仪表控制系统的接地施工技术管理

齐京华 徐战涛

中核工程咨询有限公司 北京 100071

根据仪表及控制系统接地的目的，介绍了保护接地的三个作用和工作接地的三个作用。按功能将接地分为：保护接地、工作接地、屏蔽接地、本质安全系统接地、防静电接地和防雷接地等。叙述了不同接地的基本概念、工作原理和电气性质，根据接地的原理讨论了接地的实施方法、接地方式，分析了星型接地、网型接地及星型－网型复合接地的方案以及网型接地的优点。根据安全用电的原则，提倡采用等电位连接、与电气专业共用接地装置。讨论了仪表及控制系统接地的抗干扰作用、相关的接地原则、工程设计和实施的注意事项[1]。

1 接地的目的

仪表及控制系统接地的目的主要有两个：一是保护人身安全和电气设备的运行安全，包括保护接地、本质安全系统接地、防静电接地和防雷接地等，称为安全接地或保护接地；二是信号传输和减少干扰的接地，称为工作接地或参考接地。这两种接地的目的不同，接地连接方法也有所不同，但两者又是相关的，不能截然分开。（1）仪表及控制系统安全接地或保护接地，本文称为保护接地，是仪表用电而需要的接地。仪表用电的来源是工业或民用的 220V交流电，因此仪表专业的保护接地与电气专业的保护接地一样，属于电气低压供配电系统接地，因此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供配电系统接地装置。保护接地与电气低压供配电系统的供电形式相关，并且有多种形式。根据仪表及控制系统交流用电的性质与特点，普遍采用TN-S 形式，具有单独的接地线PE（protecting earthing) ，是较为安全的用电形式，TN-S 供电形式如图1所示。仪表保护接地与来自电气专业的PE线是同一种接地，属于重复接地。（2）仪表及控制系统工作接地或参考接地，本文称为工作接地，是直流电源系统接地或公共点接地，属于电压公共参考点的连接，并不一定要真实接大地。不同的文献对仪表工作接地有不同的用词、定义和分类，实质是一样的。

图1 TN-S供电形式示意

2 仪表控制系统的接地施工技术管理

2.1 完善设备防雷接地

仪表设备在运行的过程中，难免会遇到一些雷雨天气，如 果仪表设备不能及时做好接地处理，可能会对设备造成不可 挽回的损失。防雷接地工作做好之后，可以在雷雨天气对设 备起到很好的保护作用，可以保障仪表设备安全稳定的运行。 在对设备进行防雷接地处理的施工过程中，可以安装避雷针、 避雷网以及避雷带这些设备来进行防雷接地，这些设备可以有 效地隔绝雷电，可以将雷电在一瞬间极强的电压转载到大地 上，由大地来稀释这种强大的能量。在仪表设备的防雷电施 工过程中，必须对防雷接地线路进行独立的设计，保障仪表 设备在运行的过程中的线路不和防雷接地线路相混淆，避免 出现一些安全问题。基于此，还需要相关的企业和工作人员 做好安全监测工作，以便保证防雷设备能够安全稳定的运行[2]。

2.2 防静电接地

防止静电对电子设备造成损坏的主要方法是防止静电的集聚和实现泄放的导电连接。通常在安装DCS，PLC，SIS，PC等设备的控制室和机柜室及过程控制计算机的机房内，应考虑防静电处理，这些室内的导静电地面、金属活动地板、工作台、机柜等应实施接地。静电的集聚和泄放与空气湿度关系密切，静电泄放比较容易，对地泄放电阻小于100Ω就能达到良好的效果，所以已经做了保护接地和工作接地的仪表和设备，不需要再另做防静电接地。近年来的DCS，PLC，SIS，PC等控制设备已经有防静电和接插件防止电压或电流冲击的设计，可以有效地防止静电损害和影响，对外部环境的静电防护要求也不需要那么严格了。

2.3 接地电阻

由于采用等电位连接方式并采用共用接地装 置，因此仪表及控制系统的接地电阻即为电气低 压供配电系统接地装置的接地电阻。低压供配电 系统的接地电阻是根据触电场合和人身安全等情况计算出来并规定的，中国电气专业标准规定一般情况的接地电阻不大于4Ω。接地装置的接地电阻的定义数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入大地中电流的比值。由于中国的工业和民用交流电的频率是50Hz，接地电阻的测量也要采用50Hz的交流电进行，因此按通过接地极的工频交流电流测量及 计算出的电阻称为工频接地电阻。 根据仪表接地原理和仪表接地的作用，良好的等电位连接比接地电阻值更重要。ISA－RP12．6《危险场所仪表的接地实施第一部分：本 质安全》中规定了接地电路的连接电阻小于1Ω，而不是规定接地电阻的阻值，这是两个概念，不要混淆[3]。在ISA－RP12．6中规定的接地方法中提出用2条接地导线重复连接的方式，以便采用断开1条导线测量回路电阻的方法测量接地连接（Grounding path ）电阻，而不是测量接大地（Earthing）的电阻。

3 结语

事实证明接地系统设计完整性、实施过程的质量控制，以及实施完成后在系统投用前的检查和测试工作，是保证DCS控制系统正常运行，确保生产工艺装置平稳运行的保障。