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              辰竹学堂 | 掌握好仪表系统的接地知识,轻松减少故障和误差
              接地知识
              辰竹学堂 | 掌握好仪表系统的接地知识,轻松减少故障和误差 2020-03-10 辰竹学堂 | 掌握好仪表系统的接地知识,轻松减少故障和误差 972

              仪表系统的接地目的是什么?

              如何正确接地减少故障和误差?

              那么,又有哪些系统接地?


              仪表系统中6种不同类型的接地

              接地系统指将接地导线、接地连接导体、接地汇流排、接地板、接地装置等连接在一起的网络。


              在一个接地系统中,存在各种不同类型的接地。

              ?;そ拥兀?/span>为了人身安全和电气设备安全而设置的接地。

              工作接地:仪表信号或直流电源与公共电位参考点的连接

              屏蔽接地:为实现电场、电磁场屏蔽功能对电缆屏蔽层或屏蔽体所做的接地

              防静电接地:用于泄放静电所做的接地

              防雷接地:用于泄放雷电流的接地

              本安接地:使用齐纳式安全栅,需要进行本安接地

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              图1. 接地系统示意图


              如何处理不同类型的接地


              一、分类汇总

              在一个系统中,不同类型的地,最终都连接到同一个接地网络。但是不同类型的地,不能因为其在物理空间上临近而就近连接,而是要分类汇总,采用“梳状”接地方式。犹如百川,虽然最终都要汇入大海,但是不同类型的水,如干净的水、污水、洪水……,在其汇入江、海之前,不应混在一起。

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              图2. 仪表接地系统示意图


              如图2中仪表系统的接地示意图,在同一个控制柜内,有工作接地和?;そ拥?,两个地在柜内没有直接相连,而是分别汇总到各自对应的接地汇总板上,再连接到总接地板。


              二、不推荐独立接地系统

              不推荐使用独立接地系统,除非两个系统之间无任何连接,否则当发生雷击时,两个地之间出现很高的电位差,易引起绝缘击穿、设备损坏。

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              图3. 独立接地存在的问题


              三、关注接地电阻

              在保证合理的接地架构后,再关注接地连接电阻。

              接地电阻一般分为两部分:

              • 接地点到总接地装置之间的连接电阻;

              • 接地装置与大地之间的电阻。一般所说的接地电阻包含连接电阻和接地极电阻。石油化工仪表接地规范中,要求总接地电阻≤4Ω,接地连接电阻≤1Ω。


              关于本安接地


              为什么齐纳式安全栅需要本案接地?

              齐纳式安全栅是串联在信号回路中的,如果安全侧发生故障,故障能量可能窜入危险侧,引起爆炸事故。进行本安接地后,在安全侧形成故障回路(如上图中红色线所示),避免故障能量进入危险侧。

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              图4. 本安接地示意图


              齐纳式安全栅和隔离式安全栅的区别

              隔离式安全栅,安全侧和危险侧是隔离的,所以不需要本安接地。


              屏蔽接地的3点注意事项


              一、合理使用隔离器

              如果信号回路两端都不可避免都要接地,则需要用隔离器将两点接地隔离开。

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              二、双层屏蔽电缆的内层屏蔽

              合理的屏蔽可以有效减少电场、电磁场引起的干扰。对于内层屏蔽,一般在机柜侧单点接地,应避免内层屏蔽两端接地,以免产生接地回路,引起低频干扰(两端地电位不平衡引起的干扰)。


              三、双层屏蔽电缆的外层屏蔽

              电缆外层屏蔽,一般采用两端接地方式(有条件的话可以采用多点接地方式),这样能有效避免高频信号的干扰,如雷电感应过电压干扰。


              电缆的外部铠装也需要接地,如不接地,当发生雷击引起地电位抬升时,可能对铠装金属发生放电,从而造成电缆受损。

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              图5. 屏蔽接地


              如图5所示,左侧电缆为带铠装(穿管)的单层屏蔽电缆,右侧为双层屏蔽电缆。


              左侧电缆铠装(穿管)层接现场的?;さ?,内层屏蔽在现场侧不接地,通过接线端子连接到右侧电缆的内屏蔽层,然后在机柜侧单端接工作地。右侧电缆外屏蔽层则在现场侧和机柜侧两端同时接?;さ?。


              新版石油化工仪表接地规范中,还提出了仪表系统网型接地方式,如图6。采用这种网型接地方式,可以使得整个接地架构更“扁平化”。

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              图6. 网型接地示意图


              在网型接地架构中,同一机柜内的?;そ拥睾凸ぷ鹘拥刂苯泳徒拥酵徒拥嘏偶纯?,不必将?;そ拥睾凸ぷ鹘拥胤直鸹阕艿奖;そ拥鼗阕馨搴凸ぷ鹘拥鼗阕馨?。

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              图7. 控制柜网型接地示意图


              新版石油化工仪表接地规范注释

              为了更加规范石油化工仪表接地设计,根据工信厅科[2015]115号文要求,规范编制组结合规范执行和实际工程的实践经验,参考有关国际标准和国内、外标准,在广泛征求意见的基础上,针对SH/T 3081-2003 《石油化工仪表接地设计规范》进行了修订,SH/T 3081-2019《石油化工仪表接地设计规范》,2020年1月1日起实施。


              5类电源系统的接地形式

              电源系统,一般有以下五种接地形式,TN-C,TN-S,TN-C-S,TT,IT。

              前面的2个字母:

              第1个字母表示电源系统接地情况:T表示直接接地,I表示不接地或经高阻抗接地。

              第2个字母表示装置外露导电部分的接地情况:N表示通过电源接地点接地,T表示不通过电源接地点,直接接大地。

              后面的字母:

              C(combination)表示N和PE合在一起。

              S(separation)表示N和PE分开。


              在电源系统中,中性线N是有电流流过的,当三相电压不平衡时,中性线上是会有电压的。


              TN-C系统,N和PE合在一起,这种方式安全性不高,不适合长期有人活动的场所。

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              TN-S系统,N和PE分开,N线上有电流,而PE线上是没有电流的,因此安全性较高。在TN-S系统中,N和PE仅在变压器中性点处连接在一起,不允许N重复接地,而PE是允许重复接地的。

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              TN-C-S系统,即前半部分采用TN-C系统,后半部分采用TN-S系统,兼顾成本和安全性,也是比较常见的。

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              TT系统,电源侧和装置侧各自接地,相比TN-S系统而言,少用了一根PE线,因此成本较低,但是当发生相与地短路故障时,因为接地电阻比较大,故障电流较小,回路上的过流?;ぷ爸茫ㄈ鄱掀?、断路器)可能不会动作,不能及时切除故障。但是TT系统相比TN系统,当某一装置发生接地故障时,故障电压不会沿着PE或PEN线传导到其他装置。所以在不方便做等电位连接的户外装置,较多采用。

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              IT系统,发生(一相)接地故障时,由于电源端没有接地,所以不能形成故障电流回路,其故障电流很小,对地故障电压低,不会引起人身安全事故,而且不会切断电源,因此适用于对供电不间断要求较高的电气装置。但是由于没有中性线,无法引出单相(220V)电源,只能接3相用电设备。

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