仪表接地和防雷基础知识培训资料

仪表接到和防雷基础知识EMERSON.ProcessManagement仪表基础知识培训议程1.接地和防雷基础知识2.石油化工仪表接地设计规范3.接地知识问答4.接地技术在石化企业中的应用EMERSON.ProcessManagement赚醐醐T为什么要接地?接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线（如电线绝缘不良，线路老化等）和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险电压产生，由此生成的故障电流就会流经PE线到大地，从而起到保护作用。EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT接地的定义接地的定义在现代接地概念中、对于线路工程师来说，该术语的含义通常是'线路电压的参考点’：4对于系统设计师来说，它常常是机柜或机架；+对电气工程师来说，它是绿色安全地线或接到大地的意思。4一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。寿EMERSONProcessManagementROSEMOUNT防雷的主要措施-接地图1仪表系统接地ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement连接工作接地干线而设置的金属板，称为工作接地EMERSON.ProcessManagement接地的术语和定义-1大触并与大地形成电气连接的金属导总接地板的导体，称为接地总干线（电樓腿接保护接地干线等而设置的金属板，称为保护接齒Ost帝5心、耩排接汇盖类憲同楚个taC棲棒緩溝工靈于彎ROSEMOUNT接地的术语和定义-2+为便于连接工作接地干线而设置的金属板，称为工作接地汇总板。+用于连接多个同类接地汇流排、各需接地的设备与接地汇总板的导线，称为接地干线。接地干线也用于连接总接地板与工作接地汇总板或保护接地汇总板。根据接地工作原理和相关的国家标准、国际标准，规定了仪表及控制系统的工作接地、保护接地、防雷接地应共用一组接地装置。寿ROSEMOUNTemersonProcessManagement接地电阻仪表及控制系统的接地电阻为电气专业的低压配电系统接地装置的接地电阻，应根据电气专业有关标准规范确定，一般情况，不应大于40。+接地装置的接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通过接地极的工频交流电流计算出的电阻称为主频接地电阻。+GB50057《建筑物防雷设计规范》规定了防雷接地的接地电阻为冲击接地电阻，规定的典型倌为不大T10Q。今根据GB50057规定：防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用。EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT常见的接地符号常见的接地符号4

PE，PGND，FG—保护地或机壳；今BGND或DC-RETURN—直流一48V(+24V)电源(电池)回流；4

GND一工作地；今DGND一数字地；今AGND-模拟地；+LGND一防雷保护地EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT合适的接地方式接地有多种方式，有单点接地，多点接地以及混合类型的接地。+而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。一般来说，单点接地用于简单电路，不同功能模块之间接地区分，以及低频（f<1MHz）电子线路。+当设计高频（f>10MHz）电路时就要采用多点接地了或者多层板（完整的地平面层）。EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT信号回流和跨分割的介绍ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement亢的电流回流到地的途为什么要防雷?雷电对人类的生活和生产活动造成巨大的影响。雷电威胁着人类的生命安全，常使建筑、电力、电子、通信和航空、航天等诸多部门遭受严重破坏。随着高新技术的迅猛发展，由雷击引起的灾害事故正呈现出上升趋势。近年来，石油化工企业的规模、数量不断扩大、增加，仪表系统向网络化、智能化方向迅猛发展，而仪表设备普遍存在绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦仪表设备受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、仪表信号线、电缆汇线槽、穿线管等途径到达仪表设备，威胁仪表设备的正常工作和安全运行。如果防护不当，轻则使仪表设备工作失灵，重则使仪表设备永久性损坏，严重吋还可能造成人员伤亡、生产事故。EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT雷击对仪表系统的危害形式◊

雷击从形式上可分为直接雷击与感应雷击两种，对仪表系统可能产生的危害形式划分为下列几种。七1直接雷击雷电直接击中现场仪表设备或与之连接的管路，通常会损坏仪表的传感器模件并且可能损坏变送器的电子线路板。雷电流在沿仪表支架流入大地的过程中，产生强大的感应磁场，能通过信号传输线路耦合到控制室DCS等电子设备内，损坏DCS等电子设备。42感应雷击ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement(1)静电感应。当雷云来临时，地面物体，尤其是导体聚积大量电荷产生放电，放电电流若进入现场仪表和用电设备，造成设备损坏。(2)电磁脉冲辐射。雷电流在其通道周围的空间产生电磁场，向外辐射电磁波，耦合到控制室的计算机、仪表和现场仪器仪表，以及各类金属导体上，产生感应电动势或感生电流，造成设备故障，损坏以致控制系统失灵。雷击对仪表系统的危害形式-23雷电过电压侵入直接击雷或雷电感应都可能使导线或金属管道产生过电压，此雷电过电压沿各种金属管道、电缆槽、电缆线路就可能将高电位引入仪表系统，造成干扰和破坏。4反rt?防雷装置接闪时，强大的瞬间雷电流通过引下线流入接地装置，由于大地电阻的存在，雷电电荷不能快速向大地泄放，必然会引起局部地电位上升（可能上百千伏），如果仪表控制系统的接地体与该点没有足够安全距离，它们之间就会产生放电，造成反击电流，可直接击穿用电器的绝缘部分，会对仪表控制系统产生干扰乃至破坏。ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement仪表系统防雷的主要措施2均压iHj当正I生时，EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT■■表fl糧纖电潜，呼建筑勿、%持邏繡—畫蜜:氣體醒h辟仪3接地地。g前国内石油化工仪表系统的接地主要有两种措施：浮地、多点接EMERSON.ProcessManagement防雷的主要措施-接地分。、一口篇茶，可护禹S屋与靠，问要，霞雖疑作TH的，崔田勝C焚囊PL以IA#-s.H炉左，C占D>—于与<这^^oROSEMOUNT4屏蔽防雷的主要措施-屏蔽的可aw信，，量：:万S??路兀廬二患入磁括邊電包n_-fiif養,s§^wlfi半可nWiffiss^v人築産：、UK1^8化击»ii石瘍s、,<&s一屏)1±Z(K蔽屏室制控十，一防入H磁闭，<H的H产无以w^r一。,n整，量UH的^®电统。T需裔綠肖仃His壟鑿龙墨_，蔽制籠蕉盟寒墨—制，葬，8BH)驚逼\7罩蔽屏表仪场现XJ2z(\素徭，接蔽雷屏防雷入I澤实，>接量<位電霉仪现的实厲施鑫蠢I表场仪现场：匕1与要ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement&线或电源线的屏蔽层沿线路多点接地或肇醸饌鼷r呆闞（3）信号线和电源线屏蔽MO所有麟i韆囍繾繃體《鰱鼸EMERSON.ProcessManagement防雷的主要措施-屏蔽-2di曇用管有采属又或金，内，全管地安属接证金点保入多既穿取样缆采这电层，将蔽地可屏接，外端扰的一干缆用频电采低蔽以的屏可生双层产或敝所管屏地属内。接金的扰点将缆干多，电频由缆蔽低IH电屏制防蔽双抑了屏或于为双内利ROSEMOUNT漏乍聚_多种脉需要电獅»證置还要考虑投资的成本、运行的EMERSON.ProcessManagement防雷的主要措施-分流導讓用、全V.$、•治夕以性全安统虑。窪f薩是専禱%个统、为震5蒙五慢ROSEMOUNT防静电接地相关术语4.1）地任何一点的电位按惯例取为零的大地或导电物质。2）接地电气连接到能提供或接受大量电荷的物体上（如在地、舰船或运载工具金属外壳等）。3）（静电）接地俗金属导体（通过接地极）与大地进行电气上的连接，使金属导体的电位接近大地电位的措施七4）接地3、直接接地或通过一个低阻抗同地相连。□、通过一个具有很小成儿乎为零电阯（阻抗）的导线成其他导体与地连接。5）软接地通囑醐I，地暨齡醐譏W通常为5mA）之下。软接地所需要的附6）直接接地洛金属体与大地进行导电性连接的一种接地方式。ROSEMOUNTemersonProcessManagement防静电接地相关术语々7）间接接地为使行静电接地，将其表面的全部或局部与接地的金属体紧密相8）静电放电接地装置一个公共装置，在静电放电防护工作区内与该装置连接的无器件被接地。9）接地参考平面一个平的导电表而，其电位被用作为公共参考电位。10）静电接地连接系统带电体上的电荷向大地泄漏、消散的外界导出通道。11）人体接地通过垫、导电地面、导电鞋或其他各种接地用具使人体与大地保持通导状12）接地（电）极囲入大地以便与大地良好接触的导体或儿个导体的组合。13）对地电压'I'iROSEMOUHFH乜位差（令大地电位为零）。EMERSON.ProcessManagement防静电接地相关术语4想的情况是一个分系统只接在同持足够的电接触时，一种在它们之间提供必要14）（静电）连接捋彼此间没有良好导电通路的物体导电性连接，使相互间大体上处于相同电位的措施。15）搭接"雛神表酮b.躺姑攤』縛雛-軋舵綱値ffe側氏破舰植跳16）单点接地M娜麵㉛體擺誡髒齣流217）搭接线［条，片］a、一种用于搭接的金属编织线或金属条［片］。b'耀耀驅EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT18）泄漏电阻物体在不带电的情况下，从被测点到接地连接系统间的等效电阻。19）

泄漏电流街带电体上的电荷通过各种池漏途径向大地池漏的电流。20）静电泄漏通道带电区的静电荷通过带电体内部和表面而使之泄漏的途径。21）杂散电流tt何路流动的电流，这些非指定的通路可以是大地、与大地连接的管线和其它金属物ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement防静电接地相关术语4仪表基础知识培训议程1.接地和防雷基础知识2.石油化工仪表接地设计规范3.接地知识问答4.接地技术在石化企业中的应用EMERSON.ProcessManagement赚醐醐T石油化工仪表接地设计规范-SH3083-1997本规薛适用于石油化工企业自动控制工_的仪表、PLC、DCS、计算机系统_的接地设计，装置的改造可参照技行。本规范从工程设计的角度出发，按保护接地、工作接地（仪表信号回路Wi4质安全系统接地、屏蔽接地）、防静电接地和防雷接地等分类进行规i。本规范中的仪表是广义的，包括各种类型的用电仪表及按钮、开关、继电器等电器。一本规范在接地种类中包括了防静电接地。+在接地方法上参照了国内外相关规范，规定了仪表及控制系统接地与电气专业的低压配电系统接地合一，规定了仪表及控制系统的保护接地、工作接地（仪表信号回路接地，屏蔽接地）、本质安全系统接地、防静电接地和防雷接地共用接地装置。EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT保护接地保护接地4用电仪表、自控设备的金属外壳和正常不带电的金属部分，由于绝缘破坏而有可能带危险电压时，均应作保护接地O+它们包括：仪表盘、仪表柜、仪表箱、PLC及DCS机柜、操作站及辅助设惫、俳电盘、俳电箱、接线盒、电缆槽、电繰托盘、穿线眷、h装电缆尚铠装护层等。+24V或低于24V供电的现场仪表、变送器、就地开关等，若无特殊要求时，可不作保护接地。4安装在非爆炸危险场所的金属表盘上的按钮、信号灯、继电器等小_低压电器的金属外壳，当#己接地的金属表盘框架电气_触良好时，可不作保护接地。寿EMERSONProcessManagementROSEMOUNT目5髓醐麗累统与數字系叙两应对模拟1必须接地的本安关联设备，应根据仪4ROSEMOUNT路地和屏蔽地，可通过接地汇EMERSONProcessManagement机鑼i也应S鑽孟设备，需要建立仪表、PLC、DCS、v包括：信号回路若当仪表、PLC、DCS统一ft基准电位时，工作接地盤饗n言勺襲头如瘍(te^件。在I®How仪表系统防雷接地仪表系统防雷接地+位于多雷击区或强雷击区内的石油化工装置，当控制室内PLC、DCS、计算机系统仪表电缆引入处及现场仪表已设置了电涌保护器时，电涌保护器应进行仪表系统防雷接地。4在强雷击区室外架空敷设且不在金属电缆槽内或穿管的多芯电缆，其备用芯宜作防雷接地。ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement静电放电的特点是高电压、小电流、时间短。抑制或消除静电放电应采取多种措施，除尽量避免产生静电外，及时泄放静电是有效手段之一。+仪表及控制系统的防静电接地比较简单，静电导体对地的泄放电阻通常是104〜106Q数量级的，所以，很多相应的规范、资料规定用于防静电接地的电阻为100Q。4并且，防静电接地应与其它接地系统共用接地装置EMERSON.ProcessManagement仪表系统防静电接地ROSEMOUNT仪表系统防雷接地仪表系统防雷接地位于多雷击区、：PLC、DCS、置了电涌保护器时，窓曬击聽SSBtt釀金馳纟體鹹穿管的多国褰标«GB50057《建笈|雷电感应的接地装置应由电气专业按GB50057的规定设X繡檢护器遗进行仪表i辽恨罪ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement仪表系统防雷接地仪表系统防雷接地位于多雷击区、：PLC、DCS、置了电涌保护器时，窓電釀多国褰标準GB50057《建笈i繼

磊早g雷电感应的接地装置应由电气专业按GB50057的规定设X繡檢护器遗进行仪表i辽恨罪ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement接地连接方式-1仪表、PLC、DCS、计算机系统等电子设备的保护接地，应接至厂区电气系统接地网，接地电阻小于40。+仪表、PLC、DCS、计算机系统等电子设备的工作接地（信号回路接地、屏蔽接地），可按以下两种方式进行：+当厂区电气系统接地网接地电阻值小于4Q，且能满足仪表系统的要求而仪表制造厂又无特殊要求时，可直接接至厂区电气系统接地网；ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement当厂区电气系统接地网接地电阻值较大或仪表制造厂有特殊要求时，应独立设置仪表接地系统，接地电阻应小于4Q（或按仪淒制造厂要求确定）一般情况下，仪表回路和系统，应只有一个信号回路接地点。当使用变压器耦合型隔离器或光电耦合型隔离器时，在隔离器两侧也可分别设置信号回路接地点。今篇震S黯體酽fegg晝溢:的接地端子EMERSON.ProcessManagement接地连接方式-2ROSEMOUNT接地连接方式匾3本质安全仪表系统的齐纳型安全栅接地系统，宜独立设置，接地电阻应小于1Q。本质安全仪表系统的接地极宜保持独立，且与厂区电气系统接地网或其他仪表系统接地网之间的距离，不宜小于5.Om。控制室侧的仪表系统防雷（电涌保护器）接地，如现有仪表系统的接地电阻值不大于1Q时，可与仪表的保护接地、工作接地共用接地极；否则应独立设置接地系统，使仪表系统防雷（电涌保护器）接地的接地电阻值不大于1Q。4现场变送器的防雷（电涌保护器）接地，可采用将仪表本体连接到已接地的金属电缆穿线管等方法实现。EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT当电气系统接地网符合本规范的要求时，仪表系统不应单独设置接地体。4下列情况，应单独设置仪表系统接地体：+需要单独设置的本质安全仪表系统；+需要单独设置的DCS或计算机系统；+电气系统接地网接地电阻不能满足仪表系统接地要求时；巧仪表系统对噪声敏感，抗干扰要求高时；4单独设置接地体较为经济、合理时。EMERSON.ProcessManagement接地体的设置ROSEMOUNT接地连线及连接要求仪表系统的接地连线，应采用多股铜芯绝缘电线或电缆。+仪表系统的接地连接，应根据不同要求分别接至下列设施：单独设置的仪表系统接地体；+厂区电气系统接地网；七电气系统在不同装置或不同界区分设的接地分配器。+个別现场仪表、电缆接线盒等的保护接地连接，可就近接至己接地的金属构件或金属管道，但不得接至输送可燃性物质的金属管道。利用以上@施作接地连接吋，应保证其接地的连续性可靠性，且应满足仪表系统捿地电阻的要求。接地连线的截面，可根据接地电阻值的要求及连接仪表的数量和接地连线的长度按表选用。EMERSON.ProcessManagementROSEMOUNT仪表系统接地图图1仪表系统接地ROSEMOUNTEMERSON.ProcessManagement仪表基础知识培训议程1.接地和防雷基础知识2.石油化工仪表接地设计规范3.接地知识问答4.接地技术在石化企业中的应用EMERSON.ProcessManagement赚麵醐T震記雰雜号变化速+而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起，噪声就会影响到模拟信号。然后脈细的走总的思想是尽量阻隔数字地上的