接地（dì）及其（qí）布（bù）線工藝的改進優化

一 概述

防雷工（gōng）程的一（yī）個重要的方麵是接地以及引下線路的布線工程，整個工程的防（fáng）雷效果甚至防雷器（qì）件是不是起作用都取決於此（cǐ），所以應該認真（zhēn）的係統的研究。

電力（lì）、電子設（shè）備的接地，是保障設備安（ān）全、操（cāo）作人員安全和（hé）設備正（zhèng）常運行的必要（yào）措施。可以認為，凡是與電網連接的所有儀器設備都（dōu）應（yīng）當接地；凡是電（diàn）力需要到達的地方，就是接地工程需要作到的（de）地（dì）方。由此可（kě）以（yǐ）我們知道，接地工程的廣泛性（xìng）和重要性。

一方麵，隨著時（shí）代的進步，強功能高（gāo）價值設備的廣泛使用，要求提供更加可靠的接地保護（hù）；另一方麵，微電子技術的推廣，使得現代設備要求更低的接地電阻，還往往需（xū）要（yào）抗幹擾。實（shí）踐要求有更加係統的接地理論來對工程（chéng）實際進行指導。根（gēn）據近年來的設計施工經驗（yàn），認為：

a、接地連接方式和接地參數並重；

b、以減小或消（xiāo）除同係統中不同性質的（de）接地（dì）（如防雷地、工作地、外殼接地、靜電地、信號地等）之間的（de）電位差為目的，選（xuǎn）用適當的布線方式；

c、根據地（dì）網所在地的接（jiē）地電阻、土層分布等地質情況，盡量進行準確設計；

以下，本文對接地及其布線進行討論。

二、目的和要求（qiú）

（一）接地的分類和目的

接地的作用總的步說可以分為有兩個（gè）：保護人員和設備不受損害叫保護接地；保（bǎo）障設備的正常運行的叫工作接地。這裏的分類是（shì）指接地工程設計施工中（zhōng）考慮的各種要求，並不表示每種“地”都需要獨立開來。相反，除了有地電信號抗幹擾、設備本（běn）身專門要求等特殊原因之外，我們提（tí）倡盡量（liàng）采用（yòng）聯合接地的（de）方案。

1、保護接地

防雷接（jiē）地是受（shòu）到雷電襲擊（直擊、感應或線路引入）時，為防止造成損害的接地係統。常有信號（弱電）防雷地（dì）和電源（強電）防雷（léi）地之分，區分的原因不僅僅是（shì）因為要求接地電阻不同，而且在（zài）工程實踐（jiàn）中信號防雷地常附在信號獨立地上，和電源防雷（léi）地分（fèn）開建設。

機殼安全接地是將係統中平時（shí）不帶電的金（jīn）屬部分（機櫃（guì）外殼，操作（zuò）台外殼等)與地之間形成良好的導電（diàn）連接（jiē），以保護設備和（hé）人身安全。原因是係統的供電是強電供電（380、220或11OV），通常（cháng）情況（kuàng）下機殼等是不帶電的，當故障發生（shēng）（如主機電源故障或其它故障）造成電源的供電火（huǒ）線與（yǔ）外殼等導電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就（jiù）形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那麽這帶電體和地（dì）之間就有很高（gāo）的電位差，如果（guǒ）人不小（xiǎo）心觸到這些帶電體，那麽就會（huì）通過人身形成通（tōng）路，產生危險。因此，必須（xū）將金屬外殼和（hé）地之間作很好的連接（jiē），使機殼和地等電位。此外，保護接地還可以防止靜電的積聚。

2、工作接地

工作接地是為了使係統以及與之相連的儀表均能可靠運行並保證測量和控製精度而設的接地。它分（fèn）為機器邏輯地、信號回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防（fáng）爆係統中還有本安接地。

機器邏輯地，也叫主機電（diàn）源地，是計算機內部的邏輯電平負端公共（gòng）地，也是+5V等（děng）電源的輸出地。

信號回路（lù）接地，如各變送器的（de）負端接地，開（kāi）關量信號（hào）的（de）負端接地等。

屏（píng）蔽接地（模人信（xìn）號的屏蔽層的接地）。

本（běn）安接地，是本安儀表（biǎo）或安全柵的接地（dì）。這種接地除了抑製幹擾外，還有使儀表和

係統具有（yǒu）本質安全性質的措施之一。本安接地會因為采用的設備的本實措施（shī）不同而不（bú）同，下麵以齊納（nà）式安 全柵為例，說明其接地內容。

安全柵的作用（yòng）是保護（hù）危險現場端永遠處於安全電源和安全電壓範圍（wéi）之內。如果現場端短路，則由於負載（zǎi）電阻和（hé）安全柵電阻R的限流作用，會將導線上的電流（liú）限製在（zài）安（ān）全範圍內，使（shǐ）現場端不（bú）至於產生很高的溫度，引起燃燒。第二種情況（kuàng），如果計算機一端產（chǎn）生故障，則（zé）高壓電信號加（jiā）入了信號回路，則由（yóu）於齊納二級的嵌位作用，也使（shǐ）電壓位於安全（quán）範圍。

值（zhí）得提醒的是，由於齊納安全柵的引（yǐn）入，使得信號回路上的電阻增大了許多，因此，在設計輸出回路的負載能力時，除了（le）要考慮真正的負載要求以外，還（hái）要充（chōng）分（fèn）考慮（lǜ）安全柵（shān）的電（diàn）阻，留有餘地。

除了上述（shù）幾種接地外，在很（hěn）多場合下容易引起混亂的還有一個供電係統地（dì），也叫交流電（diàn）源工作地，它是電力係統中為了運行需要設的接地(如中性點接地）。

（l）接地要（yào）求和方法：

上麵介紹了六種接地：供電係統（tǒng）地、保護地、邏輯地、屏蔽地安全柵地、信（xìn）號（hào）回路地。對這六種接地，各家有各家的要求，雖然大都（dōu）強調一點接地，接地電阻必須小於1歐姆等，但具體內容上差別很大，下麵給出幾個例子介紹（shào）常遇到的接地要（yào）求和方法。

① 供電係統地：在很（hěn）多企（qǐ）業，特別是電廠、冶煉廠等，其廠區內有一個很大的地線網，而通常供電係統（tǒng）的地是與地線網連在（zài）一起的。有的廠（chǎng）家強調計算機係統（tǒng）的所有接（jiē）地必須和（hé）供電係統地以及其它（如避雷地）嚴格分開，而且之間至少（shǎo）應（yīng）保（bǎo）持15m以上的距離。為了徹（chè）底防止供電係統地的影響，建議供電線線路用隔離變壓器隔開。這對那些電力（lì）負荷很重，而（ér）且負荷（hé）經常啟停的單位（wèi）是應注意的。從抑製（zhì）幹擾的角度來看，將（jiāng）電力係統地和計算機係（xì）統的所（suǒ）有（yǒu）地分開是很有好處（chù）的，因為一般電力係統的地（dì）線是不（bú）太幹淨的。但從工程角度來看，在有些場合下（xià）單設（shè）計算機係統地並保證其（qí）與供（gòng）電係統地隔開一定距（jù）離是（shì）很（hěn）困難的，這時（shí）可以考慮能否將計算機係統的地（dì）和供電地共用一（yī）個，這要考慮（lǜ）幾個因（yīn）素：

·供電係（xì）統地上是（shì）否幹擾很大，如大電流設備啟停是否頻繁，對地產生的幹擾是否大；

·供電係統地的接地電阻是否（fǒu）足夠小，而且整個地網（wǎng）各個部分的電位差是否很（hěn）小，即地網的（de）各部分之間是否（fǒu）阻值很（hěn）小（＜1W）

·弱電子係統的抗幹擾能力以（yǐ）及所用（yòng）到的傳輸信（xìn）號的抗幹擾能力，例如有（yǒu）無小信號(電偶，熱電阻）的直（zhí）接傳輸等。

②所（suǒ）有計算（suàn）機接線涉及到的接地采用一點接地方式，在這一點上，也有很多爭議。有的廠家係統提出幾個地：邏（luó）輯地、屏蔽（bì）地（又叫模擬地）、信號地、保護地（dì）分別自（zì）己接地在地上打接地裝置，而大部分係統則指出各種地在機櫃內部自己分別接地，匯（huì）於一點（diǎn），然後用較（jiào）粗的導體（銅）將各匯地（dì）點朕起（qǐ）來，接到一個公共的接地體上。這裏（lǐ）有幾（jǐ）點需要注意：

控（kòng）製係統本身是由（yóu）多（duō）台設備組成的（de），除了控製站以外，還（hái）包括很多外設，而且數據也往往不止一台，這就涉及到了多台（tái）設備，多種接地的問題。此外，一般的係統的供電是各站（控製站，操作站等)用專門一條線單獨（dú）供電，即（jí）彼此之間不相互供（gòng）電（diàn）。圖1是一種的GCS接地圖代表性的示意。

此（cǐ）主題相關圖片如下：

圖1 DCG接地圖

保護接地：係統的所有設備均有一個保護地，該保護一（yī）般在機櫃和其它設備（bèi）設計加工時（shí）就已在內部接好，有的係統中已（yǐ）將該保護地在內（nèi）部同電源進（jìn）線的保護地（三芯插頭的中間頭)連在一起，有的不允許將保（bǎo）護地同該線相連，用（yòng）戶一定要仔細閱（yuè）讀廠家（jiā）提供的接地安裝說明書，不管哪種方式，CG必須將一台設備（控製站、操作員站等）上所有的外設（shè）或係（xì）統的CG連在一起，然後用較粗的絕緣銅導線將各站的CG連在一起，最後（hòu）從一點上與（yǔ）大地接地係（xì）統相連。還有一點值得提醒的是，同一體（tǐ）統的所有外設必須（xū）從一條供電線上供（gòng）電，而且一台（tái）設備（如（rú）操作員站位（wèi）所連接（jiē）的所有外設和主（zhǔ）機係統（計算機、打印機、拷（kǎo）貝機主機係統）的電（diàn）源（yuán）必須從設備的（de）供電分（fèn）配器上取電，而不允許從（cóng）其它地方（fāng）取電，否則可能會燒壞接口甚至設備，對於不得不用長線連接（jiē）的場合（hé），或用較（jiào）粗導線（xiàn）提供供電，或采取通信隔離措施。

各站的CG在（zài）連接時（shí）可以采用幅射連接法，也（yě）可以采用串行接法。電源邏輯地（P）如圖（tú） 1所示。首先，各站內的邏輯地必須位於（yú）一點PG，然後，粗絕緣導線以輻射狀接到一（yī）點上，然後（hòu）接到大地接地線上。在有些係統中，所有的輸入，輸出均（jun1）是隔離的，這樣其內部邏輯（jí）地就（jiù）是（shì）一個獨立的單元，與其它部分沒有電器連接，這種係統中（zhōng）往往（wǎng）不需要PG接地，而是保持內部浮空。所以（yǐ），用戶在設計和施工接地係統時，一定要仔細閱讀產品的技術要（yào）求和接地要求。

·模擬地（AG），模擬地（又叫（jiào）屏蔽地）是所有的接地中要求（qiú）最高的一種。幾乎（hū）所有的係統都提出（chū）AG一點接地，而且接地電阻小（xiǎo）於1Ω。 DCS設計和製造中，在機櫃內部都安置了AG匯流排或其它設施（shī）。用戶在（zài）接（jiē）線時將屏蔽線分別接到AG匯流排上，在機櫃底部，用絕緣的銅辮連到一點，然後將各機櫃的匯流點再用絕（jué）緣的銅辮或銅條以輻射狀連到接地點。大多數的DCS要求，不僅各機（jī）櫃AG對地電阻＜IΩ，而且各機櫃之間的（de）電阻也要＜1Ω。 ·信號地的處（chù）理：原（yuán）則上不允許各變（biàn）送器和其它的傳感器在現（xiàn）場端接地，而都應將其負（fù）端在計算機端子處一點接（jiē）地。但（dàn）在有些場合，現場端必須接地，這時，必須注意原信號的輸入端子（上雙（shuāng）端）絕（jué）對不許和計算機的接地線有任何電氣連接，而計算機在處理這類信號時，必須在前端采用（yòng）有效的隔離措施。 ·安全柵的接地：我們來看圖2所示的安全（quán）柵線路圖。 此主（zhǔ）題相關圖片如下： 圖2 安全柵接地原理圖 從圖中可以看出有三個接地點：B，E，D，通常B和E兩（liǎng）點都在計算（suàn）機這一（yī）側。可以連在一起，形成一點接地（dì）。而D點是（shì）變送器外殼在現場的接地，若（ruò）現場（chǎng）和控製室兩（liǎng）接地點間有電位差存在，那麽（me）， D點和E點的電位就不同了。假設我們以E作為參考點（diǎn），假定是D點出現（xiàn）10V的電勢，此時，A點和E點的電位仍為24V，那麽（me）A和D間就可能有34V的電位差了，己超過安全極限電位差，但齊納管不會被（bèi）擊穿，因為A和E間的電位差沒變，因而起不到保護作用。這時如果不小心現場的信號線碰到外殼上，就可能引起火花，可（kě）能會點燃周圍的可燃性氣體，這（zhè）樣的係統也就不具備本安性能了。所以，在涉及到安全柵的接地係統設計與（yǔ）實施時，一定要保證D點和B（E）點的（de）電位近似相等。在具體實踐中可以用以下（xià）方法解決此問題：用一根較粗的導線將（jiāng）D點與B點連接起來，來保證D點與B點的（de）電位比較接近。另一種就是利用統一的接（jiē）地網，將它（tā）們（men）分別接到接地網上，這樣，如果接地網（wǎng）的本身（shēn）電阻很少，再用較好的（de）連接，也（yě）能保證D點和B點的電位近（jìn）似相等。但注意，此接地一定不要與上麵幾種接地發生衝突。 以上討論了幾種接地的方法和（hé）注（zhù）意（yì）事項。在不同的係（xì）統中，對（duì）這（zhè）幾種接地的組態（tài）要求不同，但大多數係統對AG的接地電阻一般要求I歐姆以下，而安全柵的接地電阻應＜4歐姆，最好<1歐（ōu）姆（mǔ），PG和CG的接（jiē）地（dì）電阻應小於4歐姆。