仪表自控系统的接地工程设计韩保国

仪表自控系统的接地工程设计韩保国

韩保国

（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司新疆哈密839000）

摘要：随着科学技术的不断进步，仪表系统的智能化也快速发展，装置对仪表设备的运行要求也越来越高。而仪表设备仍然存在绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，如果仪表设备受到强电干扰，将严重影响仪表设备的正常控制和安全运行，导致仪表设备控制失效或仪表设备永久性损坏，严重时还可能造成装置停车、人员伤亡等生产事故。为了避免因仪表接地错误产生的潜在的不安全因素，确保生产装置正常安全运行，仪表系统接地的设计质量。

关键词：仪表自控系统；接地工程；设计

引言

在工业产业中，仪表是一类比较常用的仪器设备，仪表的接地系统设计对于安全生产以及产品质量的保证都具有重要的实际意义。在进行接地系统设计时，应该按照具体的要求和环境进行系统设计，保证仪表在整个系统中具有良好的适应性。

1仪表自控系统接地工程的现状

1.1设备损伤

随着时间的推移，仪表自控系统的接地体以及接地线会出现老化、破损的现象，特别是在外力的作用下，更容易使损伤严重化，轻则影响设备的运行，重则导致各种不同类型的安全事件。

1.2测量误差

仪表自控系统的接地离不开精准的数据，数据是保障安装性能的前提。当前数据来源主要为测量，但受土壤性质的影响，可能会出现测量数据不精准的现象，以不精准乃至错误的测量数据为前提进行接地，自然会导致接地失败或者问题多多。

1.3安装技术问题

仪表自控系统的接地处理是一项非常专业的技术活动，对作业人员的技术有着很高的要求，但相当一部分技术人员实际上并没有达到作业要求，也容易引发各种不同类型的安全事件。

2接地的作用和分类

2.1保护接地

避免设备带电，保证人员不会受到电力伤害是保护接地最直接的作用。在生产过程中，设备的外壳不会带电，但是由于受到环境以及人为何工作时间等因素的影响，随着时间的延长，包裹电线的外壳容易受到损坏，一旦人员碰触，就会有触电的风险。通过保护接地，可以在人员碰触时，将电快速传输给大地，降低对人员的伤害。在实际工作中，会根据设备的类别选择是否使用保护接地，若无生命，可以不用。

2.2工作接地

2.2.1信号回路接地

信号回路接地一般有2种情况，一种是仪表设备本身结构形成的事实上的信号回路接地。例如：为减少测量滞后而采取热电偶与金属套焊接在一起的接地型热电偶；另一种是为了达到抑制干扰信号的目的所要求的接地，在保证单点接地情况下，共模干扰可被有效抑制。为抑制干扰而使信号回路接地，即信号公共端接地。

2.2.2屏蔽接地

屏蔽不但是仪表和控制系统防范和抵御电磁干扰的重要方法，也是减少雷电电磁影响的重要措施。屏蔽层要起到屏蔽作用就必须接地，如果仪表系统中仪表及信号线要求接地，应注意将仪表上屏蔽接线端子､信号线屏蔽层及未作保护接地但仍要起静电屏蔽作用的导线管､汇线槽，仪表外壳进行正确可靠接地。

2.2.3逻辑接地

逻辑地也叫机器逻辑地､主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等的电源输出地。如CPU的±5V､±12V的负端，需要接入公共接地极。

2.3静电接地

静电在自然界是无可避免的，但对于静电不采取及时的措施，也会给生产带来一定的不利影响，甚至是仪表或者整个系统的损坏，导致巨大的经济损失。所以防静电接地也是仪表安装设计过程中的重要工作。静电的接地电阻通常保证在100Ω以内，针对专业的电气设备进行设计时，应该参照说明书有专门的技术人员完成接地作业。

3仪表自控系统的接地工程设计

3.1接地系统一般组成

接地系统由接地连接和接地装置两部分组成，其中接地连接包含：接线连线､接地汇流排､接地分干线､接地干线；接地装置包含：总接地板､接地总干线､接地极，具体自控系统接地系统图，

3.2DCS系统接地方法

DCS系统区域汇总箱内的接地汇流排宜采用铜板制作，尺寸为25mmx6mm，也可以由连接端子组合。总接地汇流板为整个DCS接地系统提供参考零电位，采用铜板制作，具体尺寸为600mmx200mmx20mm，该系统除接地点外，其他部分完全与其他接地体分离，保证实现全厂DCS系统的单点接地要求。根据《仪表系统接地设计规范》第6章节要求，接地系统的导线应采用多股绞合铜芯绝缘电线或电缆，接地系统的连接导线截面需根据接地连接类型选用。DCS机柜内的接地导线的截面积为1mm2-2.5_2；机柜至接地区域汇总箱的接地分干线的截面积为4mm2-16mm2，一般不应小于6mm2；接地区域汇总箱至接地总汇总箱的接地区域干线的截面积10mm2-25mm2，—般不应小于16mm2；接地总汇总箱至电气总的MEB接地汇总版的接点干线的截面积16mm2-25mm2，—般选择25mm2；电气MEB汇集板和地网接地极之间连接的接地线截面积不应小于50mm2；操作员站､工程师站､网络交换机､服务器主机等控制设备及大屏幕拼接显示设备采用外壳保护接地或直接将电源地线连接至电气接地网。

3.3信号屏蔽及其接地

除DCS系统本身做好接地系统外，现场仪表及传输介质（屏蔽电缆）对信号的接收也会造成很大的影响，当屏蔽电缆出现问题，会造成接收的信号出现异常。屏蔽电缆在设计施工时必须保证不浮空，同时满足“一点接地”的要求，具体要求如下：1）信号电缆（模拟量和数字量电缆）的选型严格按照国家相关规范进行，焚烧车间内的电缆建议选择阻燃型对绞铜网计算机屏蔽电缆。2）信号源浮空时，屏蔽电缆应在计算机侧接地。信号源本身已经接地时，屏蔽层应在信号源侧接地。3）当放大器浮空时，屏蔽层的一端与屏蔽罩相连，另一端宜接共模地（当信号源接地时接信号地，当信号源浮空时接现场地）。4）当屏蔽电缆通过接线箱中转时，应在接线盒内将其两端中转电缆的屏蔽层连接。

4未来发展方向

仪表自控系统的接地处理是一项非常专业的技术活动，对作业人员的技术有着很高的要求，但相当一部分技术人员实际上并没有达到作业要求，也容易引发各种不同类型的安全事件。因此，为了提升仪表自控系统接地的实效性以及仪表自控系统在使用中的安全性能，需要从当前接地处理中存在的问题出发，采取好切实有效的措施。比如，加强设备的检查与维修，定期检查仪表自控系统的接地体与接地线，重点检查其是否有老化的现象，及时地维修、整改，提升系统的整体效能；又如，在数据测量中，不仅要优化测量器械以及测量方式的选择，也要正确的应对土壤特性，在反复的测量实验中归纳总结最为准确的数据，用作接地处理的基础资料，提升仪表自控系统接地处理的有效性。

结束语

仪表系统接地安装质量关系到整个仪表系统运行，而仪表又是生产装置的大脑和眼睛，因此在今后的仪表系统接地安装工作中，技术人员应当仔细研究设计图纸，充分了解设计意图。施工过程中，严格按照设计图纸和相关规范标准的要求对施工人员进行详细的技术交底。质量工程师也应当在现场监督整个安装过程，确保安装质量符合设计及规范标准。

参考文献：

[1]王兵.工业仪表防雷接地系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2017，25（02）：213-216.

[2]宋昊.工业行业仪表防雷电设置[J].自动化及仪表，2016，43（03）：324-326.

[3]苏雪锋.仪表及控制系统接地设计工程评析[J].工业自动化，2012，48（04）：15-18.

[4]李桢.自动化仪表系统防雷的探讨[J].工业自动化，2008（05）：68-71.