化工廠儀表控制系統(tǒng)接地探討

劉新惠

摘要：結(jié)合實(shí)際工作中遇到的因接地引起的儀表控制系統(tǒng)故障，通過(guò)仔細(xì)分析故障原因并經(jīng)實(shí)踐表明：在儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)分別設(shè)置了儀表信號(hào)回路接地匯流排和屏蔽接地匯流排，將其與兩者合并為1個(gè)工作接地匯流排相比較，儀表控制系統(tǒng)獲得的基準(zhǔn)參考零電位更加穩(wěn)定，更加有利于儀表控制系統(tǒng)抑制外界電磁干擾，可使儀表控制系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：儀表控制系統(tǒng)；等電位接地網(wǎng)；工作接地；屏蔽接地

我國(guó)化工廠由多套化工生產(chǎn)裝置及公用工程裝置組成，各生產(chǎn)裝置之間通過(guò)各種物料相互聯(lián)系?；どa(chǎn)裝置基本都配置了儀表控制系統(tǒng)，如用于過(guò)程控制和生產(chǎn)操作的分散控制系統(tǒng)，用于生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖保護(hù)的安全儀表系統(tǒng)，用于生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)，部分生產(chǎn)裝置還配備了壓縮機(jī)控制系統(tǒng)，有些成套設(shè)備采用專用的可編程序控制器等。儀表控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定可保障各生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行，正確的接地是儀表控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件之一。

1化工廠等電位接地網(wǎng)的設(shè)置及接地系統(tǒng)

現(xiàn)代大型聯(lián)合化工廠不再設(shè)置獨(dú)立的儀表控制系統(tǒng)接地裝置，而是與全廠低壓電氣設(shè)備共用全廠等電位接地網(wǎng)。例如某煤化工廠的各生產(chǎn)裝置及各建構(gòu)筑物的接地系統(tǒng)連接成1個(gè)整體的等電位接地網(wǎng)，等電位接地網(wǎng)的直埋接地干線采用40mm×4mm鍍鋅扁鋼，安裝必要數(shù)量的接地極，在需要接地的建筑物內(nèi)設(shè)置等電位連接板，現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜間的等電位接地網(wǎng)。接地系統(tǒng)由接地連接和接地裝置兩部分構(gòu)成。1）接地連接。包括：接地線，接地匯流排、接地分干線、接地匯總板、接地干線2）接地裝置。包括：總接地板、接地總干線、接地極。對(duì)于大型聯(lián)合化工廠來(lái)說(shuō)，可以將全廠等電位接地網(wǎng)當(dāng)作接地裝置。一般來(lái)說(shuō)，儀表控制系統(tǒng)的接地連接由儀表專業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、施工；接地裝置由電氣專業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、施工。儀表控制系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)不大于4Ω，儀表控制系統(tǒng)的接地連接電阻應(yīng)不大于1Ω。

2保護(hù)性接地

2.1保護(hù)接地

儀表控制系統(tǒng)的保護(hù)接地也稱為安全接地，儀表控制系統(tǒng)的外露導(dǎo)電部分，正常時(shí)是不帶電的，在出現(xiàn)故障、損壞，特別是交流電源系統(tǒng)出現(xiàn)異常、絕緣損壞時(shí)，就有可能造成交流電源內(nèi)部帶危險(xiǎn)電壓的部分與儀表控制系統(tǒng)的機(jī)柜、機(jī)架的外殼等金屬部件短路，使儀表控制系統(tǒng)的外露部分帶電，若沒(méi)有良好的保護(hù)接地，這些帶電體和大地之間會(huì)有很高的電位差，如果人不小心接觸到這些帶電體，這些帶電體會(huì)通過(guò)人的身體與大地形成帶電回路，危險(xiǎn)電流會(huì)流過(guò)人的身體，產(chǎn)生傷害。因此，必須將儀表控制系統(tǒng)的外殼、機(jī)架的外殼等外露的金屬部分通過(guò)保護(hù)接地消除危險(xiǎn)電壓，以保證儀表控制系統(tǒng)設(shè)備和人身安全。

2.2防靜電接地

儀表控制系統(tǒng)的故障很大程度上是由靜電造成的，盡管各儀表控制系統(tǒng)廠家不斷地改進(jìn)產(chǎn)品防靜電的性能，但是為了防范靜電影響，儀表機(jī)柜間、工程師室等應(yīng)用場(chǎng)所還是需要考慮防靜電接地。這些應(yīng)用場(chǎng)所一般采用防靜電地板，該類地板采用特殊粉末壓制而成，對(duì)靜電而言，防靜電地板是導(dǎo)體，防靜電地板敷設(shè)在相互連接的金屬網(wǎng)格支架上，并用接地分

干線與保護(hù)接地匯總板相連接，將靜電荷引入大地，防止由于靜電荷積累對(duì)人體和儀表控制系統(tǒng)設(shè)備造成的危害。

2.3防雷接地

在雷暴日高發(fā)地區(qū)應(yīng)考慮儀表回路的防雷措施，為了防止雷電對(duì)儀表控制系統(tǒng)的輸入、輸出和電源等器件造成的損壞所設(shè)置的接地，稱之為防雷接地。當(dāng)儀表控制系統(tǒng)的線路進(jìn)入到機(jī)柜間內(nèi)，需要采取措施將雷擊電流泄放入地，需要設(shè)置防雷接地。

3功能性接地

3.1儀表信號(hào)回路接地

儀表控制系統(tǒng)包含有系統(tǒng)柜、安全柵柜、繼電器柜等多種機(jī)柜，即便是只有1個(gè)機(jī)柜，在這個(gè)機(jī)柜內(nèi)也會(huì)含有CPU卡、電源卡、通信卡及各種I/O卡件等?？刂葡到y(tǒng)的信號(hào)接地需要有統(tǒng)一的基準(zhǔn)參考電位，通常是以直流電源的負(fù)極為參考電位，信號(hào)分配以此為參考點(diǎn)，即控制系統(tǒng)的AI，AO，DI，DO信號(hào)的公共端要與本系統(tǒng)直流電源的負(fù)端連接，即儀表信號(hào)回路接地。

3.2屏蔽接地

屏蔽是用金屬屏蔽體把電場(chǎng)或磁場(chǎng)等外界干擾阻止在受干擾物之外，在實(shí)際應(yīng)用中，通常儀表信號(hào)電纜采用帶有屏蔽層的屏蔽電纜，依據(jù)儀表信號(hào)源的類型將儀表信號(hào)電纜屏蔽層合理的接地，可以抑制外界電磁場(chǎng)對(duì)儀表信號(hào)電纜線芯的干擾，可使儀表信號(hào)電纜準(zhǔn)確地傳遞儀表信號(hào)。

3.4本安接地

安全柵是本質(zhì)安全關(guān)聯(lián)設(shè)備，當(dāng)采用齊納安全柵時(shí)，為實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全功能，必須將安裝齊納安全柵的接地點(diǎn)與直流電源的公共端相連接，對(duì)于采用安裝導(dǎo)軌做接地點(diǎn)的產(chǎn)品，應(yīng)將齊納安全柵的導(dǎo)軌與直流電源的公共端一起進(jìn)行可靠的接地連接。

4儀表控制系統(tǒng)接地方法探討

4.1由于化工廠采用全廠等電位接地網(wǎng)，即儀表控制系統(tǒng)的安全保護(hù)接地、儀表信號(hào)回路接地、儀表信號(hào)電纜的屏蔽接地及防雷接地等，最終都連接到全廠等電位接地網(wǎng)，故建議在安裝儀表控制系統(tǒng)的控制站的現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜間內(nèi)分別設(shè)置保護(hù)接地匯總板、儀表信號(hào)回路接地匯總板、儀表信號(hào)電纜屏蔽接地匯總板和在儀表信號(hào)電纜.的出入口附近設(shè)置防雷接地匯總板，各接地匯總板分別通過(guò)接地干線與全廠電氣等電位接地網(wǎng)相連接。各接地干線應(yīng)盡量短，即各接地匯總板與全廠等電位接地網(wǎng)的連接電阻盡可能小，有利于儀表控制系統(tǒng)的各種接地。

4.2為防止儀表信號(hào)電纜屏蔽接地對(duì)儀表信號(hào)回路接地造成影響，建議在每個(gè)儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)分別設(shè)置保護(hù)接地匯流排、儀表信號(hào)回路接地匯流排和屏蔽接地匯流排，即將在儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)設(shè)置的工作接地匯流排拆分為儀表信號(hào)回路接地匯流排和儀表信號(hào)電纜屏蔽接地匯流排，各接地匯流排在儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)相互絕緣，分別通過(guò)各自的接地分干線與各自的接地匯總板相連接。

4.3由于儀表信號(hào)回路接地的主要目的是為儀表控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠的基準(zhǔn)參考零電位，建議在同1個(gè)儀表機(jī)柜間內(nèi)的同1個(gè)儀表控制系統(tǒng)的各個(gè)機(jī)柜內(nèi)的儀表信號(hào)回路接地匯流排，利用接地分干線相互連接在一起，至少選擇其中2個(gè)儀表信號(hào)回路接地匯流排作為本儀表控制系統(tǒng)儀表信號(hào)回路主接地母排，主接地母排通過(guò)接地分干線與儀表信號(hào)回路接地匯總板相連接。

4.4由于儀表控制系統(tǒng)的儀表信號(hào)回路接地、本安接地、電涌防護(hù)器接地都與本機(jī)柜內(nèi)的直流電源的負(fù)端連接在一起，建議儀表信號(hào)回路接地、本安接地、電涌防護(hù)器接地與各自儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)的儀表信號(hào)回路接地匯流排相連接，通過(guò)儀表信號(hào)回路接地分干線與儀表信號(hào)回路接地匯總板相連接。

5結(jié)束語(yǔ)

儀表控制系統(tǒng)接地種類繁多，為保證儀表控制系統(tǒng)設(shè)備及人身安全設(shè)置了保護(hù)接地；為防止外界的電磁場(chǎng)對(duì)儀表信號(hào)的影響設(shè)置了儀表信號(hào)電纜屏蔽接地；為儀表控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠的基準(zhǔn)參考零電位設(shè)置了儀表信號(hào)回路接地；為防止雷電干擾，在儀表信號(hào)電纜出入口附近設(shè)置防雷接地；為防止產(chǎn)生靜電將防靜電地板金屬支架與保護(hù)接地匯總板相連接。儀表控制系統(tǒng)各種接地的作用不同，不能簡(jiǎn)單地將儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)接地匯流排和接地匯總板看作同1個(gè)等電位接地點(diǎn)，接地連接方式應(yīng)根據(jù)具體情況做適當(dāng)調(diào)整，在實(shí)際工作中要考慮各種接地線的連接電阻，各種接地在連接到各自的接地匯總板前不得混接，避免接地系統(tǒng)混亂引起的相互干擾。正確的接地是儀表控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行的前提條件之一。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：天津聯(lián)維乙烯工程有限公司）