n在仪表系统中要作屏蔽接地的有：在仪表系统中要作屏蔽接地的有：n n 导线的屏蔽层、排扰线；导线的屏蔽层、排扰线；n n 仪表上的屏蔽接地端子；仪表上的屏蔽接地端子；n n 未作保护接地而起屏蔽作用的金属导线管、金属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。汇线槽及金属仪表外壳。n n 3 3、本质安全仪表系统接地、本质安全仪表系统接地n n本安仪表系统接地除了具有抑制干扰的作用外，还有使仪本安仪表系统接地除了具有抑制干扰的作用外，还有使仪表系统具有本安性质的措施之一。表系统具有本安性质的措施之一。n n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，以保证进入危险的能量限制在安全定额以下，从制作用，以保证进入危险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。而达到安全火花型防爆性能。n n安全栅可以分成两种类型，一种是隔离型，另一种是非隔安全栅可以分成两种类型，一种是隔离型，另一种是非隔离型。离型。n n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。采用齐纳安全栅的本质安全仪表系统应设置接地连接系统，采用齐纳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。其接地与仪表信号回路接地不应分开。n n本安仪表系统需要接地的应包括：本安仪表系统需要接地的应包括：n n 安全栅的接地端子；安全栅的接地端子；n n 架装盘装仪表上的接地端子；架装盘装仪表上的接地端子；n n 24V24V直流电源的负极；直流电源的负极；n n 现场仪表金属外壳、现场仪表盘现场仪表金属外壳、现场仪表盘( (柜、箱、架子柜、箱、架子) )、现场接线盒、导线管、汇线槽等配线金属构件。现场接线盒、导线管、汇线槽等配线金属构件。 1.3 1.3 防静电接地防静电接地防静电接地防静电接地 绝缘体或高电阻体由于感应或磨擦等原因均可能造成电荷绝缘体或高电阻体由于感应或磨擦等原因均可能造成电荷积聚。积聚的电荷可能对仪表和控制信号造成干抗，静电积聚。积聚的电荷可能对仪表和控制信号造成干抗，静电荷放电可能损坏仪表设备。为防止静电的危害，一方面采荷放电可能损坏仪表设备。为防止静电的危害，一方面采取措施抑制静电的产生，另一方面应采用接地的方法给静取措施抑制静电的产生，另一方面应采用接地的方法给静电提供宣泄的通路，使之不能积聚。电提供宣泄的通路，使之不能积聚。n n安装安装DCSDCS、PLCPLC、SISSIS等设备的控制室、机柜室、过程控制等设备的控制室、机柜室、过程控制计算机的机房，应考虑防静电接地。这些室内的导静电地计算机的机房，应考虑防静电接地。这些室内的导静电地面、活动地板、工作台等应进行防静电接地。面、活动地板、工作台等应进行防静电接地。 已经做了保已经做了保护接地和工作接地的仪表和设备，不必再另做防静电接地。护接地和工作接地的仪表和设备，不必再另做防静电接地。n n1.4 1.4 防雷接地防雷接地防雷接地防雷接地n n 防雷主要指防直击雷、防雷电感应、防反击和防雷电波侵防雷主要指防直击雷、防雷电感应、防反击和防雷电波侵入。入。n n1 1、防直击雷、防直击雷n n 对于建筑物、贮油罐、贮气罐、高压架空线等，要采取对于建筑物、贮油罐、贮气罐、高压架空线等，要采取防直击雷措施。一般是采用避雷针或避雷带。防直击雷措施。一般是采用避雷针或避雷带。n n2 2、防雷电感应、防雷电感应n n 防雷电感应分为防静电感应和防电磁感应。防雷电感应分为防静电感应和防电磁感应。n n（1 1）防静电感应）防静电感应n n 将建筑物和构筑物的金属设备、管道金属构架、电缆金属外皮、将建筑物和构筑物的金属设备、管道金属构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等接地。钢屋架、钢窗等接地。n n 将建筑物和构筑物的金属屋面、屋面结构钢筋、屋面金属网格以将建筑物和构筑物的金属屋面、屋面结构钢筋、屋面金属网格以及突出屋面的金属体接地。及突出屋面的金属体接地。n n 防静电感应的接地装置应与电气设备接地装置共用。防静电感应的接地装置应与电气设备接地装置共用。n n（2 2）防电磁感应）防电磁感应n n 为了防止电磁感应，平行敷设的长金属物体，如管道、构架、电为了防止电磁感应，平行敷设的长金属物体，如管道、构架、电缆外皮等，相距不到缆外皮等，相距不到l00mml00mm时，每隔时，每隔202030m30m需用金属线跨接；交叉需用金属线跨接；交叉或接近不到或接近不到l00mml00mm时，交叉或接近处也应跨接。同时，管道连接处，时，交叉或接近处也应跨接。同时，管道连接处，如弯头、阀门、法兰盘等，不能保持良好接触时，需用金属线跨接。如弯头、阀门、法兰盘等，不能保持良好接触时，需用金属线跨接。用丝扣紧密连接的用丝扣紧密连接的2525及以上的管接头和法兰盘，在非腐蚀情况下，及以上的管接头和法兰盘，在非腐蚀情况下，可不跨接。可不跨接。 n n3 3、防反击、防反击n n 防雷装置在承受雷击时，接闪器、引下线、接地装置防雷装置在承受雷击时，接闪器、引下线、接地装置呈现很高电压，可能击穿邻近导体的绝缘，造成反击。为呈现很高电压，可能击穿邻近导体的绝缘，造成反击。为此，必须保证接闪器、引下线、接地装置与邻近导体之间此，必须保证接闪器、引下线、接地装置与邻近导体之间保持足够的安全距离。保持足够的安全距离。n n 独立避雷针空中距离一般不得小于独立避雷针空中距离一般不得小于5m5m。n n 避雷线空中距离一般也不得小于避雷线空中距离一般也不得小于5m5m。n n 接地装置地下距离一般不得小于接地装置地下距离一般不得小于3m3m。 n n4 4、防雷电波侵入、防雷电波侵入n n 为了防止电磁感应，低压线路宜采用电缆直接埋地，否为了防止电磁感应，低压线路宜采用电缆直接埋地，否则入户端可采用一段铠装电缆引入，直接埋地长度不应小则入户端可采用一段铠装电缆引入，直接埋地长度不应小于于50m50m，电缆与架空线连接处应装阀型避雷器。，电缆与架空线连接处应装阀型避雷器。n n当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后，需要设当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后，需要设置防雷接地连接的场合，应实施防雷接地连接。置防雷接地连接的场合，应实施防雷接地连接。2 接地系统的构成n n接地系统由接地线、接地汇流排、接地汇总板、接地体接地系统由接地线、接地汇流排、接地汇总板、接地体( (接地极接地极) )等几部分组成。等几部分组成。n n图图5252所示的为仪表及控制系统接地示意图。所示的为仪表及控制系统接地示意图。图52 仪表及控制系统接地示意图 n n接地线接地线把电气仪表、电气设备的接地部分和接地体连接把电气仪表、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。用的金属导体称为接地线。n n 接地体接地体埋入地中并和大地接触的金属导体称为接地体。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构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物大地接触的各种金属构件、金属井管、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。的基础、金属管道和设备等称为自然接地体。n n 接地装置接地装置接地线和接地体总和称为接地装置接地线和接地体总和称为接地装置 。3 接地系统的接地连接方法和原则3.1 3.1 保护接地保护接地保护接地保护接地n n1 1、仪表及控制系统的保护接地应按电气专业的有关标准、仪表及控制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。网。n n2 2、控制室用电应采用、控制室用电应采用TNSTNS系统。整个系统中，保护线系统。整个系统中，保护线PEPE与中线与中线N N是分开的。仪表及控制系统交流供电中线的起是分开的。仪表及控制系统交流供电中线的起始端应经保护接地干线接到总接地板上。始端应经保护接地干线接到总接地板上。n n3 3、仪表电缆槽、电缆保护金属管应做保护接地，可直接、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己接地的金属构件或金属管道焊接或用接地线连接在附近己接地的金属构件或金属管道上，并应保证接地的连续和可靠，但不得接至输送可燃物上，并应保证接地的连续和可靠，但不得接至输送可燃物质的金属管道。仪表电缆槽、电缆保护金属管的连接处，质的金属管道。仪表电缆槽、电缆保护金属管的连接处，应进行可靠的导电连接。应进行可靠的导电连接。n n4 4、仪表及控制系统的保护接地属于低压配电系统接地，、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。电气专业的低压配电系统接地网，即等电位共用接地网。n n等电位连接的定义为：将分开的设备、诸如导电物体用导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。等。n n5 5、 仪表信号用的铠装电缆应使用铠装屏蔽电缆，其铠装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。保护金属层，应至少在两端接至保护接地。 3.2 3.2 工作接地工作接地工作接地工作接地n n1 1、工作接地在工作接地汇总板之前不应与保护接地混接。、工作接地在工作接地汇总板之前不应与保护接地混接。n n2 2、工作接地的连线，包括各接地线、接地干线、接地汇、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，除正常的连接点外，都应流排等，在接至总接地板之前，除正常的连接点外，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。总接地板单独接线。n n3 3、仪表工作接地的原则为单点接地，信号回路中应避免、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。可避免接地，则应采用隔离器将两点接地隔离开。n n信号屏蔽电缆的屏蔽层接地应为单点接地，由于地电位差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就会形成地回路，使的存在，如果出现一个以上的接地点就会形成地回路，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。接地以外，其他部位应与一切金属构件绝缘。n n因此，应根据信号源和接收仪表的不同情况采用不同接法。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。接地。n n 现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图553 3 现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图53 53 图53 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，应在现场侧对于被要求或必须在现场接地的现场仪表，应在现场侧对于被要求或必须在现场接地的现场仪表，应在现场侧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、接地。如接地型热电偶、接地。如接地型热电偶、接地。如接地型热电偶、pHpH计溶液和电磁流量计等均在现场计溶液和电磁流量计等均在现场计溶液和电磁流量计等均在现场计溶液和电磁流量计等均在现场接地。见图接地。见图接地。见图接地。见图5454图 54 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收对于被要求或必须在现场接地，同时又要将控制室接收对于被要求或必须在现场接地，同时又要将控制室接收对于被要求或必须在现场接地，同时又要将控制室接收仪表在控制室接地的，应将两个接地点作电气隔离。仪表线仪表在控制室接地的，应将两个接地点作电气隔离。仪表线仪表在控制室接地的，应将两个接地点作电气隔离。仪表线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，见图路中常用隔离变压器来实现，见图路中常用隔离变压器来实现，见图路中常用隔离变压器来实现，见图5555图 55 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跨接，现场现场仪表接线箱两侧的电缆屏蔽层应在箱内跨接，现场现场仪表接线箱两侧的电缆屏蔽层应在箱内跨接，现场现场仪表接线箱两侧的电缆屏蔽层应在箱内跨接，现场仪表接线箱内的多芯电缆备用芯要在箱内作跨接。见图仪表接线箱内的多芯电缆备用芯要在箱内作跨接。见图仪表接线箱内的多芯电缆备用芯要在箱内作跨接。见图仪表接线箱内的多芯电缆备用芯要在箱内作跨接。见图 5656图 56 现场接线箱两侧的电缆屏蔽层和备用线芯跨接示意图3.3 3.3 本安系统接地本安系统接地n n1 1、两线制或三线制变送器是由直流电源供电的，为使安、两线制或三线制变送器是由直流电源供电的，为使安全栅能在直流电源故障时实现对危险场所的保护功能，安全栅能在直流电源故障时实现对危险场所的保护功能，安全栅接地必须与直流电源的公共端相连接。全栅接地必须与直流电源的公共端相连接。n n2 2、为使安全栅能在交流电源故障时实现对危险场所的保、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。决定了安全栅接地最终应是电气系统接地。n n3 3、采用隔离式安全栅的本质安全仪表系统，不需要专门、采用隔离式安全栅的本质安全仪表系统，不需要专门接地。采用齐纳安全栅的本质安全仪表系统应设置接地连接地。采用齐纳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。接系统，其接地与仪表信号回路接地不应分开。n n1 1）隔离型安全栅）隔离型安全栅n n隔离型的除了限流限压作用外，还具有电气隔离作用。隔隔离型的除了限流限压作用外，还具有电气隔离作用。隔离式安全栅分为输入式安全栅和输出式安全栅两种。输入离式安全栅分为输入式安全栅和输出式安全栅两种。输入式安全栅和变送器配合使用，输出式安全栅则与执行器配式安全栅和变送器配合使用，输出式安全栅则与执行器配合使用。合使用。n n 输入式安全栅输入式安全栅 n n图图5757所示为输入式安全栅原理图。从图中看到，输入式所示为输入式安全栅原理图。从图中看到，输入式安全栅主要由电压电流限制器、直流交流变换器、整流安全栅主要由电压电流限制器、直流交流变换器、整流滤波电路滤波电路 、隔离变压器、隔离变压器T2T2、共基极放大器、整流滤波电、共基极放大器、整流滤波电路路 等部分组成。等部分组成。图57 输入式安全栅原理图n n输入式安全栅是现场二线制变送器与控制室仪表及电源联输入式安全栅是现场二线制变送器与控制室仪表及电源联系的纽带，它一方面为变送器提供电源，另一方面将来自系的纽带，它一方面为变送器提供电源，另一方面将来自变送器的变送器的4 420 20 mAmA DC DC信号，经隔离变压器线性地转换成信号，经隔离变压器线性地转换成4 420 20 mAmA DC( DC(或或15 V DC)15 V DC)信号，传送给控制室内的仪表。信号，传送给控制室内的仪表。在上述传递过程中，依靠双重限压限流电路，使任何情况在上述传递过程中，依靠双重限压限流电路，使任何情况下输往危险场所的电压不超过下输往危险场所的电压不超过30 V DC30 V DC，电流不超过，电流不超过30 30 mAmA DC DC，从而保证了危险场所的安全。，从而保证了危险场所的安全。n n24 V24 V直流电源先由直流电源先由DCDCACAC变换器变成变换器变成8 k Hz8 k Hz的交流方波的交流方波电压，经整流滤波电压，经整流滤波I I后又被转换成直流电压，通过电压电后又被转换成直流电压，通过电压电流限制回路后，作为现场二线制变送器的电源电压流限制回路后，作为现场二线制变送器的电源电压( (仍为仍为24 V DC)24 V DC)。同时方波电压又经变压器。同时方波电压又经变压器T1T1的另一次级绕组及的另一次级绕组及整流滤波电路整流滤波电路 ，转换成输出电路和共基极放大器的电源，转换成输出电路和共基极放大器的电源电压。这就是检测安全栅的能量传输过程。电压。这就是检测安全栅的能量传输过程。n n输入式安全栅除了进行能量转换传输外，还进行了检测信输入式安全栅除了进行能量转换传输外，还进行了检测信号的传输。来自现场变送器的号的传输。来自现场变送器的4 420 20 mAmA DC DC信号经限流限信号经限流限压电路、整流滤波电路压电路、整流滤波电路( (此时该电路起调制器的作用此时该电路起调制器的作用) )、隔、隔离变压器离变压器T2T2耦合到共基极放大整流电路。共基极放大整流耦合到共基极放大整流电路。共基极放大整流电路在此起解调器的作用，把方波信号还原成电路在此起解调器的作用，把方波信号还原成1 15 V DC5 V DC信号，作为输出送给控制室仪表。所以从信号通道来看，信号，作为输出送给控制室仪表。所以从信号通道来看，安全栅是一个放大系数为安全栅是一个放大系数为1 1的传送器，被传送的信号经过的传送器，被传送的信号经过调制一变压器耦合一解调的过程后，照原样送出调制一变压器耦合一解调的过程后，照原样送出( (或转换或转换成成1 15 V DC5 V DC的标准信号的标准信号) )。 n n这里电源、变送器、控制室中仪表三者之间除了磁的联系这里电源、变送器、控制室中仪表三者之间除了磁的联系外，没有电的直接联系，从而达到了互相隔离的作用。外，没有电的直接联系，从而达到了互相隔离的作用。n n同时，其隔离变压器的原副绕组之间屏蔽层必须接地起到同时，其隔离变压器的原副绕组之间屏蔽层必须接地起到防混触的作用。防混触的作用。图58 输出式安全栅原理图n n 24 V24 V直流电源经直流电源经DCDCACAC变换器变成交流方波电压，通过变换器变成交流方波电压，通过电源变压器电源变压器T1T1分成两路，一路供给晶体管调制器，作为分成两路，一路供给晶体管调制器，作为4 420 20 mAmA DC DC信号电流的斩波电压；另一路经整流滤波电信号电流的斩波电压；另一路经整流滤波电路，给共基极放大器、限制电路及执行器供给电源。路，给共基极放大器、限制电路及执行器供给电源。n n输出式安全栅的控制信号通道是这样的：由控制器来的输出式安全栅的控制信号通道是这样的：由控制器来的4 420 20 mAmA DC DC信号，经晶体管调制器变成交流方波信号，信号，经晶体管调制器变成交流方波信号，通过电流互感器通过电流互感器T2T2作用于共基极放大电路，经解调后恢复作用于共基极放大电路，经解调后恢复为与原来相等的为与原来相等的4 420 20 mAmA DC DC信号，以恒流源的形式输出。信号，以恒流源的形式输出。该输出经限压限流，供给现场执行器。从整机功能来看，该输出经限压限流，供给现场执行器。从整机功能来看，它与输入式安全栅一样，是一个变换系数为它与输入式安全栅一样，是一个变换系数为1 1的带限压限的带限压限流装置的信号传送器。为了实现变压器的输入、输出、电流装置的信号传送器。为了实现变压器的输入、输出、电源电路之间的隔离，对信号和电源都进行了直流一交流一源电路之间的隔离，对信号和电源都进行了直流一交流一直流的变换处理。直流的变换处理。n n同样，输出式安全栅的隔离变压器的原副绕组之间屏蔽层同样，输出式安全栅的隔离变压器的原副绕组之间屏蔽层必须接地起到防混触的作用。必须接地起到防混触的作用。2 2）非隔离型安全栅）非隔离型安全栅）非隔离型安全栅）非隔离型安全栅非隔离型的有电阻式和齐纳式安全栅。电阻式利用电阻的限非隔离型的有电阻式和齐纳式安全栅。电阻式利用电阻的限非隔离型的有电阻式和齐纳式安全栅。电阻式利用电阻的限非隔离型的有电阻式和齐纳式安全栅。电阻式利用电阻的限流作用，它对接地无特殊要求。齐纳式安全栅对接地要求比流作用，它对接地无特殊要求。齐纳式安全栅对接地要求比流作用，它对接地无特殊要求。齐纳式安全栅对接地要求比流作用，它对接地无特殊要求。齐纳式安全栅对接地要求比较苛刻，要认真对待。较苛刻，要认真对待。较苛刻，要认真对待。较苛刻，要认真对待。图59 齐纳式安全栅的接线原理图n n图图5959为齐纳式安全栅的接线原理图。从图中看出有为齐纳式安全栅的接线原理图。从图中看出有B B、E E、D D三个接地点。通常三个接地点。通常B B、E E两点在控制室侧接到同一接两点在控制室侧接到同一接地体，它们的地电位严格相同。而地体，它们的地电位严格相同。而D D点是变送器外壳在现点是变送器外壳在现场接地。若现场和控制室两接地点有地电位差存在，则场接地。若现场和控制室两接地点有地电位差存在，则D D点和点和B(E)B(E)点电位就不相同。若以点电位就不相同。若以B(E)B(E)点为参考零电位，假点为参考零电位，假定定D D点出现一点出现一10V10V的电位。此时，若的电位。此时，若A A、B B两点电位差仍为两点电位差仍为正常正常24V24V，但，但A A、D D两点有两点有34V34V的电位差，超过安全极限电的电位差，超过安全极限电位差。这种情况下，齐纳管不会反向击穿，不起保护作用。位差。这种情况下，齐纳管不会反向击穿，不起保护作用。如不小心，现场的信号线碰到变送器外壳，产生的火花可如不小心，现场的信号线碰到变送器外壳，产生的火花可能点燃爆炸性气体，这个系统就不具备本安性能。所以在能点燃爆炸性气体，这个系统就不具备本安性能。所以在接地设计时，就要保证接地设计时，就要保证D D点和点和B(E)B(E)点电位接近相等。实践点电位接近相等。实践中可采用这样几种方法：中可采用这样几种方法：n n一种是用接地线一种是用接地线( (有的称等位线有的称等位线) )把把B B点和点和D D点连接起来；点连接起来；n n另一种是利用电气专业全厂统一接地网，把要接地的接头另一种是利用电气专业全厂统一接地网，把要接地的接头用接地线接到统一的接地网上。在潮湿场所，土壤电阻率用接地线接到统一的接地网上。在潮湿场所，土壤电阻率低，即使不利用等位线也可以做到低，即使不利用等位线也可以做到D D点和点和B(E)B(E)点电位接近点电位接近相等。相等。 3 3）齐纳式安全栅）齐纳式安全栅）齐纳式安全栅）齐纳式安全栅的本质系统接地连接示意图的本质系统接地连接示意图的本质系统接地连接示意图的本质系统接地连接示意图510510。图 510 本质系统接地连接示意图 n n4 4、安全栅的各接地线的连接、安全栅的各接地线的连接 齐纳式安全栅的各接地汇流排可直接接到本机柜的工齐纳式安全栅的各接地汇流排可直接接到本机柜的工作接地汇流排，再经工作接地干线接到工作接地汇总板。作接地汇流排，再经工作接地干线接到工作接地汇总板。每个汇流排的接地线宜使用两根单独的导线。每个汇流排的接地线宜使用两根单独的导线。n n 齐纳式安全栅的各接地汇流排也可分别经工作接地干齐纳式安全栅的各接地汇流排也可分别经工作接地干线接到工作接地汇总板。每个汇流排的工作接地干线宜使线接到工作接地汇总板。每个汇流排的工作接地干线宜使用两根单独的导线。用两根单独的导线。 n n 齐纳式安全栅的各接地汇流排也可由工作接地干线串齐纳式安全栅的各接地汇流排也可由工作接地干线串接，两端应分别经工作接地干线接到工作接地汇总板。接，两端应分别经工作接地干线接到工作接地汇总板。 n n 在有齐纳式安全栅的本安系统中，直流电源的负端必在有齐纳式安全栅的本安系统中，直流电源的负端必须接到本机柜的工作接地汇流排或安全栅汇流排上。须接到本机柜的工作接地汇流排或安全栅汇流排上。n n 安全栅接地汇流排与交流供电的中线起始点相连的最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简单可靠的方法是用导线连接 。n n5 5、为检测本安系统接地连接电阻，采用两根导线连接安、为检测本安系统接地连接电阻，采用两根导线连接安全栅接地汇流排与总接地板，断开其中一根，即可测得回全栅接地汇流排与总接地板，断开其中一根，即可测得回路电阻，估算出连接电阻。路电阻，估算出连接电阻。n n 6 6、英国标准学会在、英国标准学会在BS5 345BS5 345中规定：在需要作接地连接的中规定：在需要作接地连接的场所，为了保证本安系统场所，为了保证本安系统( (即二极管安全栅的接地、变压即二极管安全栅的接地、变压器屏蔽的接地、安全栅继电器架子的接地器屏蔽的接地、安全栅继电器架子的接地) )的完整性，应的完整性，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点的阻抗小于11。这个要求可以通过连接到开关室。这个要求可以通过连接到开关室( (配电配电室室) )或类似接地体或者通过使用单独的接地体来做到。连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接用的导线应是相当于截面为4mm24mm2的铜导体。的铜导体。n n3.4 3.4 防静电接地防静电接地防静电接地防静电接地n n1 1、控制系统防静电接地应与保护接地共用接地系统。、控制系统防静电接地应与保护接地共用接地系统。n n2 2、电气保护接地线可用作静电接地线。、电气保护接地线可用作静电接地线。n n3 3、不得使用电气供电系统的中线作防静电接地、不得使用电气供电系统的中线作防静电接地 n n3.5 3.5 防雷接地防雷接地防雷接地防雷接地n n1 1、仪表系统采用等电位接地联结，可以减少雷电伤害和、仪表系统采用等电位接地联结，可以减少雷电伤害和降低干扰。防雷的接地装置由电气专业按规定设置。降低干扰。防雷的接地装置由电气专业按规定设置。n n2 2、仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统、仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用，但不得与独立避雷装置共用接地装置。共用，但不得与独立避雷装置共用接地装置。n n3.6 3.6 控制室仪表接地连接方法控制室仪表接地连接方法控制室仪表接地连接方法控制室仪表接地连接方法n n1 1、控制室、控制室( (集中集中) )安装仪表的自控设备安装仪表的自控设备( (仪表柜、台、盘、架、箱仪表柜、台、盘、架、箱) )内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。条。n n 2 2、各仪表设备的保护接地端子和信号及屏蔽接地端子通过各自的接、各仪表设备的保护接地端子和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。地连线分别接至保护接地汇流排和工作接地汇流排。n n 3 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、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。工作接地汇总板。n n4 4、齐纳式安全栅的每个汇流条、齐纳式安全栅的每个汇流条( (安装轨道安装轨道) )可分别用两根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。端分别串接，再分别接至工作接地汇总板。n n 5 5、保护接地汇总板和工作接地汇总板经过各自的接地干、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接地板。线接到总接地板。n n 控制室（集中）安装仪表的自控设备内部接地连接图控制室（集中）安装仪表的自控设备内部接地连接图 511511。 图511 控制室仪表接地连接图4 接地体的设置n n根据实践经验，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。n n4.1 4.1 仪表系统接地体的设置仪表系统接地体的设置仪表系统接地体的设置仪表系统接地体的设置n n仪表系统接地体的设置有三种处理方式：仪表系统接地体的设置有三种处理方式：n n 单独设置的仪表系统接地体；单独设置的仪表系统接地体；n n 厂区电气系统接地网；厂区电气系统接地网；n n 电气系统在不同装置或不同界区分设的接地分配器。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：置接地体： n n 需要单独设置的本质安全仪表系统；需要单独设置的本质安全仪表系统；n n 需要单独设置的需要单独设置的DCSDCS或计算机系统；或计算机系统；n n 电气系统接地网接地电阻不能满足仪表系统接地的要求电气系统接地网接地电阻不能满足仪表系统接地的要求时；时；n n 土壤电阻率高，接地电阻不能达到设计值的场所，例如土壤电阻率高，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；砂地、岩石或干燥地区；n n 周围环境存在严重的电磁干扰；周围环境存在严重的电磁干扰；n n 所选用的仪表对噪声相当敏感，抗干扰要求高，如电磁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；流量计等；n n 控制室与电力系统接地体距离较远，若共用接地体，会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；使接地线过长，给施工维护带来不便；n n 单独设置接地体较为经济合理时。单独设置接地体较为经济合理时。n n4.2 4.2 仪表系统单独设置接地体仪表系统单独设置接地体仪表系统单独设置接地体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，费钢材，占地面积大，安装维护麻烦。控制室体投资大，费钢材，占地面积大，安装维护麻烦。控制室仪表接地系统图仪表接地系统图512512。 4.3 4.3 仪表系统与电气专业合用接地装置仪表系统与电气专业合用接地装置仪表系统与电气专业合用接地装置仪表系统与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。统共用接地体而不必单独设置。n n 实际工程设计中，电气专业往往把全厂的建筑物（或实际工程设计中，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、进线配装置）的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱电箱PEPE母排、接闪器引下线形成等电位联结，接地体连接母排、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，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连接。见图电气专业合用接地装置与大地连接。见图 513 513 图513 与电气装置合用接地装置的等电位联结示意图 n n在有爆炸危险的场所，由于地电位差的存在，当不同接地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，会点的设备意外地直接或间接接触时，可能产生电火花，会引起爆炸。为防止这种情况发生，要求各接地点电位应接引起爆炸。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，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。以达到电位平衡的目的。n n4.4 4.4 接地体接地体接地体接地体n n1 1、接地体的种类、接地体的种类n n 接地体（或称为接地极）有两大类，自然接地体和人工接地体（或称为接地极）有两大类，自然接地体和人工接地体。接地体。n n （1 1）自然接地体）自然接地体n n 自然接地体是指敷设在地下的水管，非可燃液体、气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，电缆外皮体金属管道，建筑物和构筑物的地下金属结构，电缆外皮等。等。n n （2 2）人工接地体）人工接地体n n 人工接地体常用钢管、角铁、圆钢、扁钢等制成，其最人工接地体常用钢管、角铁、圆钢、扁钢等制成，其最小尺寸要求见表小尺寸要求见表 5151。 n n 接地极最小尺寸（mm）圆钢（直径）16角铁40404扁钢宽20厚4钢管内径13壁厚2.5表51 人工接地体最小尺寸n n2 2、接地体的选择、接地体的选择n n 在一般土壤中采用角钢接地体。在一般土壤中采用角钢接地体。n n 在坚实的土壤中采用管形接地体。在坚实的土壤中采用管形接地体。n n4.5 4.5 接地装置安装接地装置安装接地装置安装接地装置安装n n1 1、对安装的一般要求、对安装的一般要求n n电气设备及构架应接地部分，都应该直接与接地体或电气设备及构架应接地部分，都应该直接与接地体或与其接地干线相连接，不允许把几个接地的部分用接地线与其接地干线相连接，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。串联起来，再与接地体连接。n n接地线必须用整线，中间不允许有接头。接地线必须用整线，中间不允许有接头。n n利用自然接地体时，要采用不少于两根的导体，并在利用自然接地体时，要采用不少于两根的导体，并在不同地点与接地干线相连。不同地点与接地干线相连。 n n接地装置与接地体的连接要用电焊或气焊，不允许用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。锡焊。不便焊接时，可用螺钉、铆钉和线夹等连接。n n接地体应尽量埋在大地冰冻层以下潮湿的土壤中。接地体应尽量埋在大地冰冻层以下潮湿的土壤中。 n n为了减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距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不应小于接地体长度的两倍；水平接地体的间距不应小于5m5m。n n 2 2、接地体的埋设、接地体的埋设n n 垂直埋设，为了减少气候对接地电阻的影响，接地体垂直埋设，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顶端应在地面以下0.50.50.8m0.8m处，下端将钢管打扁或削尖，处，下端将钢管打扁或削尖，以便打入土中。以便打入土中。n n水平埋设，埋深水平埋设，埋深0.50.51.0m1.0m，可采用环形、放射式、内，可采用环形、放射式、内环外放射式等。环外放射式等。n n 埋设接地体时，应先挖一条宽埋设接地体时，应先挖一条宽0.6m0.6m、深、深0.6m0.6m的地沟。然的地沟。然后再将接地体打入沟内，上端露出沟底后再将接地体打入沟内，上端露出沟底0.10.10.2m0.2m，以便对，以便对接地体上的连接扁钢和接地线进行焊接。焊接好后，经检接地体上的连接扁钢和接地线进行焊接。焊接好后，经检查认为焊接质量和接地体埋深均合乎要求时，方可将沟填查认为焊接质量和接地体埋深均合乎要求时，方可将沟填平夯实。为日后测量接地电阻方便，应在适当位置加装接平夯实。为日后测量接地电阻方便，应在适当位置加装接线卡子，以备测量时接用。线卡子，以备测量时接用。n n典型接地装置安装见图典型接地装置安装见图514514（a a）和（）和（b b）a） 典型的接地体安装 1钢筋混凝土接地体井；2桩顶；3钢盖板；4接地体尖（b）典型的多接地体接地网 图514 接地装置安装图n n3 3、接地线的安装、接地线的安装n n接地线是接地装置中的另一组成部分，要求它具有良好的接地线是接地装置中的另一组成部分，要求它具有良好的电气连接。电气连接。n n 一般应采用（钢质扁钢或圆钢）接地线。只有当采用一般应采用（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，才可采用有色金属作人工接地线。照明电缆的接地芯线，才可采用有色金属作人工接地线。n n 必须有足够截面保证连接可靠及有一定的机械强度。必须有足够截面保证连接可靠及有一定的机械强度。n n 接地体（线）的连接应采用焊接，焊接必须牢固无虚接地体（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；有色金属接地线不能采用焊接时，可用螺栓连接。金属接地线不能采用焊接时，可用螺栓连接。n n 接地线与接地体之间的连接应采用焊接或压接，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。采用焊接时，扁钢的搭接长度应为宽度的应牢固可靠。采用焊接时，扁钢的搭接长度应为宽度的2 2倍且至少焊接倍且至少焊接3 3个棱边；圆钢的搭接长度应为直径的个棱边；圆钢的搭接长度应为直径的6 6倍。倍。采用压接时，应在接地线端加金属夹头与接地体夹牢，夹采用压接时，应在接地线端加金属夹头与接地体夹牢，夹头与接地体相接触的一面应镀锡，接地体连接夹头的地方头与接地体相接触的一面应镀锡，接地体连接夹头的地方应擦拭干净。应擦拭干净。5 接地电阻n n5.1 5.1 接地电阻的概念接地电阻的概念接地电阻的概念接地电阻的概念n n接地电阻包括接地体本身的电阻、接地体与土壤间的接触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。金属导线的接地线电阻四者之和。n n1 1、接地电流和接地短路电流、接地电流和接地短路电流n n凡从带电体流人地下的电流即属于接地电流。接地电流有凡从带电体流人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人地下，借大地形成工作回路的常工作时通过接地装置流人地下，借大地形成工作回路的电流；故障接地电流系指系统发生故障时出现的接地电流。电流；故障接地电流系指系统发生故障时出现的接地电流。n n配电系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电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，如接地的流叫做接地短路电流，如接地的380380220V220V系统的单相接系统的单相接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电流在地短路电流在200A200A。n n及以下的，称小接地短路电流系统；接地短路电流大于及以下的，称小接地短路电流系统；接地短路电流大于500A500A的，称大接地短路电流。的，称大接地短路电流。n n2 2、流散电阻和接地电阻、流散电阻和接地电阻 如图如图515515所示，接地电流流人地下以后，是自接地体所示，接地电流流人地下以后，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做流向四周流散的。这个自接地体向四周流散的电流就叫做流散电流。流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。散电流。流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。如图515 流散电流n n接地电阻是接地体的流散电阻与接地线的电阻之和。流散接地电阻是接地体的流散电阻与接地线的电阻之和。流散电阻包括地体本身的电阻、接地体与土壤间的接触电阻、电阻包括地体本身的电阻、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。略不计。因此，可以认为流散电阻就是接地电阻。n n3 3、接地体的接地电阻计算、接地体的接地电阻计算接地体的接地电阻计算与接地体的结构尺寸、安装形式、接地体的接地电阻计算与接地体的结构尺寸、安装形式、土质有关。土质有关。（1 1） 垂直接地极的接地电阻计算垂直接地极的接地电阻计算 可利用下式计算（图可利用下式计算（图516516），当），当l dl d时时 图516 垂直接地极的示意图 式中 RV 垂直接地极的接地电阻，； 土壤电阻率，m ； l 垂直接地极的长度，m ； d 接地极用圆钢时，圆钢的直径， m 。 当用不同型式钢材时，其等效直径d的取值（图517） 钢管 d=d1 ； 扁钢 d=b/2； 等边角钢 d=0.84b； 不等边角钢 图517几种型式钢材的计算用尺寸n n（2 2）水平接地极的接地电阻计算）水平接地极的接地电阻计算n n 可利用下式计算可利用下式计算式中 Rh 水平接地极的接地电阻，Q；l 水平接地极的总长度，m； h 水平接地极的埋设深度，m；d 水平接地极的直径或等效直径，m；A 水平接地极的形状系数。可采用表52所列数值。 （52） n n 表表52 52 水平接地极的形状系数水平接地极的形状系数A A取值取值以上所谈的接地电阻，是在低频、电流密度不大的情况下测得的，或用稳态公式计算得出的电阻值。为了降低接地电阻，往往用多根的单一接地体以金属体并联连接而组成复合接地体或接地体组。n n4 4、接地电阻值的分类、接地电阻值的分类n n接地电阻值的分为工频接地电阻和冲击接地电阻。接地电阻值的分为工频接地电阻和冲击接地电阻。n n 工频接地电阻工频接地电阻n n通常说的接地电阻都是对于工频接地电流而言的，按通过通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。接地体的工频交流电流计算出的电阻称为工频接地电阻。n n 冲击接地电阻冲击接地电阻n n当接地装置通过雷电流时，由于雷电流有强烈的冲击性，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。电阻。 5.2 5.2 仪表系统接地电阻的要求仪表系统接地电阻的要求仪表系统接地电阻的要求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。接地电阻。n n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电阻总和, ,称为接地连接电阻，仪表及控制系统的接地连称为接地连接电阻，仪表及控制系统的接地连接电阻不应大于接电阻不应大于11。n n接地极对地电阻（即流散电阻）与接地连接电阻之和称为接地极对地电阻（即流散电阻）与接地连接电阻之和称为接地电阻，仪表及控制系统的接地电阻不应大于接地电阻，仪表及控制系统的接地电阻不应大于44。n n这里所采用的接地电阻为工频接地电阻，即按通过接地装这里所采用的接地电阻为工频接地电阻，即按通过接地装置流入大地中的工频电流求得的电阻。置流入大地中的工频电流求得的电阻。n n防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用。防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用。n n1 1、仪表系统的保护接地电阻、仪表系统的保护接地电阻n n仪表系统的保护接地电阻值，一般为仪表系统的保护接地电阻值，一般为44，最高不宜超过，最高不宜超过1010。当设置有高灵敏度接地自动报警装置时，如漏电开。当设置有高灵敏度接地自动报警装置时，如漏电开关，接地电阻值可大于关，接地电阻值可大于1010。 n n PLCPLC主要用于开关量的检测控制，它的输入、输出模块主要用于开关量的检测控制，它的输入、输出模块大多具有光电隔离功能，因而接地要求相对比较低。用于大多具有光电隔离功能，因而接地要求相对比较低。用于模拟量检测控制的模拟量检测控制的DCSDCS系统，接地要求相对比较高。但各系统，接地要求相对比较高。但各家家DCSDCS系统制造厂的具体要求也不一样。对于某些仪表及系统制造厂的具体要求也不一样。对于某些仪表及控制系统供货厂商采用不同的接地方式，应坚持要求供货控制系统供货厂商采用不同的接地方式，应坚持要求供货厂商按厂商按IECIEC、ISAISA、GBGB等国际标准和国家标准供货及实施等国际标准和国家标准供货及实施工程，这是国际通行原则。工程，这是国际通行原则。n n 2 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电阻n n本质安全仪表系统的接地有的制造厂要求保持独立，以防本质安全仪表系统的接地有的制造厂要求保持独立，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。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。n n若仪表系统和电力系统共用接地体时，一般采用电气专业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，以便于施工。相同的接地电阻值，以便于施工。n n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11。n n5.3 5.3 接地电阻的测量方法及要求接地电阻的测量方法及要求接地电阻的测量方法及要求接地电阻的测量方法及要求n n测量接地电阻的方法很多，通常有下列几种。测量接地电阻的方法很多，通常有下列几种。n n 利用接地电阻测试仪的测量法。利用接地电阻测试仪的测量法。n n 电流表一电压表法。电流表一电压表法。n n 电流表一电力表法。电流表一电力表法。n n 电桥法。电桥法。n n 三点法。三点法。n n 用钳型接地测试仪不用辅助线极和不断开测试极导用钳型接地测试仪不用辅助线极和不断开测试极导线进行测量。线进行测量。n n 上述测量方法中，以上述测量方法中，以、和和最普遍采用，这是因最普遍采用，这是因为它们都有一定的优点。为它们都有一定的优点。n n (1)(1)利用接地电阻测试仪的测量法的优点如下：利用接地电阻测试仪的测量法的优点如下：n n 1)1)测试仪本身有自备电源，不需要另外的电源设备。这测试仪本身有自备电源，不需要另外的电源设备。这一点在远离城镇地区或供电不便的情况下进行测量更为便一点在远离城镇地区或供电不便的情况下进行测量更为便利。利。n n 2)2)测试仪便于携带，使用方法简单。测量时，不必经过测试仪便于携带，使用方法简单。测量时，不必经过一番繁复的计算，即可直接从仪器上读出被测接地体的接一番繁复的计算，即可直接从仪器上读出被测接地体的接地电阻值。地电阻值。n n 3)3)测量所需要的辅助接地体和接地棒，往往与仪器成套测量所需要的辅助接地体和接地棒，往往与仪器成套供应，而不需另行制作，这样可简化测量的准备工作。供应，而不需另行制作，这样可简化测量的准备工作。n n 4)4)有许多测试仪还能消除接地棒、辅助接地体的接地电有许多测试仪还能消除接地棒、辅助接地体的接地电阻，以及外界的杂散电流对测量结果所产生的影响，使测阻，以及外界的杂散电流对测量结果所产生的影响，使测量更为准确。量更为准确。n n由于上述许多优点，所以，在测量时如备有接地电阻测试由于上述许多优点，所以，在测量时如备有接地电阻测试仪，而被测接地体的电阻值又在测试仪的测量范围内，则仪，而被测接地体的电阻值又在测试仪的测量范围内，则要求尽量利用接地电阻测试仪来进行测量。要求尽量利用接地电阻测试仪来进行测量。n n不管采用哪一种方法，在测量时都要敷设两组辅助性质的不管采用哪一种方法，在测量时都要敷设两组辅助性质的接地体；一组用来测量被测接地体。接地体；一组用来测量被测接地体。n n与零电位间电压的，称为接地棒；另一组用来构成流过被与零电位间电压的，称为接地棒；另一组用来构成流过被测接地体的电流回路的，称为辅助接地体，如图测接地体的电流回路的，称为辅助接地体，如图518518所所示。接地棒和辅助接地体，除与接地电阻测量仪成套供应示。接地棒和辅助接地体，除与接地电阻测量仪成套供应外，如利用其他测量方法，都需要另外加以制作。外，如利用其他测量方法，都需要另外加以制作。图518 辅助接地体与接地棒n n辅助接地体、接地棒与被测接地体三者间的相互位置和距辅助接地体、接地棒与被测接地体三者间的相互位置和距离，对于测量的结果有很大的影响。假如，接地棒与被测离，对于测量的结果有很大的影响。假如，接地棒与被测接地体间的距离较小时，两者间所测得的电压就会小于真接地体间的距离较小时，两者间所测得的电压就会小于真正的电压值。结果使计算所得的接地电阻小于实际的数值。正的电压值。结果使计算所得的接地电阻小于实际的数值。在一般情况下，辅助接地体、接地棒与被测接地体三者间在一般情况下，辅助接地体、接地棒与被测接地体三者间的距离如表的距离如表5 5一一3 3所示，则测量的结果是相当准确的。所示，则测量的结果是相当准确的。n n 表5一3 被测接地体、辅助接地体和接地棒相互间的距离接地体结构形式最小距离（m）被测接地体辅助接地体dGdGPdPC单一管状单一管状402020多根钢管组成单一管状808020多根钢管组成多根钢管组成808040复杂接地体单一管状5D5D20复杂接地体多根钢管组成5D5D40表中：G表示被测接地体；C表示辅助接地体；P表示接地棒；D表示复杂接地体的对角线n n 为了核查测量所得的电位是否准确，应将接地棒移置三处为了核查测量所得的电位是否准确，应将接地棒移置三处重复进行测量。如图重复进行测量。如图518518中中A A、B B、C C三点位置，三次所三点位置，三次所测得的结果相等或相近，则接地棒的位置是正确的。若每测得的结果相等或相近，则接地棒的位置是正确的。若每次测得的结果相差大，而又不能用辅助接地体检验改正并次测得的结果相差大，而又不能用辅助接地体检验改正并找出原因时，就只有增大辅助接地体与被测接地体间的距找出原因时，就只有增大辅助接地体与被测接地体间的距离。离。n n接地棒的接地棒的A A、B B、C C三点间的距离应当这样确定：测量复杂三点间的距离应当这样确定：测量复杂的接地装置时为的接地装置时为101020m20m，其他接地装置时为，其他接地装置时为3 35 m5 m。此。此三点的位置应同在通过被测接地体与辅助接地体所构成的三点的位置应同在通过被测接地体与辅助接地体所构成的回路上。回路上。n n 测量时，由于有相当大的电流流过辅助接地体，在辅助测量时，由于有相当大的电流流过辅助接地体，在辅助接地体附近会形成很大的电压降。所以，在辅助接地体接地体附近会形成很大的电压降。所以，在辅助接地体303050m50m半径的范围内，不能让人及动物进入，以免发生危半径的范围内，不能让人及动物进入，以免发生危险和影响测量结果。险和影响测量结果。n n 为了避免在土壤中发生极化现象而影响测量的结果，测量为了避免在土壤中发生极化现象而影响测量的结果，测量所需的电源应采用交流，同时，交流电源的频率也应与工所需的电源应采用交流，同时，交流电源的频率也应与工业频率相同。不然，由于钢质接地体的电抗会发生变化，业频率相同。不然，由于钢质接地体的电抗会发生变化，测量结果也将会受到一定的影响。测量时所用的导线应当测量结果也将会受到一定的影响。测量时所用的导线应当是绝缘导线或电缆。导线的截面应能满足测量的电流的要是绝缘导线或电缆。导线的截面应能满足测量的电流的要求。求。n n 测量工作不宜在雨天或雨后进行，以免影响测量结果的测量工作不宜在雨天或雨后进行，以免影响测量结果的准确性。准确性。n n 测量示例：使用接地电阻测试仪测量接地电阻测量示例：使用接地电阻测试仪测量接地电阻n n 1 1接线方式及要求接线方式及要求n n一般接地电阻测试仪表上有三个接线柱：一般接地电阻测试仪表上有三个接线柱：n n“ “线线” ”（或（或“ “火线火线” ”）接线柱）接线柱“ “L”L”，在测量时与被测物，在测量时与被测物和大地绝缘的导体部分相接；和大地绝缘的导体部分相接；n n“ “地地” ”接线柱接线柱“ “E”E”，在测量时与被测物的外壳或其他导，在测量时与被测物的外壳或其他导体部分相接；体部分相接；n n“ “保护保护” ”( (或或“ “屏屏” ”) )接线柱接线柱“ “G”G”，在测量时与被测物上，在测量时与被测物上保护遮蔽环或其他不需测量部分相接。一般测量时只用保护遮蔽环或其他不需测量部分相接。一般测量时只用“ “线线” ”和和“ “地地” ”两个接线柱，两个接线柱，“ “保护保护” ”接线柱只在被测物表接线柱只在被测物表面漏电很严重的情况下才使用。面漏电很严重的情况下才使用。n n 2 2测量步骤测量步骤n n (1)(1)接地极接地极E E使电位探测针使电位探测针P P和电流探测针和电流探测针C C依直线彼此相依直线彼此相距距20m20m，且电位探测针，且电位探测针P P插于接地电极插于接地电极E E和电流探测针和电流探测针C C之之间，如图间，如图51 951 9所示。所示。图519 测量接地电阻的接线 n n(2)(2)导线将导线将E E、P P和和C C连接到仪表相应的端钮。连接到仪表相应的端钮。n n (3)(3)仪表放置在水平位置，检查指针是否指于中心线上，仪表放置在水平位置，检查指针是否指于中心线上，否则可用零位调整器将其调至中心线上。否则可用零位调整器将其调至中心线上。n n (4)“(4)“倍率标度盘倍率标度盘” ”置于最大倍数，慢慢转动发电机的手置于最大倍数，慢慢转动发电机的手柄，同时旋动柄，同时旋动“ “测量标度盘测量标度盘” ”，使检流计的指针指于中心，使检流计的指针指于中心线。线。n n (5)(5)当检流计的指针接近平衡时，加快发电机摇把的摇速，当检流计的指针接近平衡时，加快发电机摇把的摇速，使其达到使其达到120 r120 rminmin以上，调整以上，调整“ “测量标度盘测量标度盘” ”使指针指使指针指于中心线上。于中心线上。n n (6)(6)如果如果“ “测量标度盘测量标度盘” ”的读数小于的读数小于1 1，应将倍率标度置，应将倍率标度置于较小的倍数，再重新调整于较小的倍数，再重新调整“ “测量标度盘测量标度盘” ”以得到正确读以得到正确读数，并乘以倍率标度的倍数即为所测的接地电阻值。数，并乘以倍率标度的倍数即为所测的接地电阻值。n n6 6 接地线的选择和连接接地线的选择和连接n n6.1 6.1 接地导线接地导线n n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，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，不允许再用裸导线或钢材，这对保证接地系统的质量，提不允许再用裸导线或钢材，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。高接地连线的连续性和可靠性有较大的好处。n n仪表系统的接地连线，除可引向单独设置的仪表系统接地仪表系统的接地连线，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。同装置或不同界区分设的接地分配器。n n接地支线、接地分干线和接地总干线的截面积数值选择，接地支线、接地分干线和接地总干线的截面积数值选择，可按表可按表5454选择。选择。n n表表54 54 接地连线的截面接地连线的截面序号用途导线截面/mm21接地支线12.52接地分干线4253接地总干线161004雷电浪涌保护器接地线2.54n n6.2 6.2 接地汇流排接地汇流排接地汇流排接地汇流排n n 仪表及控制系统的各接地汇流排可采用仪表及控制系统的各接地汇流排可采用25mm6mm25mm6mm的铜的铜条制作。条制作。n n各接地汇总板应采用铜板制作，厚度不小于各接地汇总板应采用铜板制作，厚度不小于6mm6mm，长、宽，长、宽尺寸按需要确定。尺寸按需要确定。n n 柜内的保护接地汇流排应与机柜进行可靠的电气连接。柜内的保护接地汇流排应与机柜进行可靠的电气连接。n n 工作接地汇流排、工作接地汇总板应采用绝缘支架固定。工作接地汇流排、工作接地汇总板应采用绝缘支架固定。n n1 1、仪表盘、仪表柜、控制柜上需要接地的仪表，应连接、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。接地汇流排宜采用到接地端子或接地汇流排。接地汇流排宜采用25mm6mm25mm6mm的铜条，应设置绝缘支架支撑。的铜条，应设置绝缘支架支撑。n n 2 2、仪表盘、仪表柜、控制柜内的接地端子或接地汇流、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连接至接地连接板，再由接地总排，经各自的接地分干线连接至接地连接板，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。接地干线与接地体连接。各汇流排、分干线应彼此绝缘。接地连接板应采用铜板制作，且采用绝缘支架固定。接地支线连接板应采用铜板制作，且采用绝缘支架固定。接地支线的连接、接地分干线的连接、接地总干线与接地连接板的的连接、接地分干线的连接、接地总干线与接地连接板的连接，应设置铜制接线片，并采用铜制紧固件固定。各类连接，应设置铜制接线片，并采用铜制紧固件固定。各类接地连线中严禁接入开关或熔断器。接地连线中严禁接入开关或熔断器。n n 3 3、当仪表盘内同时有保护接地和工作接地时，应分别设、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。盘接地、工作接地分别接至相应的接地汇流排或端子板。盘内的这两类接地汇流排或端子板经各自的分干线引至各自内的这两类接地汇流排或端子板经各自的分干线引至各自的公用接地板或接地总干线。这两类接地的汇流排、分干的公用接地板或接地总干线。这两类接地的汇流排、分干线、总干线应彼此绝缘，如图线、总干线应彼此绝缘，如图520520所示。所示。n n4 4、当仪表系统和电力系统共用接地体时，两个系统的接、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连接板处作相互连接，绝对不能在这点之前地体处或公用连接板处作相互连接，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。法不安全，一个接头的中断会引起多台仪表脱开接地点。 图520 仪表盘接地系统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公用连接板 n n 5 5、接地线的连接必须牢固可靠。接地支线与仪表和接地、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。干线与接地体的连接为焊接。螺栓连接时应装配防松零件。n n 6 6、在现场要作保护接地的电气仪表、电气设备，其接、在现场要作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金属支架。因此，安装在已可靠接地的工艺管架、钢及其金属支架。因此，安装在已可靠接地的工艺管架、钢结构、管道等金属构件上的导线管、汇线槽、现场用电仪结构、管道等金属构件上的导线管、汇线槽、现场用电仪表外壳、接线盒、配电箱等，可不必另设接地线。表外壳、接线盒、配电箱等，可不必另设接地线。n n n n利用以上设施作接地线时，应保证其全长具有良好的电气利用以上设施作接地线时，应保证其全长具有良好的电气通路。例如金属构件、金属管道之间应通过可靠的焊接的通路。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，仪表箱的门与箱体之间应通过螺钉连接的跨接线相连接。跨接线相连接。n n6.4 6.4 接地系统示例接地系统示例接地系统示例接地系统示例n n图图521521所示装置仪表和所示装置仪表和DCSDCS的参考图，不仅包括现场仪的参考图，不仅包括现场仪表、仪表盘和表、仪表盘和DCSDCS的接地方式，而且也显示了接地分干线、的接地方式，而且也显示了接地分干线、接地总干线、接地连接板和多点接地网之间的关系。接地总干线、接地连接板和多点接地网之间的关系。 图521 装置仪表系统接地参考图1,4接地连接板；2安全栅；3接地汇流排；5储槽；6电机；7按钮；8分析小屋9电磁阀；10液位开关；11压力开关；12可燃气体分析器；13接地分配器