水泥廠接地系統與信號干擾

曹月仙

（中信重工工程技術有限公司， 河南 洛陽 471000）

0 引言

自動化儀表、控制設備在水泥廠的安全、穩定運行成為企業不可忽視的問題，而接地系統可靠程度直接關系到這些設備運行的安全性和穩定性。因此，加強對水泥廠接地系統的認識，分析接地系統與信號干擾的原因，從設計階段入手，從源頭做好接地系統的優化，對提高電氣接地系統的穩定性和安全性具有重要意義。

1 水泥廠接地系統結構方式

從水泥工業應用角度來看，接地系統的結構主要有三種方式：一是單獨接地、二是聯合接地、三是等電位聯結。目前水泥廠的接地系統這三種接地方式都存在，但在新建項目中，根據規范要求普遍應用等電位聯結方式。

單獨接地指對需接地的系統分別建立獨立接地網，且各接地網之間保持足夠的電氣距離，如將水泥廠的某建筑物內的防雷接地、電氣系統接地、保護接地設置為一個電氣接地系統，共用一套接地裝置，而將自動化控制系統（DCS分散控制系統、PLC控制系統）單獨設置一個接地系統，兩個接地系統不互聯；聯合接地指把所需接地的各系統連接到一個接地網上，使其成為電氣相通的統一接地網，并一點接地。如將自動化控制系統內的接地和電氣系統接地連接在一起，形成“聯合接地”并一點接地；等電位聯結是以等電位觀點為主體思想的多點連接，即把建筑物內、附近的所有金屬物，如混凝土內的鋼筋、自來水管、煤氣管及其它金屬管道、機器基礎金屬物及其它大型的埋地金屬物、電纜金屬屏蔽層、電力系統的零線、建筑物的接地線統一用電氣連接的方法連接起來（焊接或者可靠的導電連接）使整座建筑物成為一個良好的等電位體。

2 接地系統結構方式與信號干擾

隨著水泥工業自動化水平的不斷提高，大量的弱電子設備應用在水泥廠的電氣、控制和儀表系統中，如果各系統使用單獨接地系統，設置單獨接地網，并按照各子系統中最低的接地電阻值來確定接地網的接地電阻，接地網的耗材及施工投資比較大，且各接地網之間要保持足夠的電氣距離，以減少耦合干擾，如 DCS控制系統單獨接地時，其接地體和電氣接地網的電氣距離必須大于10米，和防雷接地網的電氣距離必須大于 20米，而這一點有時候在施工中不容易做到，造成DCS系統的信號干擾。

由于單獨接地的上述缺點，聯合接地被應用，聯合接地即一點接地，使各系統共用一個共同“地”，聯合接地使建筑物的接地系統組成一個籠式均壓體，對于直擊雷，建筑物內同一層各點電位比較均勻；對于感應雷，籠式均壓體和建筑物的框架式結構對外來電磁干擾也具有屏蔽效果；同時聯合接地方式接地電阻非常小，不存在各種接地體之間的耦合影響，有利于減少干擾；而且可以節省金屬材料，占地少。

從2000年開始我國在各類標準中提出等電位聯結。實施等電位聯結后，當雷擊建筑物時，雷電傳輸沿垂直的接地引下線成梯度，垂直相鄰層金屬構架節點上的電位差可能達到上千伏量級，危險極大，但等電位聯結將本層柱內主筋、建筑物的金屬構架、金屬裝置、電氣裝置、電信裝置等連接起來，形成一個等電位連接，可防止直擊雷、感應雷、或其他形式的雷，避免火災、爆炸、生命危險和設備損壞。等電位聯結還可以將靜電電荷收集并傳送到接地網，從而消除和防止靜電危害。同時等電位聯結使電氣設備外殼與樓板墻壁電位相等，可以極大地避免電擊的傷害。

3 等電位聯結實例

在柬埔寨某水泥廠的接地系統設計中，各建筑內的設備接地都按照IEC標準采用等電位聯結，等電位聯結施工圖如圖1。

圖1 接地系統圖

完整的接地系統在施工中一般有兩個階段，分別由兩個施工隊伍完成，第一階段由土建施工隊伍完成，如基礎內的接地線，混凝土柱當中的防雷引下線，預埋接地板及設置人工接地極等，這一部分屬隱蔽工程；第二階段由設備安裝隊伍來完成，完成設備與接地線的聯結。

電氣設計人員在收到各專業提供的建筑物功能及設備布置資料后，對照規范要求確定建筑物防雷等級，如建筑物高度大于15米，就必須要求設計防雷接地。最終設計出在土建施工中需要完成的接地線、防雷接地引下線及預留接地板等。接地線是利用建筑樁基承臺基礎、水平基礎梁內不少于2根直徑為12mm的鋼筋焊接聯通組成自然接地體，沒有基礎地梁的地方采用40X4鍍鋅扁鋼替代連接，形成閉合電氣通路。防雷引下線是利用混凝土柱內對角4根直徑12mm以上的主筋與自然接地體可靠焊接，直徑達不到要求的增加鋼筋根數。預埋接地板是根據建筑物內設備的不同，布置區域的不同，就近設置等電位聯結預埋板。

在設備安裝階段，安裝單位將參考如圖1所示的接地系統圖，按照設備類型，采用不同的接地線，將各種設備分別與等電位聯結板連接，再將等電位聯結板與預埋的室內接地板連接，最終完成整個等電位連接系統。

4 結束語

接地系統在概念上和技術上，隨著科技的發展發生了很大變化，其中最重要的轉變是：以前是以接地電阻值為基準判斷接地系統合格與否，而現在則側重于接地結構兼顧接地電阻值，特別是從單獨接地到等電位聯結方式的轉變。認識接地結構方式的轉變，理解等電位聯結的重要性，對于今后的接地系統設計及施工具有重大的指導意義。

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