石化自控系统接地施工分析

石化自控系统接地施工分析

管斌

广东国信工程监理有限公司525000

摘要：石化自控接地系统主要起着保护人身与设备安全、抑制外部干扰并为系统信号电压提供电位参考点的作用，所以接地系统施工环节非常关键，本文对石化自控接地系统接地的类型及特点、接地原则与连接方法、接地施工要求进行了分析。

关键词：接地；施工自控系统；石油化工

众所周知，石油化工行业是高危险行业，生产过程中存在高温、高压、深冷、真空等苛刻工艺及易燃、易爆、易挥发物料，发生火灾、爆炸、群死群伤事故概率超过其他行业。在既往火灾、爆炸事故中电气因素是重要的点燃源，如电气设备引起的静电火花、电弧、发热、被雷击等苗头常酿成大祸。为了预防这类事故的发生，技术上主要采取接地的方法，即将电气系统与电气设备经由中性点、外露导电部分与大地相连。良好的接地可以防止人身受到电击、设备线路受到损坏、减少静电或雷击灾害[1]。在石化行业中，自控系统广泛采用，尤其是DCS（分散型控制系统）、PLC（可编程控制系统）、SIS（安全仪表系统）、FGS（火灾及可燃性、有毒气体检测系统）、PCCS（过程控制计算机系统）等普遍应用于机组控制、装置联锁保护中[2]。在接地方面，自控系统与一般电气设备尤其是强电设备既有共同点也有区别，除了保护人身安全和设备安全以外，还要避免信号传输受到干扰，本文因此对石化自控系统接地施工进行了分析。

1自控系统接地类型与特点

1.1保护接地

保护接地也常称作安全接地，即将自控系统设备正常情况下不带电的金属外壳进行接地，这些设备包括DCS操作站、系统盘柜、供电箱等。

1.2工作接地

自控系统工作接地的主要目的是为了免受干扰，以确保系统安全可靠地运行。例如DCS、SIS系统中的信号公共地，可用来抑制来自供电系统与信号源的干扰。在自控系统中，比较典型的做法是利用本安型安全栅来防止危险能量的产生和积聚，本安型安全栅就需要接工作地[3]。

1.3防静电接地

静电会对自控系统运行带来很大影响，一方面会干扰电子设备的正常运行，另一方面可能击穿电子设备芯片。静电主要来自干燥环境下的摩擦，例如人走动或设备移动可以产生大量静电，相对湿度20%以下可以积累高达350kV的静电电压。防静电接地就是将导静电体与大地接成电气回路，即可消除静电影响。

1.4防雷接地

防雷接地是将雷电流或感应雷电流导入大地，由于雷电流比其他接地漏电流大得多，需要非常可靠地泄放。

2自控系统接地原则与连接方法

2.1自控系统接地原则

根据《仪表系统接地设计规范》（HG/T20513-2014）第4.0.3条及条文解释，仪表系统各类接地汇接到总接地板，采用等电位接地原则。有些供货商和建设单位仍采用单独接地的方法，担心电气系统接地装置会对自控系统产生强电磁干扰，实际上这种担心是不必要的，反而因为自控系统单独接地与电气地之间存在电位差，不仅对人身与设备不安全，而且电火花可能引起火灾或爆炸事故，因此应放弃单独接地方案，采用等电位接地方法。

2.2自控系统接地连接方法

2.2.1保护接地

保护接地应覆盖自控系统内的全部设施，每个保护点必须单独接至汇流排。

2.2.2工作接地

工作接地分为屏蔽接地、本安系统接地、信号回路接地3个类型。屏蔽接地主要针对模拟信号，因为模拟信号最怕干扰，所以接地时应一点接地，两点接地会在两端产生电势差而成为干扰源。本安系统中的安全栅接地及齐纳安全栅接地都必须与直流电源公共端相连，而隔离式安全栅因采用输入、输出、电源三方之间电气隔离结构，所以不需专门接地。信号系统分隔离型和非隔离型，前者输入、输出和直流电源都是隔离的，故信号回路不需直流电源负极接地，后者直流电源负极应接地。

2.2.3防静电接地

自控系统的控制室、机柜室及设备机房都需防静电接地，包括导静电地面、活动地板、工作台也需防静电接地，但已做了保护接地、工作接地的设备可以不再做防静电接地。

2.2.4防雷接地

为防感应雷击，电缆线槽进入机房处应与电气专业的防雷电感应接地装置进行连接，现场自控设备仪表应接入现场电气专业的防雷电感应接地网。

3自控系统接地施工要求

3.1接地接线要求

根据《仪表系统接地设计规范》（HG/T20513-2014）及《石油化工仪表接地设计规范》（SH/T3081-2003）规定：自控系统接地导线应采用多股绞合铜芯导线或铜芯电缆，其中线径大小如下：接地线1～2.5mm2，雷电浪涌保护器接地线2.5～4mm2，接地干线4～16mm2，连接总接地板的接地干线10～25mm2，接地总干线16～50mm2。接地汇流排应采用25mm×6mm铜条制作。接地汇总板应采用厚度不小于6mm的铜板制作。接地线、接地干线、接地总干线与接地汇流排、接地汇总板之间采用铜接线片、防松（滑）垫片、镀锌钢螺栓进行连接，也可采用焊接方式进行连接。接地总干线与接地极之间的连接部分应热镀锌（锡）。保护接地连线、分干线、干线及接地总干线应标识为绿色，信号回路与屏蔽接地连线、分干线、干线及本安接地分干线应标识为绿色加黄色。

3.2接地连接与注意事项

自控系统保护接地与工作接地应由各接地干线接到所属类型的接地汇总板上，再由所属类型的接地汇总板经接地干线接至总接地板上，总接地板再经总接地干线接至接地极。其中工作接地要求用两根单独的接地干线由工作汇总板接到总接地板上。当系统中有仪表设备需要工作接地时，应先将各个仪表设备的接地线接至工作接地汇流排或端子排上，再经工作接地干线接至接地汇总板上。仪表信号公共点接地、DCS、PLC等非隔离输入的接地，应单独接至工作接地端子排或接地汇流排。对于多根信号屏蔽线缆屏蔽层接地，应先将屏蔽层汇接到工作接地汇流排上，再由工作接地干线接至接地汇总板上。齐纳式安全栅由接地汇流排接至机柜工作接地汇流排应使用两根单独的导线，由工作接地干线接至接地汇总板上也应使用两根单独的导线，并且直流电源负端必须接到本机柜安全栅汇流排上。施工过程中，必须加强上述接地关键点的控制，以免引起信号干扰、系统死机等故障，例如仪表工作接地信号回路中应防止出现接地回路。

3.3接地电阻与测量方法

规范规定，自控系统接地工频电阻不大于4Ω，接地连接电阻不大于1Ω。接地电阻的测量方法影响接地电阻的准确性，采用不同的仪表检测对检测点有断开检测和不断开检测两种方式，采用钳形电阻测试仪应不断开检测，采用电子式接地电阻检测仪或手摇发电机式检测仪表应断开检测。例如应断开检测而不断开检测，即使接地网因腐蚀而产生断点仍会检测出接地电阻合格的假象[4]。

4结语

石化自控系统接地常因接地设计不规范，未坚持等电位连接原则，再加上接地施工不按设计要求施工、施工质量差，以及接地检测方式不合理，存在安全隐患和信号干扰等问题，因此要提高对接地技术的认识，严格执行国家与行业标准，以确保石化自控系统长期稳定地运行。

参考文献：

[1]王世强，刘全桢，刘宝全，等.石化企业爆炸危险区域电气接地现状与问题分析[J].电气防爆，2015(1)：43-46.

[2]杨帆.仪表系统接地和供电方案探讨[J].仪器仪表用户，2013,20(4)：72-73，38.

[3]吴关林，周云华，王娟.高含硫天然气净化厂仪表接地体系的实现[J].化工自动化及仪表，2014,41(8)：963-967.

[4]张学.影响石油库接地网接地电阻测量准确性的因素与防范措施[J].石油库与加油站，2015,24(3)：3-5.