石油化工仪表接地设计规范
2006-10-23 9:03:43 未知来源 供稿
1总则
1．0．1本规范适用于石油化工企业自动控制工程的仪表、[color="#0000ff"]PLC、DCS、计算机系统等的接地设计，装置的改造可参照执行。
本规范不适用于操作控制室、DCS机房、计算机机房等的防静电接地设计。
1．0．2接地系统按功能可分为保护接地、工作接地与仪表系统防雷接地。
1．0．3执行本规范时，尚应符合现行有关标准规范的要求。
2保护接地
2．0．1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。
它们包括：仪表盘、仪表柜、仪表箱、[color="#0000ff"]PLC及DCS机柜、操作站及辅助设备、供电盘、供电箱、接线盒、电缆槽、电缆托盘、穿线管、铠装电缆的铠装护层等。
2．0．224V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。
2．0．3安装在非爆炸危险场所的金属表盘上的按钮、信号灯、继电器等小型低压电器的金属外壳，当与已接地的金属表盘框架电气接触良好时，可不作保护接地。
3工作接地
3．0．1仪表、[color="#0000ff"]PLC、DCS、计算机系统等，应作工作接地。工作接地包括：信号回路接地、屏蔽接地、本质安全仪表系统接地。
3．0．2当仪表、[color="#0000ff"]PLC、DCS、计算机系统等电子设备，需要建立统一的基准电位时，应进行信号回路接地。
3．0．3当[color="#0000ff"]PLC、DCS、计算机系统与模拟仪表联用时，应对模拟系统与数字系统两者提供一个公共的信号回路接地点。
3．0．4仪表系统中用以降低电磁干扰的部件(如电缆的屏蔽层、排扰线、仪表上的屏蔽接地端子等)，应作屏蔽接地。除信号源本身接地者外，屏蔽接地应在控制室侧实施。
3．0．5本质安全仪表系统中必须接地的本安关联设备，应根据仪表制造厂的要求可靠接地。
3．0．6本质安全仪表系统的信号回路地和屏蔽地，可通过接地汇流与本质安全地连接在一起。
4仪表系统防雷接地
4．0．1位于多雷击区或强雷击区内的石油化工装置，当控制室内[color="#0000ff"]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。
4．0．2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。
5接地连接方式和接地电阻要求
5．0。1仪表、[color="#0000ff"]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4Ω。
5．0．2仪表、[color="#0000ff"]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：
5．0．2．1当厂区电气系统接地网接地电阻值小于4Ω，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；
5．0．2．2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4Ω(或按仪表制造厂要求确定)。
5．0．3一般情况下，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。
5．0．4传送信号用导线的屏蔽层，应在仪表盘(柜)的接地端子或接地汇流排处接地，不应浮空或重复接地。
5．0．5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1Ω。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5．0m。
5．0．6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1Ω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1Ω。
5．0．7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。
6接地体的设置
6．0．1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。
6．0．2下列情况，应单独设置仪表系统接地体：
6．0．2．1需要单独设置的本质安全仪表系统；
6．0．2．2需要单独设置的DCS或计算机系统；
6．0．2．3电气系统接地网接地电阻不能满足仪表系统接地要求时；
6．0．2．4仪表系统对噪声敏感，抗干扰要求高时；
6．0．2．5单独设置接地体较为经济、合理时。
7接地连线及连接要求
7．0．1仪表系统的接地连线，应采用多股铜芯绝缘电线或电缆。
7．0．2仪表系统的接地连接，应根据不同要求分别接至下列设施：
7．0．2．1单独设置的仪表系统接地体；
7．0．2．2厂区电气系统接地网；
7．0．2．3电气系统在不同装置或不同界区分设的接地分配器。
7．0．3个别现场仪表、电缆接线盒等的保护接地连接，可就近接至已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。利用以上设施作接地连接时，应保证其接地的连续性可靠性，且应满足仪表系统接地电阻的要求。
7．0．4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7．0．4选用。
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7．0．5仪表盘、仪表柜、控制柜上需要接地的仪表，应连接到接地端子或接地汇流排。接地汇流排可采用25mm×6mm铜条制作，应设置绝缘支架支撑。
7．0．6仪表盘、仪表柜、控制柜内的接地端子或接地汇流排，经各自的接地分干线连接至接地连接板，再由接地总干线与接地体连接。各汇流排、分干线应彼此绝缘。
7．0．7接地连接板应采用铜板制作，且应采用绝缘支架固定。
7．0．8接地支线的连接、接地分干线的连接、接地总干线与接地连接板之间的连接，应设置铜制接线片，并采用铜制紧固件固定。
7．0．9各类接地连线中，严禁接入开关或熔断器。
7．0．10仪表系统接地点的位置，应有明显的标志，接地连线应为绿色。
<strong>电气接地：
为保证电工设备正常工作和人身安全而采取的一种用电安全措施.接地通过金属导线与接地装置连接来实现.接地装置将电工设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下,从而避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故.
接地装置 由接地体和接地线组成.直接与土壤接触的金属导体称为接地体.电工设备需接地点与接地体连接的金属导体称为接地线.接地体可分为自然接地体和人工接地体两类.自然接地体有:①埋在地下的自来水管及其他金属管道(液体燃料和易燃、易爆气体的管道除外);②金属井管;③建筑物和构筑物与大地接触的或水下的金属结构;④建筑物的钢筋混凝土基础等.人工接地体可用垂直埋置的角钢、圆钢或钢管,以及水平埋置的圆钢、扁钢等.当土壤有强烈腐蚀性时,应将接地体表面镀锡或热镀锌,并适当加大截面.水平接地体一般可用直径为 8~10毫米的圆钢.垂直接地体的钢管长度一般为2~3米,钢管外径为35~50毫米,角钢尺寸一般为40×40×4或50×50×4毫米.人工接地体的顶端应埋入地表面下0.5~1.5米处.这个深度以下,土壤电导率受季节影响变动较小,接地电阻稳定,且不易遭受外力破坏.
接地电阻 一般指接地体上的工频交流或直流电压与通过接地体而流入地下的电流之比.散泄雷电冲击电流时的接地电阻指电压峰值与电流峰值之比,称为冲击接地电阻.接地电阻主要是电流在地下流散途径中土壤的电阻.接地体与土壤接触的电阻以及接地体本身的电阻小得可以忽略.电网中发生接地短路时,短路电流ID通过接地体向大地近似作半球形流散(接地体附近并非半球形,流散电流分布依接地体形状而异).图中画出了与电流垂直的等位线,越接近接地体的等位线其电位越高.因为球面积与半径平方成正比,所以流散电流所通过的截面随着远离接地体而迅速增大.因电阻与电流通道的截面积成反比,故同半球形面积对应的土壤电阻随着远离接地体而迅速减小.一般情况下,接地装置散泄电流时,离单个接地体20米处的电位实际上已接近零电位.
接地电阻值与土壤电导率、接地体形状、尺寸和布置方式、电流频率等因素有关.通常根据对接地电阻值的要求,确定应埋置的接地体形状、尺寸、数量及其布置方式,对于土壤电阻率高的地区(如山区),为了节约金属材料,可以采取改善土壤电导率的措施,在接地体周围土壤中填充电导率高的物质或在接地体周围填充一层降阻剂(含有水和强介质的固化树脂)等,以降低接地电阻值.接地体流入雷电流时,由于雷电流幅值很大,接地体上的电位很高,在接地体周围的土壤中会产生强烈的火花放电,土壤电导率相应增大,相当于降低了散流电阻.
接地种类 常用的有工作接地、保护接地、防雷接地和屏蔽接地等.
①工作接地:发电机或变压器的中性点的接地,又称中性点接地.其功能是保证电力系统在正常及故障情况下具有适当的运行条件,保证电力设备绝缘所需的工作条件和保证继电保护及自动装置的正常工作.
②保护接地:把正常工作时不带电而在绝缘损坏或意外情况下可能带电的电工设备的金属外壳接地,以保证工作人员触及时的人身安全.中性点不接地的电网中,当人体触及意外带电的电工设备外壳时,电流将通过人体电阻、接地电阻、电网输配电导线对地电容和绝缘电阻构成回路.由于人体电阻与接地电阻并联,故接地电阻越小,流入人体的电流也越小.若能限制接地电阻在适当的范围内,使流入人体的电流小于安全电流,就能保障工作人员的人身安全.通常,接地电阻的允许值根据单相接地电流、接地装置上出现电压时间的长短和人体接触的概率来确定.在大接地电流系统中,当单相接地时,保护装置会立即动作,切断电源,因此故障设备及接地装置上仅在很短时间内出现电压,人体触及的可能性很小.一般规定这种系统中的接地体电压不得超过2000伏,其接地装置的接地电阻,ID为单相接地电流,RD一般不大于0.5欧.在小接地电流系统中,当单相接地时,自动保护装置不会动作,因此接地装置出现电压的时间很长,工作人员触及的可能性大.一般规定这种系统中的接地体电压不得超过 250伏,接地电阻.当高、低压设备共用一个接地装置时,规定接地体上电压不得超过120伏,,但不得超过10欧.
家用电器是人们经常接触的电气设备,为了防止万一绝缘损坏而使电器设备的外壳带电而危及安全,必须采取使设备外壳接地的措施,尽量降低故障时的外壳对地电压.
③防雷接地:组成防雷措施的一部分.其作用是把雷电流引入大地.建筑物和电气设备的防雷主要是用避雷器(包括避雷针、避雷带、避雷网和消雷装置等).避雷器的一端与被保护设备相接,另一端连接地装置.当发生直击雷时,避雷器将雷电引向自身,雷电流经过其引下线和接地装置进入大地.此外,由于雷电引起静电感应副效应,为了防止造成间接损害,如房屋起火或触电等,通常也要将建筑物内的金属设备、金属管道和钢筋结构等接地;雷电波会沿着低压架空线、电视天线侵入房屋,引起屋内电工设备的绝缘击穿,从而造成火灾或人身触电伤亡事故,所以还要将线路上和进屋前的绝缘瓷瓶铁脚接地.
④屏蔽接地:是消除电磁场对人体危害的有效措施,也是防止电磁干扰的有效措施.高频技术在电热、医疗、无线电广播、通信、电视台和导航、雷达等方面得到了广泛应用.人体在电磁场作用下,吸收的辐射能量将发生生物学作用,对人体造成伤害,如手指轻微颤抖、皮肤划痕、视力减退等.对产生磁场的设备外壳设屏蔽装置,并将屏蔽体接地,不仅可以降低屏蔽体以外的电磁场强度,达到减轻或消除电磁场对人体危害的目的,也可以保护屏蔽接地体内的设备免受外界电磁场的干扰影响.
在建筑物供配电设计中,接地设计占有重要的地位,因为它关系到配电系统的可靠性,安全性.20世纪90年代国家对电工的技术规范、标准作了大量修订,基本上全部等效或等同IEC标准,例如《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-93、《漏电保护器安装和运行》GB13955-92、《低压配电设计规范》GB50054-95,三部国家标准明确提出低压配电系统的接地型式有IT系统、TT系统、
TN系统 (TN-S系统;TN-C系统;TN-C-S系统)三种.
不管哪类建筑物,在供配电设计中总包含有接地系统设计.进入90年代后,大量的智能化楼宇的出现对接地系统设计提出了许多新的要求.在常用的几种接地型式中,哪一种能够适合智能化楼宇?智能化系统的弱电设备及线路的接地要求如何与强电设备及线路的接地统筹考虑?笔者将提出自己的看法.
1. IT系统
I 表示电源端不接地,或经过高阻抗接地.T表示负载侧电气设备外露可导电部分直接接地.IT系统最大的优点是当发生单相接地故障时,故障电流很小,可以不切断故障线路.为保证人身安全,它要求发生接地故障时发出信号,设备的接触电压不大于50V,其动作电流应符合下式要求:
RA·Id≤50V
式中:RA—外露可导电部分的接触电阻(Ω)
Id—相线和外露可导电部分间第一次短路故障电流(A)
为达到此要求,应减少配电系统的对地电容,例如限制设备线路总长度.IT系统的缺点是不宜配出中性线N,并必须补充一些安全措施,不宜用于拥有大量单相设备的智能化大楼的低压配电系统.但智能化系统重要的主机房设备和各层终端设备设置防雷击、防干扰隔离变压器后可采用IT系统供电.
2. TT系统
第一个符号T表示电源端有一点直接接地;第二个符号 T表示电气装置外露可导电部分直接接地,此接地点在电气上独立于电源端的接地点.
2.1 TT系统的特点是中性线N与保护接地线PE无电气连接,即中性点接地与PE线接地是分开的.该系统在正常运行时,当三相负荷不平衡时,在中性线N带电情况下,PE线不会带电.
2.2 当电气设备的金属外壳带电(相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电)时,接地故障保护的动作特性应符合下式要求:
RA·Ia≤50V
式中:RA—外露可导电部分的接地电阻和PE线电阻(Ω)
Ia—保证保护电器切断故障回路的动作电流(A)
由于接地故障电流的大小受电源端的接地电阻和设备外壳的接地电阻之和的限制,一般情况下其电流较小,不能启动低压断路器跳闸或熔断器熔断,将造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压,故应采用漏电保护器保护.
2.3 TT接地型式的适用范围
适用于以低压供电远离变电所的建筑物,对接地要求高的精密电子设备以及要防火防爆的场所.
3. TN-C系统
TN-C系统是用中性线(N)兼作接地保护线(PE),称作保护中性线,通称PEN线.
3.1 TN系统的接地故障保护的动作特性应符合下式要求:
ZS·Ia≤U0
式中:ZS—接地故障回路阻抗(Ω)
Ia—保证保护电器在规定的时间内自动切断故障回路的电流(A)
U O—相线对地标称电压(V)
ZS包括变压器阻抗和自变压器至接地故障处相线与PE(PEN)线的阻抗.因TN系统的接地故障电流大,使故障线路的保护装置迅速动作,切断故障回路电源达到保护目的.
3.2 由于三相负载不平衡,PEN线上有不平衡电流,对地有电压,所以与PEN线所连接的电气设备金属外壳有一定的电压.
3.3 如果PEN断线,则设备外壳带电.
3.4 如果电源的相线碰地,则设备的外壳电位升高,使PEN线上的危险电位蔓延.
3.5 TN-C 系统干线上不能使用漏电保护器.
3.6 TN-C系统虽对接地故障灵敏度高,线路简单经济,但在智能化大楼内,有大量的照明、计算机、消防等设备,其中单相负荷所占比重较大,难以实现三相负荷平衡,PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管(可控硅)等设备引起的高次谐波电流,在非故障情况下,会在中PEN线上叠加,使PEN线电压波动,不但会使设备外壳(与PEN线连接)带电,对人身造成不安全,而且也无法取到一个合适的电位基准点,精密电子设备无法准确可靠运行.因此TN-C接地系统不能作为智能化建筑的接地系统.
4. TN-C-S系统
TN-C-S系统由两个部分组成,第一部分是TN-C系统,第二部分是TN-S系统,分界面在PEN线与PE线的连接点.该系统一般用在建筑物的配电由公共变电所引来的场所,进户之前为TN-C系统,在进户配电箱处做PEN线的重复接地,配电箱馈出线将N线与PE线分开至设备,并不再有电气连接.当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时,同时只要我们采取等电位连接,使电子设备共同获得一个等电位基准点,那么TN-C-S系统可以作为智能型建筑物低压配电系统的一种接地型式.
5. TN-S系统
TN-S系统是把中性线 N 和保护接地线 PE严格分开的低压配电系统.通常建筑物内设有独立变配电所时采用该系统.
5.1 TN-S系统的接地故障保护特性见3.1.
5.2 中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点处共同接地外,两线不再有任何的电气连接.系统正常运行时,PE线上没有电流,只是N线上有不平衡电流.
5.3PE 线不许断线,对地没有电压,所以电气设备金属外壳是接在PE 线上安全可靠.
5.4 TN-S 系统的适用范围
TN-S系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压配电系统.智能化楼宇除计算机等主要电子设备有特殊的要求时,一般都采用这种接地系统.
6．智能化楼宇的电气接地措施.
6.1 防雷接地
为把雷电流迅速导入大地,以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地.智能化楼宇内有建筑电气设备和大量的电子设备与布线系统,如通信自动化系统、办公自动化系统、火灾报警及消防联动控制系统、楼宇自动化系统、安全防范系统、综合布线系统、闭路电视系统、车库管理系统等.从已建成的大楼看,大楼的各层顶板,底板,侧墙,吊顶内几乎被各种布线布满.其中电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低,防干扰要求高,最怕受到雷击的部分.不管是直击、串击、反击雷、雷电感应及雷电波侵入都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰.因此对智能化楼宇的防雷接地设计必须符合《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)的有关规定.
6.2 工作接地
将变压器中性点直接与大地作金属连接,称为工作接地.
接地的中性线(N线)必须用铜芯绝缘线,不能与其它接地线混接,也不能与PE线连接.
6.3 安全保护接地
安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接.即将大楼内的电气设备以及设备附近的金属构件、金属管等用PE线连接起来,但严禁将PE线与N线连接.这些措施不仅是保障智能建筑电气系统安全、有效运行的措施,也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段.
6.4 屏蔽接地与防静电接地
电磁屏蔽及其正确接地是电子设备防止电磁干扰的最佳保护方法.可将设备外壳与PE线连接;穿导线或电缆的金属管、电缆的金属外皮和屏蔽层的一端或两端与PE线可靠连接;重要电子设备室的墙、顶板、地板的钢筋网及金属门窗也应多点与PE线可靠连接. 防静电干扰也很重要.防静电接地要求在洁静干燥环境中,所有设备外壳、金属管及室内(包括地坪)设施必须均与PE线多点可靠连接.
6.5 ITle= |
发表于 2012-6-21 16:12:25
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
千斤顶
显身卡