關(guān)鍵詞：NEC接地標(biāo)準(zhǔn) 安全保護(hù)接地 保證純凈電流防擾接地
從事控制系統(tǒng)工作的人都有過這樣的 經(jīng)驗(yàn)：儀表或控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)有時(shí)會不規(guī)則的跳變，我們習(xí)慣稱之為"鬧鬼"，其起因難以捉摸，有時(shí)還會有人身傷害、設(shè)備損壞。接地不正確的電路，我們也習(xí)慣稱為"骯臟的電路"。隨著信號的頻率越高，信號之間的互擾等電磁兼容問題須特別關(guān)注，許多災(zāi)難性的后果都是由接地故障引起的，建立一個(gè)電流釋放的低阻抗通道非常必要，良好的接地是解決這些問題的關(guān)鍵。
我們主要生產(chǎn)香料化學(xué)單體。生產(chǎn)區(qū)域?qū)俜辣燃壓芨叩腃LASS1，DEVICE II，GROUP C&D，并且是全自動DCS控制。因此，我們參照美國國家電氣NEC標(biāo)準(zhǔn)建立了接地系統(tǒng)(見圖)。
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一 保證回路的純凈電流的防擾接地
1. 非純凈電流產(chǎn)生的原因及解決方案
根據(jù)NEC標(biāo)準(zhǔn)，對于有分配電盤的地方，如果饋電進(jìn)線由非金屬管引進(jìn)，則要另外用導(dǎo)線作為設(shè)備保護(hù)地線。分配電板上采用兩個(gè)獨(dú)立的母線排，一個(gè)接中線，一個(gè)接保護(hù)地線。如果中線搭接到分配電盤接地線上，會形成許多電流通路，回路中將產(chǎn)生"
(1)在接地系統(tǒng)中，要注意接地極、金屬管道、機(jī)殼之間的電氣連續(xù)性。設(shè)備保護(hù)地線連接不當(dāng)或有中斷，導(dǎo)致"骯臟，雜亂的"電流在回路中產(chǎn)生。我公司每年都檢查接地線的完好和連續(xù)性，防止電氣連接中斷。
(2)設(shè)備保護(hù)接地線與供電線必須安裝在同一管道中。正常情況下，設(shè)備保護(hù)接地線中不存在電流。當(dāng)供電相線發(fā)生接地故障時(shí)，設(shè)備保護(hù)接地線中有故障電流。保護(hù)接地線與故障相線靠得越近，交流環(huán)路電感越小，故障電流環(huán)路的阻抗就越小。如果設(shè)備保護(hù)接地線與供電線沒有安裝在同一管道中，故障電流的電磁感應(yīng)不能抵消，就會出現(xiàn)"不純凈的電流"。
用于檢測和控制的工業(yè)電子設(shè)備，接地主要不是為了人身安全，而是為了設(shè)備工作的準(zhǔn)確性。電子設(shè)備的外殼即使不接地，設(shè)備外殼與地形成電容，隨著頻率的增高，電容的容抗將減小，減小到一定值時(shí)，就等于接地。但為了減少雜散電流對儀表讀數(shù)的影響，最好采用短而粗的導(dǎo)線與地相連。
2. DCS系統(tǒng)保證信號回路純凈的接地
我們的DCS系統(tǒng)控制室，是一個(gè)有鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)的全屏蔽房屋，它的屏蔽鋼網(wǎng)最后接入全廠接地網(wǎng)絡(luò)，屏蔽了外界干擾對DCS的影響。
對DCS系統(tǒng)來說，共模和差模干擾是常見的干擾。因此，信號線須分用總屏蔽層與對絞屏蔽層的屏蔽線，總屏蔽層與對絞屏蔽層，在機(jī)柜內(nèi)單點(diǎn)接地。當(dāng)干擾信號耦合到屏蔽層上時(shí)，電流就會被導(dǎo)入大地。正確地接地，能抑制電磁干擾的影響，抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾。我們注意做到：所有進(jìn)入DCS系統(tǒng)控制信號的電纜采用高質(zhì)量的屏蔽雙絞電纜，在DCS機(jī)柜側(cè)有良好的單端接地，每個(gè)DCS機(jī)柜均有單獨(dú)的匯流排，機(jī)柜全部懸空，匯流排間用跳線相連接，最后單點(diǎn)接入電氣接地網(wǎng)。我們的DCS系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)共用一個(gè)接地網(wǎng)，且接地網(wǎng)遠(yuǎn)離大電流設(shè)備20m以上。
DCS的直流工作接地，即直流電源地，是系統(tǒng)工作的一個(gè)基準(zhǔn)電位，對整個(gè)系統(tǒng)來說是一個(gè)參考面，不致因零電位浮動而引起信號的誤差?？紤]到我公司的DCS沒有高頻率的信號，我們采用了懸浮接地，該工作地不直接接地，這樣可避免電路之間產(chǎn)生導(dǎo)電性電磁干擾。
DCS的數(shù)字地和模擬地，都是直流地，我們在每個(gè)機(jī)柜都設(shè)置了它們各自單獨(dú)的匯流端，最后一起在同一點(diǎn)接入電氣接地網(wǎng)。這樣，避免了數(shù)字回路對模擬回路的影響。
我公司的DCS系統(tǒng)在作了上述的接地方案后，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)過因信號干擾而導(dǎo)致的系統(tǒng)通信中斷、數(shù)據(jù)出錯(cuò)、丟失、程序跑飛、死機(jī)、控制失靈等現(xiàn)象。
二 安全保護(hù)接地
1. 供電系統(tǒng)和電路的安全保護(hù)接地
雷電、線路浪涌、意外接觸高壓線，都會在供電系統(tǒng)和電路中產(chǎn)生很高的故障電流，如有良好接地，故障電流能較快觸發(fā)過流保護(hù)裝置，斷開故障回路，并把故障電流通過低阻抗回路導(dǎo)入大地。接地電極必須為故障電流提供有效的接地路徑；接地電極越長，排放電流的效果越好。根據(jù)NEC標(biāo)準(zhǔn)，如同時(shí)有幾個(gè)接地極存在，都必須搭接在一起。因?yàn)?，?dāng)防雷裝置遭雷擊時(shí)，其電位會升至很高，對其他設(shè)備或接地極而言，會造成極大的安全威脅。幾個(gè)有效的接地極之間搭接后，它們之間的電位差就會被消除，電極系統(tǒng)對地電位就為零。避雷系統(tǒng)和供電系統(tǒng)不使用同一個(gè)接地電極，供電系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)架設(shè)接地電極，但這兩個(gè)接地電極最后必須搭接在一起。
我們在供電變壓器上都建立了接地點(diǎn)，在該接地點(diǎn)上引出一根線稱為中線，將其連接到配電隔離開關(guān)上，中線應(yīng)該與相線一起走線。所有在配電隔離開關(guān)后的其他保護(hù)地線，都應(yīng)在配電箱里與接地線相連接。要注意:
(1)不能把供電系統(tǒng)的中線作為保護(hù)地線，即配電設(shè)備負(fù)載端上任何金屬外殼的接地都不應(yīng)該通過中線實(shí)現(xiàn)，設(shè)備保護(hù)地線要連接到配電柜的地電極接線上。(2)供電系統(tǒng)的中線應(yīng)連接到配電設(shè)備的地電極接線上，而不能圖方便連接到就近的房屋地基鋼筋上。(3)中線上不允許串聯(lián)過流保護(hù)裝置。
2. 設(shè)備的非載流金屬外殼安全保護(hù)接地
設(shè)備保護(hù)地，即安全地。在設(shè)備端，經(jīng)常會有漏電電流和靜電產(chǎn)生，為保護(hù)操作人員的安全，設(shè)備需接保護(hù)地線，把這些故障電流引導(dǎo)到大地。
NEC要求，設(shè)備保護(hù)地線的接地線，應(yīng)通過配電柜接地極接地。設(shè)備保護(hù)地線包括3部分: 接地電極，連接導(dǎo)線，設(shè)備的外殼。它連接好后，能限制設(shè)備的對地電壓，使電子設(shè)備保持零電位，給故障電流建立有效的低阻抗回路。這樣，人接觸設(shè)備才是安全的。必須注意設(shè)備保護(hù)地線路徑是有意設(shè)置的，具有永久性，要有電氣連續(xù)性；整個(gè)路徑應(yīng)具有足夠的安培容量，是低阻抗通路，能安全傳導(dǎo)任何故障電流。
3. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全保護(hù)接地
有時(shí)計(jì)算機(jī)接地線上常存在一些有害電流，大多數(shù)是故障電流，它不通過中線，而是通過保護(hù)地線流回電源端
4. DCS控制系統(tǒng)的安全保護(hù)接地
DCS系統(tǒng)本來的設(shè)計(jì)是要求有單獨(dú)的接地網(wǎng)，但是，在實(shí)際操作中，單獨(dú)接地網(wǎng)的接地電阻偏高，達(dá)25Ω。我們反復(fù)論證后，把DCS系統(tǒng)接地單點(diǎn)接入電氣接地系統(tǒng)，接地電阻降為0.4Ω。
美國NEC標(biāo)準(zhǔn)允許接地電極電阻為25Ω，一些微電子廠商要求只有5Ω，在我國的計(jì)算機(jī)和DCS控制系統(tǒng)的單獨(dú)接地要求為4Ω。我們公司的整個(gè)接地系統(tǒng)的阻值為0.4Ω，達(dá)到了中國標(biāo)準(zhǔn)和美國NEC標(biāo)準(zhǔn)。該DCS系統(tǒng)安全地運(yùn)行了9年，沒有出現(xiàn)任何被雷擊、漏電、燒電路板、燒表的問題，達(dá)到了安全方面的要求。
5. 防靜電安全保護(hù)接地
我公司的防靜電接地也接入了工廠接地網(wǎng)。工廠內(nèi)分布了許多防靜電夾，我們都分別把它們與設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)牢固連接。防靜電物料管則是通過接頭與接地不銹鋼物料管相連接而接入地。計(jì)算機(jī)房、DCS控制室內(nèi)都鋪設(shè)了防靜電地板，這些地板的金屬龍骨都用地線接到工廠的接地網(wǎng)絡(luò)中，從而保證了靜電的安全釋放。
（轉(zhuǎn)載）
