接地技術(shù)的引入初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施, 目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地, 從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時(shí), 接地也是保護(hù)人身安全的種有效手段。
而如今,隨著計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展,各種電子設(shè)備成為工業(yè)生產(chǎn)中*的部分,因此正確合理的接地已經(jīng)成為保障工業(yè)生產(chǎn)安全可靠的重要前提。
保護(hù)接地般用PE表示。安全接地是將系統(tǒng)中平時(shí)不帶電的金屬部分(如機(jī)柜外殼,操作臺(tái)外殼等)與地之間形成良好的導(dǎo)電連接,以保護(hù)設(shè)備和人身安全。原因是系統(tǒng)的供電是強(qiáng)電供電,通常情況下機(jī)殼等是不帶電的,當(dāng)故障發(fā)生(如主機(jī)電源故障或其它故障)造成電源的供電火線與外殼等導(dǎo)電金屬部件短路時(shí),這些金屬部件或外殼就形成了帶電體。如果沒(méi)有很好的接地,那么這帶電體和地之間就有很高的電位差。這種情況下,對(duì)人身及設(shè)備有著嚴(yán)重的安全隱患。因此,必須將金屬外殼和地之間作很好的連接,使機(jī)殼和地等電位。
根據(jù)HG/T20513-2014《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)范》要求,需要進(jìn)行保護(hù)接地的設(shè)備包括:
1. 儀表盤(pán)、儀表操作臺(tái)、儀表柜、儀表架和儀表箱;
2. 儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜和操作站;
3. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)機(jī)柜和操作臺(tái);
4. 供電盤(pán)、供電箱、用電儀表外殼、電纜橋架、保護(hù)管、接線箱和鎧裝護(hù)層等。
原則上高于36V供電都要求有保護(hù)接地。保護(hù)接地電阻值不大于4Ω,高不宜超過(guò)10Ω。
工作接地
工作接地是個(gè)統(tǒng)稱,所有儀表電路系統(tǒng)正常工作接地都被稱為工作接地。HG/T20513-2014將工作接地分為信號(hào)回路接地和屏蔽接地。
信號(hào)回路接地
信號(hào)回路接地主要是為電子設(shè)備建立統(tǒng)的基準(zhǔn)電位,如變送器信號(hào)的負(fù)端接地,開(kāi)關(guān)量信號(hào)的負(fù)端接地等。信號(hào)接地是否可以與電源接地直接連接,主要是根據(jù)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)屏蔽的要求。當(dāng)系統(tǒng)有屏蔽要求時(shí),信號(hào)接地需要做相應(yīng)的處理。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,信號(hào)回路接地應(yīng)滿足:
1. 非隔離的信號(hào)需要建立個(gè)同意的信號(hào)參考點(diǎn),應(yīng)進(jìn)行信號(hào)回路接地(通常為直流電源負(fù));
2. 隔離信號(hào)可以不接地,隔離應(yīng)當(dāng)是每輸入/輸出信號(hào)與其他輸入/輸出信號(hào)的電路是絕緣的,對(duì)地是絕緣的,電源是獨(dú)立的且互相隔離的。
屏蔽接地
信號(hào)接地同樣是工作接地的種,主要作用是防止高頻電磁干擾信號(hào)對(duì)設(shè)備內(nèi)部電路信號(hào)產(chǎn)生影響,通過(guò)接地方式屏蔽電磁干擾。由于干擾源多來(lái)自數(shù)字電極路,而被干擾電路信號(hào)多為模擬信號(hào),因此這種接地也被稱為模擬信號(hào)的屏蔽層接地。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),屏蔽接地應(yīng)滿足:
1. 儀表系統(tǒng)中用以降低電磁干擾的部件,如電纜屏蔽層、排擾線、儀表上的屏蔽接地端子均應(yīng)作屏蔽接地;
2. 室外架空鋪設(shè)的不帶屏蔽層的普通多芯電纜的備用芯應(yīng)接地;
3. 屏蔽電纜的屏蔽層已經(jīng)接地,備用芯可以不接地;
4. 穿保護(hù)管的多芯電纜備用芯可以不接地。
電源接地
為電子設(shè)備中電源的負(fù),需要接入公共接地。
本安接地
本質(zhì)安全儀表系統(tǒng)接地不應(yīng)是單獨(dú)的接地系統(tǒng),應(yīng)與電氣系統(tǒng)接地合。安全柵分為隔離式和齊納式兩種。隔離式安全柵采用隔離保護(hù)技術(shù),不需要專門(mén)接地,而齊納式安全柵則根據(jù)其保護(hù)工作原理需要良好的接地系統(tǒng)。安全柵接地匯流條與交流供電的中線始點(diǎn)相連的簡(jiǎn)單、可靠的方法是用導(dǎo)線連接。現(xiàn)場(chǎng)本安儀表的信號(hào)端般是不接地的,儀表外殼接地的目的并非為了本質(zhì)安全。另外,地電位只作用在外殼接地的變送器的絕緣上,不會(huì)達(dá)到擊穿現(xiàn)場(chǎng)儀表絕緣的程度。有的文獻(xiàn)把變送器外殼接地當(dāng)作信號(hào)端接地,并以外殼接地點(diǎn)與非危險(xiǎn)場(chǎng)所的齊納式安全柵接地點(diǎn)之間的電位差來(lái)討論安全柵的擊穿問(wèn)題是不正確的。如果儀表信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)端是固有接地的,回路形成兩點(diǎn)接地,地電位差就有可能作用于安全柵上。在這種情況下,使用齊納式安全柵是不對(duì)的,應(yīng)使用隔離式安全柵,以免形成多點(diǎn)接地。這樣既符合信號(hào)傳送的要求,也符合本質(zhì)安全的要求。
防雷接地
當(dāng)儀表及控制系統(tǒng)的信 號(hào)線路從室外進(jìn)入室內(nèi)后,對(duì)于需要防雷接地連接的系統(tǒng)和設(shè)備,應(yīng)安裝防雷接地連接。儀表及控制系統(tǒng)防雷接地應(yīng)與電氣專業(yè)防雷接地系統(tǒng)共用,但不得與獨(dú)立避雷裝置共用接地裝置。儀表及控制系統(tǒng)防雷接地是儀表及控制系統(tǒng)防雷工程的個(gè)組成部分。
接地安裝注意事項(xiàng)
控制系統(tǒng)對(duì)接地要求比較嚴(yán)格,在現(xiàn)場(chǎng)接地時(shí)定要嚴(yán)格按照廠商的接地規(guī)范接地,否則會(huì)影響控制系統(tǒng)的可靠性。對(duì)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)接地時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1) I/O柜的電源地與UPS的電源地必須接至同個(gè)地,保證等電位;
(2) 接地電纜必須符合廠商的要求,并連接到機(jī)柜內(nèi)的接地螺絲上;
(3) 系統(tǒng)接地與屏蔽接地不能在機(jī)柜匯合,必須單獨(dú)接入到接地網(wǎng);
(4) 柜間接地不能用機(jī)柜并接螺栓代替,必須用接地線嚴(yán)格連接;
(5) 接地要牢固可靠,匯流連接板并要涂防腐漆;
(6) 接地電阻符合控制系統(tǒng)要求,并要進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)定;
(7) 接地嚴(yán)格按照廠商接地要求接地,不能為了省事走捷徑或不按照接地線線徑要求進(jìn)行接地。
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