SH/T3081-2019《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》詳細(xì)規(guī)定了儀表及控制系統(tǒng)接地做什么、怎樣做，由于只能按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制的要求行文及用詞，不能說(shuō)明規(guī)范中條文的道理和背景，因而閱讀時(shí)很乏味，有時(shí)甚至不容易理解。本文從九個(gè)方面著重討論了儀表接地的原理和用意，可以作為有關(guān)規(guī)范的補(bǔ)充資料，供讀者參考。

接地的目的
儀表及控制系統(tǒng)接地的目的主要有兩個(gè)：一是保護(hù)人身安全和電氣設(shè)備的運(yùn)行安全，包括保護(hù)接地、本質(zhì)安全系統(tǒng)接地、防靜電接地和防雷接地等，稱為安全接地或保護(hù)接地；二是信號(hào)傳輸和減少干擾的接地，稱為工作接地或參考接地。這兩種接地的目的不同，接地連接方法也有所不同，但兩者又是相關(guān)的，不能截然分開(kāi)。

儀表及控制系統(tǒng)安全接地或保護(hù)接地，本文稱為保護(hù)接地，是儀表用電而需要的接地。儀表用電的來(lái)源是工業(yè)或民用的220V交流電，因此儀表專業(yè)的保護(hù)接地與電氣專業(yè)的保護(hù)接地一樣，屬于電氣低壓供配電系統(tǒng)接地，因此應(yīng)按電氣專業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和方法進(jìn)行，并應(yīng)接入電氣專業(yè)的低壓供配電系統(tǒng)接地裝置。

保護(hù)接地與電氣低壓供配電系統(tǒng)的供電形式相關(guān)，并且有多種形式。根據(jù)儀表及控制系統(tǒng)交流用電的性質(zhì)與特點(diǎn)，普遍采用TNS形式，具有單獨(dú)的接地線PE(protecting earthing)，是較為安全的用電形式，TNS供電形式如圖1所示。儀表保護(hù)接地與來(lái)自電氣專業(yè)的PE線是同一種接地，屬于重復(fù)接地。


圖1 TN-S接線圖

儀表及控制系統(tǒng)工作接地或參考接地，本文稱為工作接地，是直流電源系統(tǒng)接地或公共點(diǎn)接地，屬于電壓公共參考點(diǎn)的連接，并不一定要真實(shí)接大地。不同的文獻(xiàn)對(duì)儀表工作接地有不同的用詞、定義和分類，實(shí)質(zhì)是一樣的。

接地的作用
1、保護(hù)接地的作用有三個(gè)：
①在用電設(shè)備上形成與地面電位接近的電位，當(dāng)用電設(shè)備絕緣損壞漏電時(shí)，不會(huì)對(duì)站在地上并且接觸用電設(shè)備金屬部件的人形成致人傷害的接觸電壓；
②形成漏電回路電流，使漏電保護(hù)器件動(dòng)作，起到保護(hù)作用；
③用于電涌電流的泄放，電涌電流可能來(lái)自電源，也可能來(lái)自雷電。

2、工作接地的作用有三個(gè)：
①為直流用電設(shè)備提供用電回路參考點(diǎn)，采用公共匯流排用電回路方式可以減少配線。
②為電子電路提供參考點(diǎn)，形成工作回路或消除噪聲。
③為屏蔽層接地，使屏蔽層形成法拉第籠，起到對(duì)靜電和電場(chǎng)或一定范圍電磁場(chǎng)的屏蔽作用。

接地原理
物理學(xué)和電學(xué)的術(shù)語(yǔ)“電壓”是指兩點(diǎn)之間的，或者一點(diǎn)相對(duì)于某一參考點(diǎn)的，參考點(diǎn)不同，電壓值就有可能不同。電流是從一點(diǎn)通過(guò)電流路徑流向另一點(diǎn)的，在供電和用電電路中是流回電流源的，所以一定形成電流回路。但是，在靜電學(xué)和電場(chǎng)中卻有所不同，電流是累積的靜電荷擊穿絕緣時(shí)突然流動(dòng)的結(jié)果，是沒(méi)有電流回路的，摩擦生電放電、干燥季節(jié)的物體靜電放電和雷電放電就是例子。

根據(jù)上述電壓及電流回路的原理和作用，通常以大地作為參考點(diǎn)，具有相對(duì)穩(wěn)定的電位。既然是大地提供電路參考點(diǎn)、或形成用電回路、或是用于異常電流的泄放，所以原理上既可以采用分散接地，也可以采用共用接地。但是為了減少分散接地點(diǎn)或分散接地系統(tǒng)之間的電壓或電流，采用共用接地是更安全、更可靠的方式，既減少了不同的參考點(diǎn)，也形成了很好的（低阻抗）電流通路和異常電流的泄放路徑，達(dá)到了保障用電設(shè)備安全運(yùn)行、減少和消除對(duì)電子設(shè)備干擾的目的。

在一些特定的條件下，不便以大地作為參考點(diǎn)，例如：移動(dòng)設(shè)備可以采用設(shè)備或系統(tǒng)的公共電氣連接點(diǎn)作為接地點(diǎn)，使移動(dòng)設(shè)備的電氣系統(tǒng)自成體系，效果是一樣的。而這種不直接與大地相連接的“接地”稱為“接地連接”，有的文獻(xiàn)稱為“接地聯(lián)結(jié)”，雙方各執(zhí)一詞，爭(zhēng)執(zhí)不下，但基本含義都是將需要接地的設(shè)備、儀表、可能帶電的金屬體、大型的孤立金屬體用導(dǎo)體連接在一起，使這些物體的電位近似相等，所以也稱為等電位連接或等電位聯(lián)結(jié)。當(dāng)然，這種“接地”既可以不接大地，也可以接大地。

接地分類
儀表及控制系統(tǒng)接地可按接地功能分類，也可按照接地作用分類，沒(méi)有嚴(yán)格的界定。

有些接地既可以屬于這一種接地，又可以屬于另一種接地，不同的文獻(xiàn)分類有所不同。新修訂的SH/T 3081《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》把接地分為：保護(hù)接地、工作接地、本質(zhì)安全系統(tǒng)接地、屏蔽接地、防靜電接地和防雷接地等。

1、保護(hù)接地
保護(hù)接地是為人身安全和電氣設(shè)備安全而設(shè)置的接地，儀表及控制系統(tǒng)的外露導(dǎo)電部分，正常時(shí)不帶電，在故障、損壞或非正常情況時(shí)可能帶有危險(xiǎn)電壓，對(duì)該樣的設(shè)備，均應(yīng)實(shí)施保護(hù)接地。

低于安全電壓供電的儀表，可不作保護(hù)接地，但有可能與高于安全電壓的電氣設(shè)備接觸的除外。安全電壓是指對(duì)人體不構(gòu)成危險(xiǎn)的電壓值，不同國(guó)家、不同時(shí)期的規(guī)范規(guī)定的安全電壓值不同，不同的環(huán)境條件、不同的人體條件、不同的作業(yè)環(huán)境、不同的頻率，可能致人傷害的接觸電壓和接觸電流也不同。中國(guó)曾經(jīng)規(guī)定安全電壓為36V，后來(lái)又規(guī)定了不同作業(yè)環(huán)境下的不同安全電壓。GB/T3805-2008《特低電壓(ELV)限值》規(guī)定了不同環(huán)境狀況和不同故障情況下的不會(huì)造成人體傷害的電壓值。

當(dāng)用電設(shè)備已經(jīng)自然接地時(shí)，可以不用重復(fù)接地。例如：安裝在已接地的金屬儀表盤(pán)、箱、柜、框架上并且與之電氣接觸良好的儀表，可不作保護(hù)接地。

2、工作接地
本文中的工作接地，均指儀表及控制系統(tǒng)工作接地，包括儀表信號(hào)回路接地和直流供電參考點(diǎn)接地。儀表及控制系統(tǒng)的信號(hào)是直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)或低頻通信信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)和載波信號(hào)另當(dāng)別論。

非隔離信號(hào)通常以直流電源負(fù)極為參考點(diǎn)并接地，常規(guī)模擬儀表的信號(hào)分配均以此為參考點(diǎn)。

隔離信號(hào)的電路與其他電路是絕緣的，對(duì)地也是絕緣的，因而可以不接地。

隔離信號(hào)的本質(zhì)：
①電路系統(tǒng)是浮空的，與接地參考點(diǎn)沒(méi)有任何電氣的連接，電路對(duì)地電壓是不確定的；
②電源系統(tǒng)是另一個(gè)接地系統(tǒng)；隔離電路兩端的2個(gè)接地系統(tǒng)之間的電位差是不確定的，是隨接地系統(tǒng)條件和環(huán)境的變化而變化的。

3、本安系統(tǒng)接地
采用隔離式安全柵的本質(zhì)安全系統(tǒng)，輸入端和輸出端是隔離的，沒(méi)有電流通路，所以本身不需要專門(mén)接地；采用齊納式安全柵的本質(zhì)安全系統(tǒng)，輸入端和輸出端是電路連通的，為了限制現(xiàn)場(chǎng)端的故障電壓，則需要設(shè)置與參考點(diǎn)的接地連接系統(tǒng)。齊納式安全柵的本質(zhì)安全系統(tǒng)接地與儀表信號(hào)回路接地不應(yīng)分開(kāi)，實(shí)際上也分不開(kāi)。

4、屏蔽接地
根據(jù)法拉第籠原理，金屬屏蔽體需要接地才能綜合有效。屏蔽接地有線路屏蔽和設(shè)備屏蔽兩種，屏蔽的實(shí)質(zhì)是對(duì)線路或設(shè)備外界環(huán)境的，所以是屬于保護(hù)性質(zhì)的。

屏蔽的作用是減少靜電、外界電場(chǎng)或部分電磁場(chǎng)對(duì)屏蔽目標(biāo)的干擾，所以既不是電氣安全性質(zhì)的保護(hù)接地，也不是儀表系統(tǒng)內(nèi)部電路工作所需要的接地。

一般情況下通過(guò)屏蔽層的靜電釋放及電場(chǎng)渦流的電流比較小，所以屏蔽接地既可以接到保護(hù)接地，也可以接到工作接地。

信號(hào)屏蔽電纜的屏蔽層單端接地，是為了避免異地的地電位在屏蔽層上產(chǎn)生的電流對(duì)信號(hào)芯線產(chǎn)生干擾。為了工程實(shí)施的簡(jiǎn)便，又不影響屏蔽效果，信號(hào)屏蔽電纜的屏蔽層通常在控制室儀表一端接地。

在雷電防護(hù)的應(yīng)用中，屏蔽接地有泄放雷電流的作用，所以接到保護(hù)接地更合適。某些場(chǎng)合還專門(mén)利用外界電磁場(chǎng)產(chǎn)生的屏蔽電流減少干擾，這種利用異地接地環(huán)流的方式就需要屏蔽層兩端接地。

解決該矛盾有兩種方法：一是采用單層屏蔽，屏蔽層一端直接接地，另一端通過(guò)電容接地；二是采用雙層屏蔽，內(nèi)屏蔽層單端接地，外屏蔽層兩端接地，外屏蔽可以利用金屬保護(hù)管、金屬電纜槽等，不一定是電纜的屏蔽層。因此，儀表電纜的金屬保護(hù)管、金屬電纜槽應(yīng)該在兩端接到保護(hù)接地，較長(zhǎng)的保護(hù)管或電纜槽還要每隔一段距離重復(fù)接地；同樣儀表信號(hào)用的鎧裝電纜的金屬鎧裝保護(hù)層，也要在兩端接至保護(hù)接地。

由于屏蔽層電流不是影響電氣安全性質(zhì)的電流以及一些工程習(xí)慣，又常常接到儀表工作接地，這就是屏蔽接地工程實(shí)施的不確定性。

現(xiàn)場(chǎng)儀表接地的作用主要是利用金屬外殼實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單屏蔽，而儀表內(nèi)部的電路是不接地的，有些文獻(xiàn)以儀表內(nèi)部電路接地作為分析前提的說(shuō)法均無(wú)根據(jù)。

5、防靜電接地
防止靜電對(duì)電子設(shè)備造成損壞的主要方法是防止靜電的集聚和實(shí)現(xiàn)泄放的導(dǎo)電連接。通常在安裝DCS，PLC，SIS，PC等設(shè)備的控制室和機(jī)柜室及過(guò)程控制計(jì)算機(jī)的機(jī)房?jī)?nèi)，應(yīng)考慮防靜電處理，這些室內(nèi)的導(dǎo)靜電地面、金屬活動(dòng)地板、工作臺(tái)、機(jī)柜等應(yīng)實(shí)施接地。

靜電的集聚和泄放與空氣濕度關(guān)系密切，靜電泄放比較容易，對(duì)地泄放電阻小于100Ω就能達(dá)到良好的效果，所以已經(jīng)做了保護(hù)接地和工作接地的儀表和設(shè)備，不需要再另做防靜電接地。

近年來(lái)的DCS，PLC，SIS，PC等控制設(shè)備已經(jīng)有防靜電和接插件防止電壓或電流沖擊的設(shè)計(jì)，可以有效地防止靜電損害和影響，對(duì)外部環(huán)境的靜電防護(hù)要求也不需要那么嚴(yán)格了。

6、防雷接地
雷電防護(hù)接地的作用是將雷電流泄放入地，雷擊電流分直擊雷電流和雷電電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電涌電流。由于雷擊電流強(qiáng)度很高，即使是感應(yīng)產(chǎn)生的電涌電流也有十幾至上百安培的幅值，但是雷擊電流持續(xù)時(shí)間很短，因此本質(zhì)是高頻強(qiáng)電流脈沖。為了泄放雷擊電涌電流，需要盡可能短的放電路徑和盡可能小的通路阻抗。由于絕大多數(shù)的儀表線路并不是直接暴露在空曠地區(qū)等容易受到雷擊的區(qū)域，因此危害儀表的絕大多數(shù)雷擊電流是電涌電流而不是直擊雷電流。

防雷接地需要注意雷電電涌電流泄放路徑上產(chǎn)生的電位差及地電位反擊電壓。儀表及控制系統(tǒng)防雷接地有一些與電涌電流泄放相關(guān)的考慮和方法，并且應(yīng)與電氣專業(yè)接地系統(tǒng)共用接地裝置。

接地規(guī)范
SH/T3081-2019《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了保護(hù)接地、工作接地、本質(zhì)安全系統(tǒng)接地、屏蔽接地、防靜電接地等的具體方法和細(xì)節(jié)。

SH/T3164-2012《石油化工儀表系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了儀表防雷工程中的接地方法。該規(guī)范中關(guān)于儀表系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)是針對(duì)儀表防雷工程的，是對(duì)《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》的補(bǔ)充和擴(kuò)展。按照《石油化工儀表系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施的接地系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》涵蓋的接地功能，所規(guī)定的接地方法完全可以代替《石油化工儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的接地方法。

接地的抗干擾作用
1、信號(hào)的干擾來(lái)源
儀表信號(hào)的干擾有差模干擾和共模干擾，會(huì)引起信號(hào)失真及差錯(cuò)。差模干擾是直接作用在信號(hào)線間的電壓或電流，共模干擾是信號(hào)線與公共參考點(diǎn)或信號(hào)線與地線之間的電壓或電流，干擾電壓或電流的性質(zhì)有直流、交流、脈沖及不規(guī)則等。

信號(hào)的干擾主要來(lái)源有電場(chǎng)(靜電)和電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)有高頻和低頻之分。干擾作用原理為電場(chǎng)感應(yīng)及電磁場(chǎng)感應(yīng)。

防止或減小對(duì)儀表形成干擾的主要措施是屏蔽和反向電磁場(chǎng)對(duì)干擾電磁場(chǎng)的抵消和削弱。例如：雙絞線、外屏蔽的多點(diǎn)接地等。

事故及異常干擾的原因通常為線路短路或斷路造成的信號(hào)差錯(cuò)甚至儀表?yè)p壞。

2、接地的抗干擾作用
屏蔽作用：屏蔽是抗干擾的有效手段之一，根據(jù)干擾來(lái)源可以分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。由于儀表工作環(huán)境中三種情況都存在，因此屏蔽應(yīng)綜合考慮。

電場(chǎng)屏蔽的原理是采用導(dǎo)體制成屏蔽體，在接地的條件下實(shí)現(xiàn)靜電平衡，消除電場(chǎng)和低頻電磁場(chǎng)干擾源的電容耦合，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)屏蔽。

磁場(chǎng)屏蔽是防止外界的靜磁場(chǎng)和低頻電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)入需要保護(hù)的區(qū)域，必須用磁性介質(zhì)做外殼，外殼越厚，磁導(dǎo)率越高，屏蔽的效果就越好。鐵材料的磁導(dǎo)率很高，因而屏蔽效果比其他磁導(dǎo)率低的材料好得多。

電磁場(chǎng)屏蔽同樣采用導(dǎo)體制成的屏蔽體，利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面形成電渦流產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)，抵消或減弱原干擾磁場(chǎng)，達(dá)到屏蔽的目的。普通碳鋼和鐵材料具有很高的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，所以具有良好的電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽的效果。

屏蔽體的接地是實(shí)現(xiàn)屏蔽作用的重要條件之一。

3、導(dǎo)流作用
屏蔽體的接地把靜電荷導(dǎo)流入地，使電場(chǎng)終止在屏蔽體的金屬表面，實(shí)現(xiàn)了靜電平衡，即實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)屏蔽。當(dāng)電涌電流沿著信號(hào)線流動(dòng)時(shí)，由于交流電的趨膚效應(yīng)，部分電涌電流會(huì)通過(guò)屏蔽層的接地散流，其余的電涌電流會(huì)在電涌防護(hù)器的分流作用下散流入地，這就是接地系統(tǒng)的導(dǎo)流作用。

接地方式
1、概述
接地方式有單點(diǎn)接地、多點(diǎn)重復(fù)接地等，原理上兩種接地方式都能實(shí)現(xiàn)各類接地的需要，但實(shí)際工程中的接地效果因區(qū)域的大小不同、接地線路的長(zhǎng)度不同、異常電流或干擾電流的性質(zhì)不同而有所差別。

直流信號(hào)、低頻信號(hào)、直流供電、工業(yè)及民用建筑供配電、工業(yè)設(shè)備供配電、供配電事故、雷電等都可能在接地線路或接地點(diǎn)上產(chǎn)生電流，但電子設(shè)備中的器件、總線以及通信的工作頻率并不是正常或異常情況的地電流頻率，例如：計(jì)算機(jī)的工作頻率是數(shù)以GHz計(jì)的，但是芯片和電路板不需要接大地，只是局部電路的相對(duì)電位參考點(diǎn)。實(shí)際接地的是供配電接地，也就是保護(hù)接地，或直流及低頻信號(hào)所需要的接地。

2、單點(diǎn)接地
儀表及控制系統(tǒng)的信號(hào)是直流信號(hào)或低頻信號(hào)，低于10kHz，為避免不同接地點(diǎn)的地電位對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾，也為了消除線路分布電容產(chǎn)生的影響，儀表工作接地常采用單點(diǎn)接地，信號(hào)回路中應(yīng)避免產(chǎn)生接地回路。儀表工作單點(diǎn)接地如圖2所示，信號(hào)源和接收儀表分別接地的方式如圖3所示。
 
 
圖2 儀表工作單點(diǎn)接地示意(注：U=US；U為儀表接受的信號(hào)；USμ信號(hào)源輸出信號(hào))
 

圖3 信號(hào)源和接收儀表分別接地示意(注：U＝US＋Ug；Ugwei不同接地點(diǎn)間的地電位差)

從圖2和圖3中可以看出，信號(hào)源和接收儀表分別接地，不同接地點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生地電位差Ug。為了避免地電位對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響，信號(hào)不應(yīng)通過(guò)大地構(gòu)成回路。如果一條線路上的信號(hào)源和接收儀表都不可避免接地，則應(yīng)采用隔離器將兩點(diǎn)接地隔離開(kāi)，以消除地電位差Ug的影響，隔離器兩點(diǎn)接地隔離如圖4所示。
 
 
圖4 用隔離器將兩點(diǎn)接地隔離示意

在單點(diǎn)接地系統(tǒng)中，通常將所有接地線匯到1塊匯總板——接地點(diǎn)上，再將這個(gè)接地點(diǎn)與接地網(wǎng)連接起來(lái)，匯總板接地如圖5所示，圖中虛線為接地線。

圖5 匯總板接地示意

3、多點(diǎn)接地
多點(diǎn)接地也稱為重復(fù)接地，多點(diǎn)接地用于同一設(shè)備或線路上異常情況的大電流泄放，也用于大面積導(dǎo)電設(shè)備為安全設(shè)置的等電位連接，主要用于供配電和雷電防護(hù)的接地。對(duì)于單個(gè)的小型設(shè)備，外露可導(dǎo)電面積較小，異常電流通路或接地連接線路較短，不會(huì)產(chǎn)生電位差，因而1條接地線路就足夠了。但是對(duì)于大型設(shè)備或較長(zhǎng)的設(shè)備，就需要每隔一段距離實(shí)施接地，即重復(fù)接地，例如電纜槽的接地。

4、接地網(wǎng)絡(luò)
對(duì)于導(dǎo)電良好的接地網(wǎng)絡(luò)，如果儀表設(shè)備區(qū)域內(nèi)沒(méi)有大功率電氣設(shè)備的故障接地，可以視為一個(gè)接地平面，區(qū)域內(nèi)的所有種類的接地均可以就近接到該接地網(wǎng)絡(luò)上，即可達(dá)到很好的接地效果，并且簡(jiǎn)單易行，這就是網(wǎng)型接地方式。

接地方案
1、星型接地
星型接地形式常用于地域范圍比較小的區(qū)域的接地，是典型的單點(diǎn)接地采用方式，例如控制室、機(jī)柜室等的接地。星型接地示意如圖6所示。


圖6 星型接地示意

星型接地形式的工程實(shí)施有兩個(gè)匯集：
①同類接地連接到一起。儀表保護(hù)接地線匯總到保護(hù)接地匯總板；儀表工作接地線匯總到工作接地匯總板，儀表接地線較多的場(chǎng)合可以采用分別匯總后再集中匯總的方式。
②把不同的匯流排匯集在一起。例如：把工作接地匯總板和保護(hù)接地匯總板匯集接到總接地板，再接到接地裝置上。

采用星型接地或星型網(wǎng)型復(fù)合接地形式的星型部分，工作接地在接到工作接地匯總板之前不應(yīng)與保護(hù)接地混接。工作接地的連線，包括各接地線、接地干線、接地匯流排等，在接至總接地板之前，除正常的連接點(diǎn)外，都應(yīng)當(dāng)是絕緣的。該規(guī)定盡管沒(méi)有充分的證據(jù)和理由，但主要考慮是為了避免工程施工中的差錯(cuò)形成的異常電流回路產(chǎn)生的不良影響。

2、網(wǎng)型接地
網(wǎng)型接地形式相當(dāng)于局部接地網(wǎng)，具有良好的接地效能，適用各種地域范圍和各種接地需要，可用于單點(diǎn)接地系統(tǒng)或多點(diǎn)接地系統(tǒng)，缺點(diǎn)是造價(jià)稍高。網(wǎng)型接地示意如圖7所示。

圖7 網(wǎng)型接地示意

網(wǎng)型接地排采用多路接地線路接到接地裝置上，目的是為了提供更多的分流路徑，提高接地效能，特別是接地電流較大的場(chǎng)合，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了儀表雷電電涌的順利泄放。《石油化工儀表系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》采用了該接地連接方法。

控制室的儀表系統(tǒng)防雷接地應(yīng)當(dāng)采用網(wǎng)型接地，在機(jī)柜下面布設(shè)網(wǎng)型接地排。機(jī)柜內(nèi)的各種匯流排可以直接接到機(jī)柜下面的網(wǎng)型接地排，實(shí)現(xiàn)了較短的接地路徑。同時(shí)接地線應(yīng)盡可能短，并且避免彎曲敷設(shè)。網(wǎng)型接地排可以采用厚×寬為4mm×40mm的銅板、熱鍍鋅扁鋼或不銹鋼，適用于所有的等電位連接場(chǎng)合。

3、星型網(wǎng)型復(fù)合接地
星型網(wǎng)型復(fù)合接地形式如圖8所示。

圖8 星型-網(wǎng)型復(fù)合接地示意

接地原則
1、共用接地裝置
《石油化工儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了儀表及控制系統(tǒng)接地與電氣專業(yè)的低壓供配電系統(tǒng)接地合一，規(guī)定了儀表及控制系統(tǒng)的保護(hù)接地、工作接地、本質(zhì)安全系統(tǒng)接地、屏蔽接地、防靜電接地和防雷接地共用接地裝置。

采用共用接地裝置是電氣接地系統(tǒng)和儀表及控制系統(tǒng)接地的共識(shí)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范大多規(guī)定了共用接地裝置的原則，尤其GB 50057-210《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了防雷電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置共用。

根據(jù)儀表工作原理和電子電路的設(shè)計(jì)，儀表電路對(duì)接地電阻沒(méi)有任何特殊要求，無(wú)論是儀表保護(hù)接地、儀表工作接地、本質(zhì)安全接地、屏蔽接地、防靜電接地和防雷接地方式，均應(yīng)符合電氣專業(yè)的接地規(guī)定，沒(méi)有理由對(duì)接地電阻提出特殊要求。遍查有關(guān)文獻(xiàn)，都沒(méi)有看到儀表、通信設(shè)備、電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備對(duì)接地電阻特殊要求的原理或依據(jù)。

2、等電位連接
影響儀表正常工作或造成儀表過(guò)電壓損壞的原因無(wú)非就是線路短路、地電位影響、電涌電流等，良好的接地線路導(dǎo)電性能、等電位連接和共用接地裝置完全可以有效地解決上述問(wèn)題。

儀表保護(hù)接地和儀表工作接地的作用歸結(jié)起來(lái)：一是降低地電流在線路上產(chǎn)生的電位差；二是建立公共參考電位。等電位連接很好地實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)目的，可以采用星型接地，也可以采用網(wǎng)型接地，網(wǎng)型接地的效果更好、更簡(jiǎn)便；但注意不能采用機(jī)柜串聯(lián)或儀表串聯(lián)的方法接地。

3、接地電阻
由于采用等電位連接方式并采用共用接地裝置，因此儀表及控制系統(tǒng)的接地電阻即為電氣低壓供配電系統(tǒng)接地裝置的接地電阻。低壓供配電系統(tǒng)的接地電阻是根據(jù)觸電場(chǎng)合和人身安全等情況計(jì)算出來(lái)并規(guī)定的，中國(guó)電氣專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一般情況的接地電阻不大于4Ω。

接地裝置的接地電阻的定義數(shù)值等于接地裝置對(duì)地電壓與通過(guò)接地極流入大地中電流的比值。由于中國(guó)的工業(yè)和民用交流電的頻率是50Hz，接地電阻的測(cè)量也要采用50Hz的交流電進(jìn)行，因此按通過(guò)接地極的工頻交流電流測(cè)量及計(jì)算出的電阻稱為工頻接地電阻。

根據(jù)儀表接地原理和儀表接地的作用，良好的等電位連接比接地電阻值更重要。ISARP12.6《危險(xiǎn)場(chǎng)所儀表的接地實(shí)施第一部分：本質(zhì)安全》中規(guī)定了接地電路的連接電阻小于1Ω，而不是規(guī)定接地電阻的阻值，這是兩個(gè)概念，不要混淆。在ISARP12.6中規(guī)定的接地方法中提出用2條接地導(dǎo)線重復(fù)連接的方式，以便采用斷開(kāi)1條導(dǎo)線測(cè)量回路電阻的方法測(cè)量接地連接(Grounding path)電阻，而不是測(cè)量接大地(Earthing)的電阻。

綜上所述，無(wú)論是儀表保護(hù)接地還是儀表工作接地，對(duì)接地電阻都沒(méi)有特殊要求，刻意規(guī)定或提出儀表信號(hào)電路接地電阻的文章、論述和資料都沒(méi)有說(shuō)清楚其中的道理，也就沒(méi)有根據(jù)了。

根據(jù)儀表及控制系統(tǒng)接地的目的和作用原理，儀表保護(hù)接地和工作接地都應(yīng)與電氣的低壓供配電系統(tǒng)共用接地裝置，這已經(jīng)是專業(yè)技術(shù)人員的共識(shí)，并且在多年的工程實(shí)踐中得到充分證明。

儀表保護(hù)接地和工作接地的作用是建立公共參考電位和降低地電流在線路上產(chǎn)生的電位差，等電位連接很好地實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)目的。

根據(jù)接地的基本原理，通常以大地作為參考點(diǎn)，具有相對(duì)穩(wěn)定的電位。在一些特定的條件下，不便以大地作為參考點(diǎn)，可以采用設(shè)備或系統(tǒng)的公共電氣連接點(diǎn)作為接地點(diǎn)，效果是一樣的。

電子電路沒(méi)有接大地的必要，沒(méi)有充分的理論根據(jù)和實(shí)驗(yàn)證明電子電路必須接大地，也沒(méi)有理論和證據(jù)提出電子電路接大地的電阻值。

儀表及控制系統(tǒng)的接地工程規(guī)范除了應(yīng)滿足接地目的和作用外，還要考慮工程實(shí)施的可行、方便和工程習(xí)慣。

作者：葉向東，男，中國(guó)石化集團(tuán)北京設(shè)計(jì)院、中國(guó)石化工程建設(shè)公司副總工程師，教授級(jí)高級(jí)工程師

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