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类型仪表系统接地设计问题解答.docx

  • 文档编号:1114602
  • 上传时间:2024-01-25
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    仪表 系统 接地 设计 问题解答
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    1、(1)仪表为什么要接地?不接地行不行?答:仪表及控制系统(以下统称为仪表)接地的目的主要有两个:一是为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,这类接地称为安全接地或保护接地;二是为信号传输和减少干扰,这类接地称为工作接地或参考接地。仪表接地有两种形式:一是接到电源的供电端(又称为电压参考点);二是接到作为恒定电位参考点的大地。电子电路本身是不需要接大地的,仪表接地仅仅是为辅助功能相关的外电路接地,仪表是可以不接大地的,例如移动或便携式仪表、绝缘外壳的仪表等。与接地相关的辅助功能还可以采用其他方法实现,所以仪表不是非接大地不可。(2)仪表接地为什么要

    2、接到电气系统的接地装置?仪表单独设置接地装置不行吗?答:仪表用电的来源是工业或民用220V交流电,属于电气低压供配电系统,为了防止故障情况下的人身伤害或环境安全,应按电气专业的有关标准、规范和方法进行保护接地,并应接入电气专业的低压供配电系统的接地装置。如果仪表单独设置接地装置,220V交流供电的故障电流需要通过大地才能回到供电端,由于大地电阻和地电位的影响,漏电保护设备就不能及时、准确地起到保护作用。由于仪表大多数采用TN-S方式供电,如果仪表单独设置接地装置,就会形成同一仪表设备上有两个接地系统,大地电位的不均衡或某个接地装置的地电位反击就会造成人身伤害或仪表故障甚至损坏。即便仪表不采用T

    3、N-S方式供电,接到电气专业的接地系统也是比较方便的。所以仪表不应单独设置接地装置。(3)什么是等电位连接?有什么意义?答:用导线或导体将各种金属构件、金属设施、金属管道、金属设备等导电物体实施导电连接,使各物体之间具有近似相等的电位。电位相等的物体之间没有电位差,也就没有电压和电流,不会造成电击伤害或损坏。例如:站在裸电线上的鸟不会触电;电气维护工人的带电作业等。在同一接地系统上的两个电气或电子设备之间是没有电击电流或干扰电流的。就像电线上的鸟一样,无论电线通过的电流多大,鸟与电线或鸟之间都不会发生电击影响。实际上,导电连接是手段,等电位是作用,消除电位差的影响、防止电击是目的。导电良好的接

    4、地网络和接地网上的设备具有等电位作用,既可以接大地,也可以不接大地。等。操作台材料可分为金属、非金属、部分金属等。非金属操作台都是绝缘的,不需要接地。装有带接地端子的仪表的金属操作台需要接保护接地,否则不需要接地。计算机、服务器、交换机等的内部电源设备已经通过供电线路的地线接地,所以都不需要另外接地。(4)仪表接地是安全用电的唯一手段吗?答:安全用电主要的、最重要的手段是绝缘。根据安全用电原理,对于绝缘外表面和具有良好绝缘内部电路的电气设备是不需要接地的。现在的家用电器产品很多都没有外部接地端子,即便有也是孤立的,是根据销售目的地国家的法规要求设置的,并没有实际用途。如果能做到足够耐压强度和绝

    5、缘程度的绝缘,用电就是安全的。接地仅仅是安全用电的辅助手段之一。此外,还有电气隔离、过载保护、及时断电等其他手段。(5)现场仪表怎样接地?答:现场仪表接地应为保护接地。非爆炸危险环境中,供电电压高于GB/T38052008特低电压(ELV)限值规定的安全电压(原规范规定为36V等)的现场仪表金属外壳、金属接线箱,应进行保护接地,否则可不实施保护接地。爆炸危险环境中,还要考虑故障情况下金属缝隙可能产生的放电火花引燃爆炸环境,因此非本质安全系统的现场仪表金属外壳、金属保护箱、金属接线箱应实施保护接地,本质安全系统的现场仪表金属外壳、金属保护箱、金属接线箱可不实施保护接地。实际上,根据GB/T383

    6、6.14的爆炸性环境分区的定义,2区在正常运行时不可能出现,如果出现也仅是短时间存在于可燃性气体与空气形成的爆炸性环境的场所,又根据GB/T3836.15及GB/T 16895.21等标准的规定,采用安全特低电压SELV、双重绝缘或加强绝缘、隔离变压器等故障防护措施的仪表也可以不接地。装有电涌防护器的现场仪表外壳接地端子应接地,为电涌防护器的电涌泄放提供通路。需要实施保护接地的仪表外壳、保护箱、接线箱等的金属外壳应就近连接到电气接地网,或连接到已经接地的保护钢管、安装钢管、电缆槽、支架、框架、平台、围栏等金属物体上。由于这些金属物体的导电截面积比导线大,可以用作接地的中间导体,因此不用再单独采

    7、用接地导线。所有的接地导线、导体的连接点应牢固、导电,注意防止腐蚀,平时也需要注意检查维护。(6)为什么SH/T30812019提倡采用网型结构接地?能代替其他的接地结构吗?答:网型结构采用40mm4mm的铜材或镀锌扁钢制作,结合室外接地装置实现了大截面积的接地连接和异常电流散流接地网,相当于把接地装置延伸到了室内仪表机柜处,具有非常好的接地功效。简化了其他结构的复杂性和消除了不确定性,彻底解决了接地系统的接地线过长、雷电流泄放、地电位差、地线感抗、地电流干扰和不同接地功效的问题,经过十余年的工程实践证明非常有效,并且使施工简便易行。网型结构适合所有类型的接地,控制室的保护接地、工作接地、本质

    8、安全接地、屏蔽接地、防静电接地、电涌防护器接地等仪表系统接地均应就近接到网型接地结构,不再区分工作接地和保护接地等接地类型。由于接地排就在机柜的下方,甚至可以在机柜内合并工作接地和保护接地,再接到机柜下的接地排。(7)网型结构接地排需要绝缘支架安装吗?答:网型结构接地排就是接地系统的一部分,与接地装置组成接地系统整体,所以不用绝缘支架安装。控制室的水泥地并不是良导体,假定支架下面不是水泥而是土壤,就相当于直接与大地接触。接触电阻当然是越小越好,所以不需要用绝缘支架。(8)机柜与支撑底座之间需要绝缘吗?答:支撑底座是安装在机柜室地面上的,与大地的绝缘电阻大小都不会影响网型结构的接地功能,因此机柜

    9、与支撑底座之间不需要绝缘。(9)操作台怎样接地?答:操作台的接地与所安装的仪表有关,可分为信号类、计算机类、按钮及报警灯类(10)本安仪表系统怎么接地?为什么只规定接地连接电阻?答:这要先从本质安全(简称本安)仪表的基本概念说起,本安系统由本安仪表与本安关联仪表组成。本安电路在正常工作和规定的故障条件下,不会形成爆炸危险环境的点燃条件,无论是对人身安全还是爆炸危险环境,本安仪表系统都是安全的,所以本安现场仪表不接地。安全栅是本安关联仪表,作用是限制安全场所通向外电路的电压、电流和能量,使现场仪表不能引燃爆炸性环境。根据安全栅的工作原理,隔离式安全栅不接地。本安仪表系统接地仅仅是指齐纳式安全栅接

    10、地。当直流线路故障时,安全栅是以直流供电的公共点为基准起作用的,因此需要以直流电源公共点(通常为负端)作为接地连接点;当交流线路故障时,安全栅应当以交流供电的中性点(N线起始端)为基准起作用,因此安全栅需要以交流电源的中性点作为接地连接点。据此,本安仪表系统接地只需要良好的接地连接电阻,所以SH/T3081、ISA RP12.6等规范只规定了接地连接电阻,而不需要接大地的电阻。本安系统接地既不是仪表工作接地,也不是保护接地,但既要接到工作接地,也要接到保护接地。这也说明仪表工作接地和保护接地应当共用接地系统。由于安全栅是接在信号回路中的,因此安全栅的接地与仪表工作接地是分不开的,所有本安系统单

    11、独接地的说法都是不对的。另外,即使采用跨接线也不应该在紧固螺栓上,避免影响螺栓对法兰的紧固程度。(14)金属电缆槽之间一定要用跨接线吗?答:与法兰之间采用导电跨接线类似,金属电缆槽之间也需要导电连接。如果槽盒本体的金属连接件没有涂漆,具有导电性能,就可以不再采用跨接线。(15)电缆屏蔽接地应该怎么接?是单端接地还是两端接地?答:屏蔽的用途是减少静电、外界电场或部分电磁场对屏蔽目标的干扰,既不是电气安全性质的保护接地,也不是仪表系统内部电路工作所需要的接地。由于一般情况下通过屏蔽层的静电释放及电场涡流的电流比较小,因此既可以接到保护接地,也可以接到工作接地。电磁场屏蔽的原理同样是利用电磁感应现象

    12、在采用导体制成的屏蔽体表面形成电涡流产生的反向电磁场,抵消或减弱原干扰电磁场,达到屏蔽的目的。普通钢铁材料具有很高的电导率和磁导率,所以具有很好的电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽的效果。信号屏蔽电缆接地通常为单点接地,避免地电位差产生的干扰电流,习惯上接到工作接地,为便于实施,在控制室侧接地。屏蔽层单点接地只能减少静电和电场感应,防止不了电磁场产生的干扰。如果要减少电磁场产生的干扰电压,需要采用有绝缘隔开的双外层屏蔽、屏蔽层应至少在两端接地构成接地连接环路,在干扰电磁场中产生反向电磁场,部分抵消原干扰电磁场,起到减少干扰的作用。电磁波的辐射干扰情况比较复杂,应采用多种方法有针对地进行防护,主要还

    13、是电路设计、信号识别和滤波等,仅依靠一般的屏蔽和接地是远远不够的。在雷电防护的应用中,屏蔽接地有泄放雷电流的作用,某些场合还专门利用外界电磁场产生的屏蔽层电流减少干扰,因此接到保护接地更合适;由于屏蔽层电流不是影响电气安全性质的电流以及一些工程习惯,又常常接到仪表工作接地。(16)电缆屏蔽一定要接工作接地吗?答:电缆屏蔽接地与信号无关,接地的作用是减少静电和电场感应,外屏蔽接地的作用是利用接地环路电流的电磁感应减少干扰源电磁干扰,所以无论是什么屏蔽层,接到什么地都行,接保护接地更合适。有些仪表没有工作接地,如隔离信号,当然只能接保护接地。(17)电缆屏蔽一定要双层屏蔽吗?答:双层屏蔽并不一定要

    14、用双层屏蔽的电缆。内屏蔽层可利用所有类型屏蔽电缆的屏蔽层;外屏蔽层可利用:单层屏蔽电缆的金属保护管或保护槽、金属铠装单层屏蔽电缆的铠装层、分屏蔽加总屏蔽电缆的总屏蔽层、金属保护管或保护槽等。屏蔽层之间应当绝缘,否则视为同一屏蔽层。(18)为什么仪表工作接地也要与电气共用接地装置?不怕电气的强电吗?答:电流的流动条件是必须构成回路。对某物施加电压必须有公共点,电气接地网上的电位对仪表来说是相等的,也就不存在电压。鸟站在电线上不会触电伤亡,原因是站在了一根电线上,这就是等电位原理。仪表电路并不在电气回路或接地的通路中,电力设备流过接地网的电流也就不可能流过仪表。等电位的高低也不会对仪表产生干扰电流。如果仪表设备单独建立工作接地系统,就为地电位作用在仪表信号端创造了条件。轻者产生信号干扰,重者击穿绝缘,甚至造成人身伤害。GB 50057规定:“防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置”。“从防雷的观点出发,较好是设共用接地装置,适合所有接地之用。例如:防雷、低压电力系统、电讯系统”。IEC标准信息技术装置的接地和等电位连接规定:“信息技术装置功能接地和保护接地通过等电位连接,合用接地。适用范围包括:信息技术装置、数据交换需要互联的装置、数据通信设备、数据处理设备等。”因此,仪表工作接地同保护接地与电气共用接地装置是安全、可靠、便捷的。

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