對(duì)化工儀表接地系統(tǒng)的幫助理解

和松貴

摘要：對(duì)于接地，相信每個(gè)化工設(shè)備人員都不陌生，但是，能一下說(shuō)清為什么要接地，具體如何接地的人并不多。

我們平時(shí)說(shuō)的各種接地：保護(hù)接地、屏蔽接地、工作接地、信號(hào)接地、防電磁干擾、防雷擊、保護(hù)人身安全等說(shuō)的都是需要通過(guò)接地來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文將從儀表接地的基礎(chǔ)入手，幫助大家詳細(xì)理解接地的基礎(chǔ)知識(shí)。

關(guān)鍵詞：接地；大地；等電位

一、接地的本質(zhì)是什么

接地的本質(zhì)就是根據(jù)需要，在電路的各個(gè)點(diǎn)之間建立以大地為基準(zhǔn)的等電位。例如：設(shè)備漏電，可以通過(guò)接地，把漏電處的電位強(qiáng)制在和人體所處位置相等，在漏電處和人體所處位置間形成等電位，這樣就沒(méi)有電位差進(jìn)而沒(méi)有電流，人體沒(méi)有電流通過(guò)就不會(huì)觸電。于是就有了可以達(dá)到保護(hù)人身安全的保護(hù)接地；

磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾，有一個(gè)電生磁、磁生電、電再生磁的過(guò)程。采用金屬屏蔽就可以弱化干擾的傳遞，但不一定能達(dá)到滿意的程度。通過(guò)接地，把干擾在屏蔽層上形成的電，強(qiáng)制到信號(hào)為零的電位上，實(shí)現(xiàn)等電位，沒(méi)有了電位差，對(duì)于信號(hào)來(lái)說(shuō)干擾就可以視為沒(méi)有。于是就有了通過(guò)接地泄放干擾的屏蔽接地。

對(duì)于控制信號(hào)，如果沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)A儀表發(fā)出的15V被B儀表認(rèn)為是26V的這類(lèi)情況，解決這個(gè)問(wèn)題的方法，是為所有的儀表提供一個(gè)公用的參考點(diǎn)，這樣，必須有一個(gè)公共等電位點(diǎn)。

我們需要的接地，實(shí)際上就是對(duì)哪些點(diǎn)或設(shè)備需要設(shè)定等電位及等電位的設(shè)定采用何種形式的考慮。

二、為什么要接“地”

為什么這個(gè)等電位是以大地為基準(zhǔn)，而不是別的什么？

電工穿上絕緣鞋可以避免觸電；碾過(guò)高壓電纜的坦克，里面的乘員不會(huì)有任何感覺(jué)；高壓電不會(huì)對(duì)金屬籠子里或者穿上金屬編織等電位服的人造成傷害，其實(shí)質(zhì)上就是根據(jù)需要建立一個(gè)相對(duì)為零的等電位。

等電位的建立，可以是線路板上的公共點(diǎn)，可以是儀器儀表的外殼，可以是系統(tǒng)的機(jī)柜機(jī)箱，只要能夠把需要接地的所有點(diǎn)，包括使用者聯(lián)系在一塊，建立起等電位，就可以達(dá)到“接地”的目的。

但是，在現(xiàn)實(shí)生活中，我們不可能為每棟建筑制作導(dǎo)電外殼來(lái)防雷，也無(wú)法用導(dǎo)線來(lái)使千里之間的兩點(diǎn)電位相等，所幸我們所生存的地球本身就是一個(gè)導(dǎo)體。共同連接大地，可以使相距萬(wàn)里的兩點(diǎn)電位相等；可以使不同位置上的儀器儀表相應(yīng)位置的電位相等；可以通過(guò)避雷針使建筑頂端的電位和周邊大地的電位相等。

把“大地”作為基準(zhǔn)等電位，連接方便，電阻小，不需要特殊標(biāo)定，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范容易建立。無(wú)論你在地球上的哪個(gè)位置，不管相隔位置有多遠(yuǎn)只要你連接到“地”上，它的電位就是零。

三、常說(shuō)的“地”在哪里

簡(jiǎn)單地，只需要在地面上合適的深度插根金屬棒就可以完成接地。但實(shí)際工業(yè)使用中我們要求的并不是如此簡(jiǎn)單的接地，而是要建立以大地為標(biāo)準(zhǔn)的等電位。而我們的地球，是一個(gè)具有電磁場(chǎng)的巨大球體，在電磁場(chǎng)的作用下，我們腳下的大地處處有電流，任何兩點(diǎn)之間的電位都可能存在微小的偏差。顯然，要達(dá)到大地標(biāo)準(zhǔn)電位的目的，不是隨意埋根柱子就行，要找到等電位的共同點(diǎn)貌似不是那么簡(jiǎn)單。

那么，地球的哪里才是我們需要的“地”呢？

我們將A、B、C看作是相隔一定距離埋入地下的金屬柱，通過(guò)測(cè)量三個(gè)柱頭之間的電阻，就可以分別得到A、B、C到O點(diǎn)的電阻RA、RB、RC。顯然，由于A、B、C分別是相隔一定距離埋入地下的，這時(shí)候連接A、B、C三點(diǎn)的O只能是“地”。盡管這時(shí)候還是不知道“地”的具體位置，但是可以通過(guò)這個(gè)方法“聯(lián)系”到“地”。

如果我們經(jīng)過(guò)計(jì)算和測(cè)量，得知其中一根金屬柱到O點(diǎn)的電阻是3Ω，那么就可以說(shuō)“地”在與金屬柱隔著具有3Ω電阻的導(dǎo)體的另一頭。而這個(gè)3Ω電阻，就是我們常說(shuō)的接地電阻。

四、接地系統(tǒng)是由什么構(gòu)成的

上面我們找到了理論中的“地”，下面我們就要建立相應(yīng)的接地系統(tǒng)，來(lái)滿足我們?nèi)粘Ｊ褂玫男枰?/p>

接地，自然首先要有一個(gè)接地裝置。這是建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論在地球的哪個(gè)位置，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是一樣的。但是由于接地電阻的存在，接地裝置上的電平無(wú)法確定，但如果大家用相同的標(biāo)準(zhǔn)接地，所獲得的結(jié)果也是相同的。

接地的目的是要建立一個(gè)以大地為基準(zhǔn)的等電位。既然由于接地電阻、接地電流、大地電平的不同，會(huì)造成不同接地點(diǎn)上的電平差異，那么，把需要建立等電位的所有點(diǎn)，集中在一起連接到接地裝置上，這個(gè)集中點(diǎn)上的電位自然就成為所需要的等電位點(diǎn)。

等電位在理論上只能在一個(gè)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)，但“點(diǎn)”是既無(wú)體積也無(wú)面積的東西。為了接線方便，可以用一塊在各個(gè)方向上都具有足夠?qū)щ娊孛娴牧己脤?dǎo)體來(lái)近似代替這個(gè)點(diǎn)。理想的應(yīng)該是個(gè)導(dǎo)電良好的球體，但從實(shí)際應(yīng)用的需要出發(fā)通常用有足夠厚度的金屬板來(lái)替代。于是這塊連接到接地裝置金屬板就成為以大地為基準(zhǔn)的等電位點(diǎn)。也就是“總接地板”，習(xí)慣上也稱(chēng)接地母排。

從總接地板再分別引出兩塊次一級(jí)的母板，根據(jù)使用的需求分別命名為“工作接地匯總板”和“保護(hù)接地匯總板”。

而不同名稱(chēng)的接地具體有什么區(qū)別呢？其實(shí)不同的接地，除了接地電阻的要求之外，沒(méi)有太大的差異，區(qū)別只在于用在什么地方。規(guī)范中把工作接地中的本安接地單獨(dú)列出，是因?yàn)榘踩珫盘貏e是齊納安全柵對(duì)接地的特別要求，一般不與其它接地使用同一匯流排。從本安接地匯流排到總接地板的連線，推薦設(shè)置冗余線路。

在實(shí)際使用的控制機(jī)柜內(nèi)，每臺(tái)機(jī)柜都有自己的專(zhuān)用接地匯流排，最后將各個(gè)柜內(nèi)接地匯流排匯總到整個(gè)控制室內(nèi)的總接地匯流排。對(duì)于DCS、PLC等成套設(shè)備，只需要按照說(shuō)明，將設(shè)備中的接地匯流排作為第二層匯流排和相應(yīng)接地連接即可。對(duì)于保護(hù)接地匯總板，如果需要接地的點(diǎn)不多，可以直接接到總接地板上，通常來(lái)說(shuō)總接地板電氣給出，相距較遠(yuǎn)，常將機(jī)柜間內(nèi)保護(hù)接地匯總之后再匯總到電氣總接地板上。

特別要說(shuō)明的是，總接地板必須要和儀表供電電源中線（N線）連接。這個(gè)連接可能在總接地板引入控制室之前就完成了。所以，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行儀表設(shè)備的拆接線檢修時(shí)，千萬(wàn)注意禁止讓儀表電源線對(duì)地，做好保護(hù)，防止觸碰到儀表外殼或其他接地設(shè)備上。

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