對化工儀表接地系統的幫助理解

和松貴

摘要：對于接地，相信每個化工設備人員都不陌生，但是，能一下說清為什么要接地，具體如何接地的人并不多。

我們平時說的各種接地：保護接地、屏蔽接地、工作接地、信號接地、防電磁干擾、防雷擊、保護人身安全等說的都是需要通過接地來實現。本文將從儀表接地的基礎入手，幫助大家詳細理解接地的基礎知識。

關鍵詞：接地；大地；等電位

一、接地的本質是什么

接地的本質就是根據需要，在電路的各個點之間建立以大地為基準的等電位。例如：設備漏電，可以通過接地，把漏電處的電位強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，這樣就沒有電位差進而沒有電流，人體沒有電流通過就不會觸電。于是就有了可以達到保護人身安全的保護接地；

磁場對信號的干擾，有一個電生磁、磁生電、電再生磁的過程。采用金屬屏蔽就可以弱化干擾的傳遞，但不一定能達到滿意的程度。通過接地，把干擾在屏蔽層上形成的電，強制到信號為零的電位上，實現等電位，沒有了電位差，對于信號來說干擾就可以視為沒有。于是就有了通過接地泄放干擾的屏蔽接地。

對于控制信號，如果沒有一個統一的基準點，就會出現A儀表發出的15V被B儀表認為是26V的這類情況，解決這個問題的方法，是為所有的儀表提供一個公用的參考點，這樣，必須有一個公共等電位點。

我們需要的接地，實際上就是對哪些點或設備需要設定等電位及等電位的設定采用何種形式的考慮。

二、為什么要接“地”

為什么這個等電位是以大地為基準，而不是別的什么？

電工穿上絕緣鞋可以避免觸電；碾過高壓電纜的坦克，里面的乘員不會有任何感覺；高壓電不會對金屬籠子里或者穿上金屬編織等電位服的人造成傷害，其實質上就是根據需要建立一個相對為零的等電位。

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

但是，在現實生活中，我們不可能為每棟建筑制作導電外殼來防雷，也無法用導線來使千里之間的兩點電位相等，所幸我們所生存的地球本身就是一個導體。共同連接大地，可以使相距萬里的兩點電位相等；可以使不同位置上的儀器儀表相應位置的電位相等；可以通過避雷針使建筑頂端的電位和周邊大地的電位相等。

把“大地”作為基準等電位，連接方便，電阻小，不需要特殊標定，相關的標準規范容易建立。無論你在地球上的哪個位置，不管相隔位置有多遠只要你連接到“地”上，它的電位就是零。

三、常說的“地”在哪里

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

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，通過測量三個柱頭之間的電阻，就可以分別得到A、B、C到O點的電阻RA、RB、RC。顯然，由于A、B、C分別是相隔一定距離埋入地下的，這時候連接A、B、C三點的O只能是“地”。盡管這時候還是不知道“地”的具體位置，但是可以通過這個方法“聯系”到“地”。

如果我們經過計算和測量，得知其中一根金屬柱到O點的電阻是3Ω，那么就可以說“地”在與金屬柱隔著具有3Ω電阻的導體的另一頭。而這個3Ω電阻，就是我們常說的接地電阻。

四、接地系統是由什么構成的

上面我們找到了理論中的“地”，下面我們就要建立相應的接地系統，來滿足我們日常使用的需要。

接地，自然首先要有一個接地裝置。這是建立一個標準，無論在地球的哪個位置，這個標準是一樣的。但是由于接地電阻的存在，接地裝置上的電平無法確定，但如果大家用相同的標準接地，所獲得的結果也是相同的。

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

等電位在理論上只能在一個點上實現，但“點”是既無體積也無面積的東西。為了接線方便，可以用一塊在各個方向上都具有足夠導電截面的良好導體來近似代替這個點。理想的應該是個導電良好的球體，但從實際應用的需要出發通常用有足夠厚度的金屬板來替代。于是這塊連接到接地裝置金屬板就成為以大地為基準的等電位點。也就是“總接地板”，習慣上也稱接地母排。

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

而不同名稱的接地具體有什么區別呢？其實不同的接地，除了接地電阻的要求之外，沒有太大的差異，區別只在于用在什么地方。規范中把工作接地中的本安接地單獨列出，是因為安全柵特別是齊納安全柵對接地的特別要求，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，推薦設置冗余線路。

在實際使用的控制機柜內，每臺機柜都有自己的專用接地匯流排，最后將各個柜內接地匯流排匯總到整個控制室內的總接地匯流排。對于DCS、PLC等成套設備，只需要按照說明，將設備中的接地匯流排作為第二層匯流排和相應接地連接即可。對于保護接地匯總板，如果需要接地的點不多，可以直接接到總接地板上，通常來說總接地板電氣給出，相距較遠，常將機柜間內保護接地匯總之后再匯總到電氣總接地板上。

特別要說明的是，總接地板必須要和儀表供電電源中線（N線）連接。這個連接可能在總接地板引入控制室之前就完成了。所以，在現場進行儀表設備的拆接線檢修時，千萬注意禁止讓儀表電源線對地，做好保護，防止觸碰到儀表外殼或其他接地設備上。

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