接地设计

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1、2024/8/191控制系统接地工程的设计控制系统接地工程的设计ENGINEERING DESIGN FOR EARTHINGOF CONTROL SYSTEM徐义亨徐义亨20122012年年5 5月月2024/8/1921 1 接地系统的基本概念接地系统的基本概念 从电气特性来看，自然界的土壤层有两大特性：从电气特性来看，自然界的土壤层有两大特性： 1)1)导电导电 导电率为导电率为1010-3-3至至1010-1-1s/ms/m，相对介电系数为，相对介电系数为5 5至至1515，介于良导体和绝缘，介于良导体和绝缘体之间；体之间； 2)2)具有无限大的容电量具有无限大的容电量 因导电，故可将

2、用电设备和地之间组成电气连接；又因为具有无限因导电，故可将用电设备和地之间组成电气连接；又因为具有无限大的容电量，故就可以把土壤地层理解为大的容电量，故就可以把土壤地层理解为等电位点等电位点或或等电位面等电位面，成为电，成为电路或系统的路或系统的基准电位基准电位。 ( (对机器人、船舶以及飞机等对机器人、船舶以及飞机等运动系统运动系统，可以拿船体、机壳、机器人，可以拿船体、机壳、机器人的金属骨架作的金属骨架作“地地”，它们有相对大的容电量，被称为，它们有相对大的容电量，被称为“悬浮接地系悬浮接地系统统”） 2024/8/193 接地技术的发明接地技术的发明, ,一直来都认为是一直来都认为是17

3、531753年美国科学家富兰克林年美国科学家富兰克林在在进行进行雷电试验雷电试验时，在大地上安装了接线端子，即实施了人类的第一时，在大地上安装了接线端子，即实施了人类的第一次的所谓接地技术。次的所谓接地技术。 其实，接地和其实，接地和“引雷入地引雷入地”技术发明的真正鼻祖，应追溯到技术发明的真正鼻祖，应追溯到300300年前，来华传教士、年前，来华传教士、葡萄牙人安文斯葡萄牙人安文斯（1609-16771609-1677）在）在中国的十二中国的十二大奇迹大奇迹一书中对中国建筑的特点和渊源的述说。他在书中介绍，一书中对中国建筑的特点和渊源的述说。他在书中介绍，屋顶屋顶脊吻龙脊吻龙上的金属条一端插

4、入地里，这样，当闪电落在屋上或皇上的金属条一端插入地里，这样，当闪电落在屋上或皇宫时，闪电就被龙舌引向金属条通路，并且直奔地下消散，因而不宫时，闪电就被龙舌引向金属条通路，并且直奔地下消散，因而不致伤害人（见致伤害人（见林清凉、戴念祖林清凉、戴念祖著的著的“电磁学电磁学”）。）。 他的记述他的记述比起富兰克林要早一个世纪比起富兰克林要早一个世纪。由此可见，。由此可见，接地技术真接地技术真正的发明者应该是在我们中国。正的发明者应该是在我们中国。2024/8/194接地的接地的作用作用有二：有二： 1 1）保护人身和设备安全保护人身和设备安全，如保护地、防雷地、本安地、防静电，如保护地、防雷地、本

5、安地、防静电地等；地等； 2 2）抑制干扰抑制干扰，即为信号电压或系统电压，即为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参提供一个稳定的电位参考点考点。如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。 上述的各种接地名称，都是按上述的各种接地名称，都是按接地的用途接地的用途命名的。同一个接地命名的。同一个接地装置往往具有多个接地用途。装置往往具有多个接地用途。2024/8/195用于仪表保护地的原理和设置用于仪表保护地的原理和设置V VZ Z1 1V VZ Z1 1Z Z2 2Z Z2 2机壳机壳杂散电阻杂散电阻机壳不接地机壳不接地机壳接地机壳接地2024/8/196什么情

6、况下设置保护地？什么情况下设置保护地？ 根据根据GB 4793.1-2007GB 4793.1-2007，测量、控制和实验用电气设备的安全要，测量、控制和实验用电气设备的安全要求求 第第1 1部分：通用要求部分：通用要求(IEC 61010-1:2001,IDT)(IEC 61010-1:2001,IDT)的规定：的规定： 设备在正常条件下，在可触及零部件与地之间，任意两个可触及设备在正常条件下，在可触及零部件与地之间，任意两个可触及的零部件之间，的零部件之间，如交流电压的有效值有可能超过如交流电压的有效值有可能超过33V33V（或峰值超过（或峰值超过46.7V46.7V），直流电压值有可能超

7、过），直流电压值有可能超过70V70V时，时，都必须设置保护地。都必须设置保护地。 注意注意： 1 1）不是按工作）不是按工作( (电源）电压的高低；电源）电压的高低； 2 2）交流和直流不一样。）交流和直流不一样。 2024/8/1971.2 1.2 接地系统的结构接地系统的结构 从工业应用的角度来看，目前控制系统通常有三种接地方式：从工业应用的角度来看，目前控制系统通常有三种接地方式： 1 1）所谓的）所谓的“单独接地单独接地” 这种接地方式是将控制系统的这种接地方式是将控制系统的保护接地保护接地接入电气安全接地网，接入电气安全接地网，工作接地工作接地采用独立的、采用独立的、“干净的干净的

8、”接地装置与大地相接。接地装置与大地相接。 由于由于在一段电源保护地线的两点间会有数毫伏，甚至几伏的电在一段电源保护地线的两点间会有数毫伏，甚至几伏的电位差。位差。这对低电平信号电路来说，是一个非常严重的干扰，因此控这对低电平信号电路来说，是一个非常严重的干扰，因此控制系统的工作地不要和保护接地在柜内就混用。制系统的工作地不要和保护接地在柜内就混用。 2024/8/1982 2）联合接地联合接地 这种接地方式是将控制系统在内的电子信息设备和其它电气系这种接地方式是将控制系统在内的电子信息设备和其它电气系统的接地系统连接在一起，形成统的接地系统连接在一起，形成“联合接地联合接地”并并一点接地一点

9、接地，而且规，而且规定定接地电阻不应大于接地电阻不应大于1 1欧姆（欧姆（接地电阻按要求的最小值确定接地电阻按要求的最小值确定）。）。2024/8/1993 3）共用接地共用接地 等电位联结是以等电位联结是以等电位等电位观点为主体思想的观点为主体思想的多点连接多点连接。n所谓所谓等电位等电位，即设备和装置，即设备和装置外露可导电部分外露可导电部分的电位基本相等的电的电位基本相等的电气连接。其中包括结构钢筋、金属设备、管道等，进而和接地极相连。气连接。其中包括结构钢筋、金属设备、管道等，进而和接地极相连。n所谓所谓多点多点是指建筑物基础钢筋、地下金属管道、埋地电缆的金属外是指建筑物基础钢筋、地下

10、金属管道、埋地电缆的金属外皮都成为很好的皮都成为很好的接地极接地极。 2024/8/1910 由于由于通过共用接地网实现通过共用接地网实现等电位连接等电位连接，为干扰（特别是强大的，为干扰（特别是强大的雷电流）提供低阻抗的连续通道并泄放到大地。由于等电位连接雷电流）提供低阻抗的连续通道并泄放到大地。由于等电位连接减减小了系统内各金属部件和各系统间的电位差小了系统内各金属部件和各系统间的电位差（但并非是真正的等电（但并非是真正的等电位体），无论是从位体），无论是从防雷防雷的角度或者是从的角度或者是从减小控制系统的共模干扰减小控制系统的共模干扰来来看，这都是十分有益的。看，这都是十分有益的。202

11、4/8/1911 接地系统在概念和技术上，近十年发生了很大的变化，其中接地系统在概念和技术上，近十年发生了很大的变化，其中最重要的转变是：最重要的转变是： 以前的接地系统是否合格以前的接地系统是否合格以接地电阻值为准以接地电阻值为准，现在，现在侧重于接地侧重于接地结构兼顾接地电阻值结构兼顾接地电阻值，特别是从独立接地到采用共用接地网实行，特别是从独立接地到采用共用接地网实行等等电位连结电位连结方式的转变。方式的转变。 实施等电位连接的方法：实施等电位连接的方法：n将分开的装置和诸导电物体用将分开的装置和诸导电物体用导体连接导体连接；n采用采用共用接地网共用接地网；n用用浪涌保护器浪涌保护器（S

12、PDSPD）连接起来，以减小雷电流或其它干扰电流）连接起来，以减小雷电流或其它干扰电流在它们之间产生的电位差。在它们之间产生的电位差。 2024/8/1912 据查证，世界上据查证，世界上最早提出等电位接地方式最早提出等电位接地方式的是我国在的是我国在19581958年建年建设人民大会堂时采用的设人民大会堂时采用的笼式接地网笼式接地网，比起英国，比起英国GOLDEGOLDE在在 雷电雷电 一书中提一书中提及要及要早十八年早十八年。但在标准中出现等电位接地是。但在标准中出现等电位接地是19991999年的年的“IEC 61312-IEC 61312-2 2”，我国是从，我国是从20002000年

13、才开始出现在各类标准中。年才开始出现在各类标准中。2024/8/19131.3 S1.3 S型接地连接和型接地连接和M M型接地连接型接地连接 采用共用接地网实行等电位采用共用接地网实行等电位连接的网络有连接的网络有S S型和型和M M型两种结构型两种结构形式。形式。1) S1) S型接地连接型接地连接 S S型等电位连接网络仅通过唯型等电位连接网络仅通过唯一的一点（一的一点（ERPERP）组合到接地系统）组合到接地系统中去。中去。 特点特点：无感应环路；组件间：无感应环路；组件间要绝缘；接地电缆平行敷设（要绝缘；接地电缆平行敷设（可可能多而长能多而长）。）。 S S型也称型也称星型星型或或树

14、型树型。 ERPERP接地网接地网机柜机柜2024/8/1914仪表及控制系统仪表及控制系统S S型接地连接型接地连接 TN-S制中制中的的PE线线2024/8/1915电子信息设备机房电子信息设备机房S S 型等电位连接网络示意图型等电位连接网络示意图 2024/8/19162) M 2) M 型接地连接型接地连接 M M 型等电位连接网络是型等电位连接网络是通过多点连接组合到接地系统通过多点连接组合到接地系统中去。此时，各金属组件不应中去。此时，各金属组件不应与共用接地系统各组件绝缘。与共用接地系统各组件绝缘。 M M 型等电位接地网络宜型等电位接地网络宜用于延伸较大的开环系统用于延伸较大

15、的开环系统，而，而且在设备之间敷设许多线路和且在设备之间敷设许多线路和电缆，以及设施和电缆从若干电缆，以及设施和电缆从若干处进入该信息系统。处进入该信息系统。 在复杂系统中，可以将在复杂系统中，可以将S S型和型和M M型两种等电位连接网络组型两种等电位连接网络组合在一起合在一起。接地网接地网机柜机柜2024/8/1917M M型（网格式）接地连接的例子型（网格式）接地连接的例子PEPEPE配电箱配电箱等电位接地连接等电位接地连接机柜机柜接地汇流排接地汇流排2024/8/1918电子信息设备机房电子信息设备机房M M 型等电位连接网络示意图型等电位连接网络示意图2024/8/1919最好用最好

16、用梳状梳状连接网络连接网络去接地体去接地体去接地体去接地体2024/8/19201.4 1.4 接地系统的耦合接地系统的耦合1 1）串联接地和耦合）串联接地和耦合 串联接地因各电路的地电流串联接地因各电路的地电流在地线阻抗以及连接阻抗会引起在地线阻抗以及连接阻抗会引起各各电路间的耦合电路间的耦合，所以会产生干，所以会产生干扰，故要避免使用。扰，故要避免使用。V VA A= =（I I1 1+I+I2 2+I+I3 3）R R1 1；V VB B=V=VA A+ +（I I2 2+I+I3 3）R R2 2；V VC C=V=VB B+I+I3 3 R R3 3。 对应在工程中，对应在工程中，不

17、宜将控制柜不宜将控制柜的接地汇流排实行串联接地的接地汇流排实行串联接地。电路电路1电路电路2电路电路3I3I2I1I2+I3I1+I2+I3ABCR1R2R32024/8/19212 2 ）并联接地和分类汇总）并联接地和分类汇总 并联接地可以减少因地电流并联接地可以减少因地电流引起电路间的耦合。所以在有引起电路间的耦合。所以在有关接地的标准里，强调要关接地的标准里，强调要“分分类汇总类汇总”。汇总点离和地的接汇总点离和地的接入点愈近与好。入点愈近与好。V V1 1=I=I1 1R RI I+V+VA A；V V2 2=I=I2 2R R2 2+V+VA A；V V3 3=I=I3 3R R3

18、3+V+VA A；V VA A= =（I I1 1+I+I2 2+I+I3 3）R R4 4。 如果如果R R4 4代表接地电阻代表接地电阻，因为，因为是公共阻抗，为减小耦合，显是公共阻抗，为减小耦合，显然是愈小愈好。然是愈小愈好。电路1电路2电路3R1R2R3I1I2R3R4A2024/8/19221.5 1.5 工频接地电阻工频接地电阻和和冲击接地电阻冲击接地电阻-接地电阻的接地电阻的频率特性频率特性 由于流入地中的电流错综复杂，有工频电流，也有雷击时的脉由于流入地中的电流错综复杂，有工频电流，也有雷击时的脉冲电流，所以接地电阻按其用途一般有冲电流，所以接地电阻按其用途一般有工频接地电阻工

19、频接地电阻和和冲击接地电冲击接地电阻阻之分。它们之间的换算关系为：之分。它们之间的换算关系为：Ra=ARi Ra=ARi 式中：式中：Ra-Ra-工频接地电阻工频接地电阻（欧姆）；（欧姆）； A-A-换算系数换算系数，它取决于土壤电阻率、接地体，它取决于土壤电阻率、接地体最长支线的实最长支线的实际长度际长度L L和和有效长度有效长度LeLe，一般，一般A A的取值范围是大于的取值范围是大于1 1，小于，小于3 3，其数值，其数值可按下图确定；可按下图确定； Ri-Ri-冲击接地电阻冲击接地电阻（欧姆）。（欧姆）。 由上式可知，由上式可知，同一个接地装置，其工频接地电阻值要大于冲击同一个接地装置

20、，其工频接地电阻值要大于冲击接地电阻值。接地电阻值。 2024/8/1923换算系数换算系数A A 2024/8/1924接地体最长支线长度接地体最长支线长度L的计算的计算2024/8/1925 接地体的接地体的有效长度有效长度应按下式确定：应按下式确定： 式中：式中：敷设接地体处的敷设接地体处的土壤电阻率土壤电阻率（m m）。）。附：附：1 1）一场关于接地电阻的）一场关于接地电阻的法律纠纷法律纠纷。 2 2）接地电阻的）接地电阻的 冲击值小于工频值，是冲击值小于工频值，是频率效应频率效应还是还是电流幅制高电流幅制高导致土壤击穿放电效应导致土壤击穿放电效应？2024/8/19261.6 1.

21、6 接地系统产生的电磁干扰接地系统产生的电磁干扰 1 1）接地系统有来自不同地方的电流（如电气设备的）接地系统有来自不同地方的电流（如电气设备的漏电流漏电流），），由于接地系统存在电阻，所以就会产生电压降。这个电压降就是造由于接地系统存在电阻，所以就会产生电压降。这个电压降就是造成电磁干扰的干扰电动势，而且正比于接地电阻，也称为成电磁干扰的干扰电动势，而且正比于接地电阻，也称为“公共阻公共阻抗耦合抗耦合”。 2 2）接地系统的连接可能存在）接地系统的连接可能存在回路回路，则外部的电磁场就可能通过，则外部的电磁场就可能通过“电感性耦合电感性耦合”产生感应干扰电动势。产生感应干扰电动势。 由此可见

22、：由此可见： 1 1）减小接地电阻减小接地电阻（公共耦合阻抗）有利于控制系统抗干扰，但（公共耦合阻抗）有利于控制系统抗干扰，但会增加投资；会增加投资； 2 2）接地系统的连接应）接地系统的连接应避免产生回路避免产生回路。2024/8/19272 2 交流供电系统的接地交流供电系统的接地2.1 2.1 低压配电系统的接地制式低压配电系统的接地制式 低压系统接地制式按低压系统接地制式按配电系统配电系统和和电气设备电气设备（包括信息系统）不（包括信息系统）不同的接地组合来分类，按照同的接地组合来分类，按照IECIEC规定，低压系统接地制式一般由两规定，低压系统接地制式一般由两个字母组成，必要时可加后

23、续字母。因为个字母组成，必要时可加后续字母。因为IECIEC标准以法文作为正式标准以法文作为正式文件，因此所用字母为相应法文文字的首字母。文件，因此所用字母为相应法文文字的首字母。 按低压系统接地制式划分有按低压系统接地制式划分有TN-STN-S、TN-CTN-C、TN-C-STN-C-S、TTTT、ITIT等五等五种。种。2024/8/1928 第一个字母表示电源接地点对地的关系：第一个字母表示电源接地点对地的关系：T T表示直接接地，表示直接接地，I I表示不接地（包括所有带电部分与地隔离）或通过阻抗与大地相连。表示不接地（包括所有带电部分与地隔离）或通过阻抗与大地相连。 第二个字母表示电

24、气设备的外露导电部分（如第二个字母表示电气设备的外露导电部分（如DCSDCS的机柜）与的机柜）与地的关系：地的关系：T T表示表示独立于独立于电源接地点的直接接地，电源接地点的直接接地，N N表示直接与电源系表示直接与电源系统接地点或与该点引出导体相连接。统接地点或与该点引出导体相连接。 后续字母表示中性线（后续字母表示中性线（N N）与保护线（）与保护线（PEPE）之间的关系：）之间的关系：C C表示表示中性线（中性线（N N）与保护线（）与保护线（PEPE）合并为）合并为PENPEN线；线；S S表示表示中性线与保护表示表示中性线与保护线分开；线分开；C-SC-S表示在电源侧为表示在电源侧

25、为PENPEN线，从某点分开为线，从某点分开为N N及及PEPE线。线。2024/8/1929 1 1）TN-CTN-C系统系统 这种系统有简单、经济的这种系统有简单、经济的优点。优点。 但是当三相负载不平衡或但是当三相负载不平衡或有谐波电流时，有谐波电流时，PENPEN线中有电线中有电流流，其所产生的压降呈现在电，其所产生的压降呈现在电气设备的外壳上，对敏感性的气设备的外壳上，对敏感性的电子设备不利。电子设备不利。L1L2L3PEN外露导电部分外露导电部分2024/8/1930 2 2）TN-STN-S系统系统 该系统相对于该系统相对于TN-CTN-C系统的系统的最大特点是因为在正常时最大特

26、点是因为在正常时PEPE线线上不通过负荷电流上不通过负荷电流，与，与PEPE线相线相连的电气设备的金属外壳在正连的电气设备的金属外壳在正常运行时不带电位。常运行时不带电位。 由于比由于比TN-CTN-C系统系统多拉一多拉一根线根线，所以在价格上要贵一点。，所以在价格上要贵一点。L1L3L2NPE2024/8/1931 3 3）TN-C-STN-C-S系统系统 该系统的前端是该系统的前端是TN-CTN-C系统，系统，后面改为后面改为TN-STN-S系统。系统。 缺点缺点是如前端的是如前端的PENPEN线上有线上有电流通过，很难保证后面的电流通过，很难保证后面的PEPE线上没有电流通过线上没有电流

27、通过。L1L2L3PENPEN2024/8/19324 4）TTTT系统系统 TTTT系统内，电气设备的金属系统内，电气设备的金属外壳单独接地，与电源在接地外壳单独接地，与电源在接地上上无电气联系无电气联系。 其其优点优点是避免发生故障时，是避免发生故障时，将故障电压蔓延。将故障电压蔓延。 缺点缺点是若某相线碰壳时，接是若某相线碰壳时，接地故障回路因地故障回路因增加了一个接地增加了一个接地电阻电阻，故障电流小于，故障电流小于TNTN系统，系统，自动开关不能切除故障自动开关不能切除故障，设备，设备外壳上会带百伏级的电压，人外壳上会带百伏级的电压，人身安全无法保证。身安全无法保证。PEL1L2L3

28、N相线碰壳的故障回路相线碰壳的故障回路2024/8/1933 5 5）ITIT系统系统 该系统没有配出中性线。适该系统没有配出中性线。适用于大型电厂的厂用电。用于大型电厂的厂用电。 该系统中任一根相线若与地该系统中任一根相线若与地或设备金属外壳相碰，由于或设备金属外壳相碰，由于不不构成回路构成回路，不会出现危险故障，不会出现危险故障电流，即不会出现引爆的电火电流，即不会出现引爆的电火花，故花，故适用于防爆现场适用于防爆现场。L1L2L3PE2024/8/19342.2 2.2 有关标准对有关标准对TN-STN-S系统的规定系统的规定 （1 1）建筑物电子信息系统防雷技术规范（建筑物电子信息系统

29、防雷技术规范（GB 50343GB 50343-2004-2004）第第5.4.15.4.1条作了下列强制性的规定：条作了下列强制性的规定：“电子信息系统设备由电子信息系统设备由TNTN交流配电系统供电时，配电线路必须采用交流配电系统供电时，配电线路必须采用TN-STN-S系统的接地方式。系统的接地方式。” （2 2）建筑物防雷设计规范（建筑物防雷设计规范（GB 50057-2010GB 50057-2010）第第6.1.26.1.2条规定：条规定：“当电源采用当电源采用TNTN系统时，从建筑物内总配电箱起供电给本建筑物内的配系统时，从建筑物内总配电箱起供电给本建筑物内的配电线路和分支线路电线

30、路和分支线路必须必须采用采用TN-STN-S系统系统。” 2024/8/19353 3 接地电阻接地电阻 由于土壤是由由于土壤是由不同的土壤颗粒不同的土壤颗粒和其间隙中存在的和其间隙中存在的水和空气水和空气组成；组成；再则，接地体的形状、尺寸又不一，所以接地电阻有非常复杂的性质。再则，接地体的形状、尺寸又不一，所以接地电阻有非常复杂的性质。3.1 3.1 接地电阻的定义接地电阻的定义 有人曾经认为有人曾经认为：接地电阻包括接地体本身的电阻、接地体与土壤：接地电阻包括接地体本身的电阻、接地体与土壤间的接触电阻、接地体附近的土壤电阻、接地体至电气设备间连接导间的接触电阻、接地体附近的土壤电阻、接地

31、体至电气设备间连接导线的电阻四者之和。线的电阻四者之和。 其中，其中，接地体附近的土壤电阻是主要的接地体附近的土壤电阻是主要的，接地体本身的电阻和接，接地体本身的电阻和接地体与土壤间的接触电阻可以忽略不计。地体与土壤间的接触电阻可以忽略不计。2024/8/1936 后来，许多标准把整个接地系统分成两大部分：后来，许多标准把整个接地系统分成两大部分：1 1）从仪表、控制设备的接地端子到总接地板之间导体及连接点电）从仪表、控制设备的接地端子到总接地板之间导体及连接点电阻的总和称为联结电阻，该部分称作为阻的总和称为联结电阻，该部分称作为“接地连接接地连接”。2 2）接地极对地电阻和总接地板、接地总干

32、线及接地总干线两端的）接地极对地电阻和总接地板、接地总干线及接地总干线两端的连接点电阻之和称为接地电阻。该部分称作为连接点电阻之和称为接地电阻。该部分称作为“接地装置接地装置”。 后一种说法对连接电阻和接地电阻分别提出了不同的要求。后一种说法对连接电阻和接地电阻分别提出了不同的要求。 总连接电阻一般要求小于总连接电阻一般要求小于1 1欧姆；机柜内部的连接电阻应小于欧姆；机柜内部的连接电阻应小于0.10.1欧姆欧姆。2024/8/1937接地系统包括接地接地系统包括接地连接连接和接地和接地装置装置接地连接接地连接接地装置接地装置2024/8/1938 2 2）定量地定义）定量地定义 权威著作权威

33、著作辞海辞海对接地电阻的定义是：对接地电阻的定义是：“接地体对地电阻和接地体对地电阻和接地引线电阻的和，数值上等于接地装置对地电压与通过接地体流接地引线电阻的和，数值上等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。入地中电流的比值。” 这个定义似乎很严谨，但它把这个定义似乎很严谨，但它把接地电阻接地电阻和和连接电阻连接电阻混在一起了。混在一起了。前半句和后半句有前半句和后半句有矛盾矛盾。2024/8/1939 全国雷电防护标准化技术委员会制定的全国雷电防护标准化技术委员会制定的信息系统雷电防护术信息系统雷电防护术语语对接地电阻的定义是：对接地电阻的定义是：“接地极与零的远方接地极之间的欧

34、姆接地极与零的远方接地极之间的欧姆定律值。定律值。” 这个定义在措辞上很严谨，这个定义在措辞上很严谨，但但没有可操作性没有可操作性。2024/8/1940高桥健彦（日）的定义高桥健彦（日）的定义： 假设在某一电极上流入接地假设在某一电极上流入接地电流电流I I，若接地电极的电位比周围，若接地电极的电位比周围大地高出大地高出E E时，其电位上升值与接时，其电位上升值与接地电流之比地电流之比E/IE/I即为接地电阻。即为接地电阻。（引自（引自“高桥健彦（日），高桥健彦（日），接地技接地技术术，科学出版社，科学出版社，20032003年年”） I I接地极接地极电位上升电位上升 E2024/8/19

35、41 定义必须要和测量的可操作性定义必须要和测量的可操作性结合起来。结合起来。 上述的定义必须要有上述的定义必须要有两个条件两个条件： 1 1）要使接地电流流向接地）要使接地电流流向接地极，必须要有一个闭合回路，即还要极，必须要有一个闭合回路，即还要向大地打入另一个向大地打入另一个辅助电极辅助电极。 2 2）接地电极的电位上升，必）接地电极的电位上升，必须以大地的须以大地的无限远点为基准无限远点为基准。所。所谓无限远点是指即使有接地电谓无限远点是指即使有接地电流，电位也不变动的地点。流，电位也不变动的地点。主接地主接地电极电极辅助辅助电极电极电源电源I2024/8/1942图中：图中：T-T-

36、被测接地体；被测接地体； P-P-辅助接地体（电压）；辅助接地体（电压）； A-A-辅助接地体（电流）。辅助接地体（电流）。 测量时，测量时，T T、P P、A A极各相距极各相距2020米，或米，或P P、T T之间的距离为之间的距离为A A、T T之之间距离的间距离的0.6180.618倍并成倍并成直线直线排列。排列。VA工频电源工频电源TPA2024/8/1943电阻的基本概念和电流场的分布电阻的基本概念和电流场的分布 对于电阻，我们总离不开上述的公式。对于电阻，我们总离不开上述的公式。2024/8/1944 离接地极相当远时，因为离接地极相当远时，因为电流通路的截面积变得非常电流通路的

37、截面积变得非常大，即便土壤的导电性不良，大，即便土壤的导电性不良，电阻仍然很小。电阻仍然很小。 但是在接地极附近，因为但是在接地极附近，因为电流通路的截面积不是很大，电流通路的截面积不是很大，接地电阻才呈现一定的电阻接地电阻才呈现一定的电阻值。值。 即即接地电阻主要取决于接接地电阻主要取决于接地极附近的接地电阻值，并地极附近的接地电阻值，并和接地极的形状大小有关。和接地极的形状大小有关。接地电流接地电流截面积小截面积小截面积大截面积大2024/8/1945 所以接地电阻的大小主要取决于下列因素：所以接地电阻的大小主要取决于下列因素： 1 1）接地体附近）接地体附近土壤的电阻率土壤的电阻率； 2

38、 2）接地体的形状接地体的形状，它影响到土壤里电流场的截面大小。，它影响到土壤里电流场的截面大小。即：即： R=R=f f式中：式中： 大地大地电阻率（阻率（m);m); f f 由由电极的极的尺寸和形状尺寸和形状决定的函数（决定的函数（1/m1/m）。）。 一般认为，一般认为，90%90%以上的电阻集中在接地极周围以上的电阻集中在接地极周围20m20m左右的土壤中，而其左右的土壤中，而其中中70%70%左右的电阻又集中在接地极周围左右的电阻又集中在接地极周围2m2m左右的土壤中。左右的土壤中。 2024/8/19463.2 3.2 接地电阻的理论值接地电阻的理论值1 1）接地电阻理论值的导出

39、）接地电阻理论值的导出 为了理论上比较容易处理，为了理论上比较容易处理，现以半球状电极为例进行讨论。现以半球状电极为例进行讨论。右图表示右图表示半球状电极半球状电极的接地模的接地模型。假设辅助电极位于相对主接型。假设辅助电极位于相对主接地电极的无限远点，接地电流从地电极的无限远点，接地电流从电极的表面向周围大地呈电极的表面向周围大地呈放射形放射形流出流出。如果辅助电极很近，电流。如果辅助电极很近，电流的分布就不是放射状的了的分布就不是放射状的了。2024/8/1947根据根据R=R=L/SL/S，（为电阻率，为电阻率，L L为长度，为长度，S S为流通为流通截面积）。截面积）。则可得微分方程：

40、则可得微分方程：2024/8/1948 将上式从电极的表面将上式从电极的表面 r r 积分到积分到 r r1 1就可以求出总的接地电阻就可以求出总的接地电阻 因为接地电阻是从电极到无限远处的全部电阻，如果因为接地电阻是从电极到无限远处的全部电阻，如果r r1 1为无限为无限远远，则，则1/ r1/ r1 1等于零，则上式为等于零，则上式为2024/8/1949 看接地电阻的表达式看接地电阻的表达式 R=R=f f 。分解半球状电极的接地电阻。分解半球状电极的接地电阻计算式计算式, ,可得可得 2024/8/19502 2）垂直棒电极的接地电阻）垂直棒电极的接地电阻或者或者 ltr2024/8/

41、1951离地表面深度离地表面深度t t的考虑的考虑1 1）含水量变化大，电阻率变化也大，所以）含水量变化大，电阻率变化也大，所以接地电阻值不稳定接地电阻值不稳定；2 2）地表下）地表下0.150.15米到米到0.50.5米处土壤处于干湿交界的地方，含水量大，米处土壤处于干湿交界的地方，含水量大，接地体易腐蚀接地体易腐蚀；3 3）冬天，冻土层的电阻率大，）冬天，冻土层的电阻率大，接地电阻值大。接地电阻值大。 所以规定在所以规定在0.6m0.6m以下以下。2024/8/19521 1）接地电阻值是前面所列公）接地电阻值是前面所列公式的式的三分之一。三分之一。2 2）接地体的间距不宜小于其）接地体的

42、间距不宜小于其长度的长度的2 2倍倍，这主要是考虑接，这主要是考虑接地体互相的屏蔽影响。地体互相的屏蔽影响。 80025005000500050x50扁钢作接地干线50x50x5角钢2024/8/1953接地体之间散流的屏蔽体效应接地体之间散流的屏蔽体效应2024/8/19543 3）扁带状电极的接地电阻）扁带状电极的接地电阻或者或者t tl lab2024/8/19554 4）板状电极的接地电阻）板状电极的接地电阻即即ta ab2024/8/19565 5）接地网的接地电阻的简易计算）接地网的接地电阻的简易计算式中：式中：S S地网总面积，平方米。地网总面积，平方米。 关于这个简单的计算公式

43、，有过一段国际趣闻，同样的一关于这个简单的计算公式，有过一段国际趣闻，同样的一个大型的地网，美、日学者用计算机算，中国学者用该公式人个大型的地网，美、日学者用计算机算，中国学者用该公式人工手算，结果三人的计算结果只差百分之几。工手算，结果三人的计算结果只差百分之几。 道理很简单，道理很简单，地网的接地电阻主要取决土壤的电阻率和地地网的接地电阻主要取决土壤的电阻率和地网的面积网的面积。 2024/8/19573.3 3.3 降低接地电阻的方法降低接地电阻的方法1 1）降低土壤的电阻系数）降低土壤的电阻系数 （1 1）对土壤进行处理对土壤进行处理，如在接地体周围的土壤中加入食盐、木炭、，如在接地体

44、周围的土壤中加入食盐、木炭、电石渣等，缺点是易流失，有腐蚀性。电石渣等，缺点是易流失，有腐蚀性。 （2 2）换土换土，如换成黏土、黑土、沙质黏土等电阻率较低的土壤。，如换成黏土、黑土、沙质黏土等电阻率较低的土壤。 （3 3）利用长效降阻剂利用长效降阻剂，长效降阻剂是由几种物质配制而成，它含，长效降阻剂是由几种物质配制而成，它含有导电性能良好的强电解质和水份。有导电性能良好的强电解质和水份。 （4 4）钻孔深埋法钻孔深埋法，接地体长度一般为，接地体长度一般为5 5至至1010米，再深效果不明显。米，再深效果不明显。 （5 5）采用导电性混凝土采用导电性混凝土，在水泥中掺入碳质纤维作为接地极使用。

45、，在水泥中掺入碳质纤维作为接地极使用。 （6 6）引入无腐蚀的污水引入无腐蚀的污水。 （7 7）利用水和与水接触的钢筋混凝土体作为流散介质利用水和与水接触的钢筋混凝土体作为流散介质。 （详见（详见“陈家斌陈家斌 接地技术与接地装置接地技术与接地装置 ”第第388-400388-400页）页）2024/8/19582 2）采用新型的接地系统）采用新型的接地系统-IEA-IEA电解离电解离子接地系统子接地系统 1 1）它是由先进的）它是由先进的陶瓷复合材料、合陶瓷复合材料、合金电极、中性的离子化合物金电极、中性的离子化合物组成；组成； 2 2）内部特制的）内部特制的电解离子化合物电解离子化合物，通

46、，通过电极顶部的呼吸孔吸收空气和土壤中的过电极顶部的呼吸孔吸收空气和土壤中的水分，使水分，使接地极中的化合物潮解形成电解接地极中的化合物潮解形成电解液液，渗透到周围土壤中去，降低土壤的电，渗透到周围土壤中去，降低土壤的电阻率，从而降低接地电阻；阻率，从而降低接地电阻； 3 3）回填料回填料是增加电解离子的导电作是增加电解离子的导电作用。用。 4 4）合金电极的连接采用）合金电极的连接采用火泥熔接火泥熔接技技术，以确保连接的可靠性；术，以确保连接的可靠性； 5 5）这是美国）这是美国ATIATI公司的技术，接地电公司的技术，接地电阻在阻在1 1欧姆以下，欧姆以下，使用寿命使用寿命大于大于2525

47、年年（一（一般钢为般钢为3-53-5年）。年）。 IEA接地体接地体IEA回填料回填料扩大土壤的导电范围扩大土壤的导电范围呼吸孔呼吸孔2024/8/19593) 3) 使用降阻剂的原理使用降阻剂的原理 使用降阻剂是目前国内外广受关注的一种方法使用降阻剂是目前国内外广受关注的一种方法。降阻剂是由几。降阻剂是由几种物质配制而成，它种物质配制而成，它含有适量的电解质或非电解质导电粉末等原含有适量的电解质或非电解质导电粉末等原料料，其，其电阻率约为电阻率约为1010-1-1m m数量级。将降阻剂浇灌或埋设在接地体数量级。将降阻剂浇灌或埋设在接地体周围，可以显著地降低接地体周围的土壤的电阻率，而且还能够

48、周围，可以显著地降低接地体周围的土壤的电阻率，而且还能够增强与接地体表面的紧密程度，这对降低接地电阻是十分必要的。增强与接地体表面的紧密程度，这对降低接地电阻是十分必要的。2024/8/1960以半球状的接地体为例以半球状的接地体为例 r1r2r r2 2r r1 1降阻剂降阻剂2接地体接地体12024/8/1961 在在没有降阻剂没有降阻剂的情况下，半球状接地体的接地电阻为的情况下，半球状接地体的接地电阻为 在在半球状接地体周围埋了降阻剂后半球状接地体周围埋了降阻剂后，其接地电阻可看成从半球，其接地电阻可看成从半球表面表面r r1 1到降阻剂边界到降阻剂边界r r2 2的电阻以及从的电阻以及

49、从r r2 2到无穷远处的电阻的串联，即到无穷远处的电阻的串联，即2024/8/1962 由于由于降阻剂的电阻率远小于自然土壤的电阻率降阻剂的电阻率远小于自然土壤的电阻率，即，即2 21 1，上，上式可简化为式可简化为即即2024/8/1963 由上式可知，用低电阻率的降阻剂取代了接地体附近半径为由上式可知，用低电阻率的降阻剂取代了接地体附近半径为r r2 2的半球壳范围内的自然土壤，就的半球壳范围内的自然土壤，就相当于将半球状接地体的半径由原相当于将半球状接地体的半径由原来的来的r r1 1增大到增大到r r2 2。接地体的几何尺寸增大了，使得其接地电阻值减。接地体的几何尺寸增大了，使得其接

50、地电阻值减小。也小。也相当于增加了接地体的有效泄散电流截面相当于增加了接地体的有效泄散电流截面，所以能降低接地，所以能降低接地电阻。电阻。 在大型地网中使用降阻剂是无效的。在大型地网中使用降阻剂是无效的。2024/8/1964降阻剂的主要技术指标降阻剂的主要技术指标 1 1）电阻率电阻率，一般，一般应小于应小于55m m。2 2）稳定性稳定性，随季节的变化，降阻剂的降阻的效果会发生变化，特别，随季节的变化，降阻剂的降阻的效果会发生变化，特别是对于某些含大量无机盐电解质的化学降阻剂，在含水量较高的土是对于某些含大量无机盐电解质的化学降阻剂，在含水量较高的土壤中会很快发生壤中会很快发生电离电离，电

51、离出的离子能随水分在土壤中扩散与渗，电离出的离子能随水分在土壤中扩散与渗透，这能在短时间内产生显著的降阻效果，然而因为快速在土壤中透，这能在短时间内产生显著的降阻效果，然而因为快速在土壤中扩散与渗透，使得降阻效果不能长期地保持稳定，所以扩散与渗透，使得降阻效果不能长期地保持稳定，所以降阻剂应有降阻剂应有足够长的使用寿命。足够长的使用寿命。3 3）腐蚀性腐蚀性，由于在降阻剂中，由于在降阻剂中往往有无机盐类电解质配料往往有无机盐类电解质配料，这会大大，这会大大增加增加对接地体的腐蚀作用对接地体的腐蚀作用，使用在其内，使用在其内加入一些缓腐配料加入一些缓腐配料，以促进，以促进接地体表面的钝化，但这又

52、会加大接地电阻。为此，多数降阻剂是接地体表面的钝化，但这又会加大接地电阻。为此，多数降阻剂是在兼顾这两个要求的前提下采取折衷的配方。在兼顾这两个要求的前提下采取折衷的配方。4 4）环保性环保性，降阻剂不应当对其周围的，降阻剂不应当对其周围的土壤和地下水造成土壤和地下水造成污染污染，不应，不应当对人畜产生有害的影响，当对人畜产生有害的影响，降阻剂中含有的污染性物质的含量应低降阻剂中含有的污染性物质的含量应低于国家标准的规定值。于国家标准的规定值。2024/8/1965 常用的降阻剂常用的降阻剂1 1）化学降阻剂化学降阻剂，主体为可导电的，主体为可导电的金属无机盐金属无机盐类电解质。类电解质。2

53、2）膨润土降阻剂膨润土降阻剂，以膨润土粉为基料，含有可观的，以膨润土粉为基料，含有可观的钾、钙、镁等金钾、钙、镁等金属氧化物属氧化物，其吸水性和保水性较强，有较好的防护性和长效性。，其吸水性和保水性较强，有较好的防护性和长效性。3 3）导电水泥导电水泥， 是在水泥中加入一定比例的无机盐或非电解质的导是在水泥中加入一定比例的无机盐或非电解质的导电物质粉末，电物质粉末，其作用是增大接地体的有效截面积和减小接地体在散其作用是增大接地体的有效截面积和减小接地体在散流时的接触电阻，一般不能减小接地体周围土壤的电阻率。流时的接触电阻，一般不能减小接地体周围土壤的电阻率。这种降这种降阻剂不易随水流失而失效，

54、阻剂不易随水流失而失效，长效性长效性好，降阻性能好，降阻性能稳定，对接地体的稳定，对接地体的腐蚀也小。腐蚀也小。2024/8/19663.4 3.4 接地材料的选择接地材料的选择 热镀锌钢材；热镀锌钢材； 铜；铜； 美国美国ATIATI镀铜钢，镀铜钢，铜包钢铜包钢（寿命可达（寿命可达3030年）；年）； 非金属材料和电解质（四川中光）。非金属材料和电解质（四川中光）。铜材接地系统性能稳定、可靠、免维护，寿命长。铜材接地系统性能稳定、可靠、免维护，寿命长。3.5 3.5 土壤电阻率的测量土壤电阻率的测量 土壤电阻率土壤电阻率取决于取决于土壤中水的含量土壤中水的含量以及以及土壤中水的电阻率土壤中水

55、的电阻率。式中：式中：p土壤中的含水量（相对体积），土壤中的含水量（相对体积），%； v 土壤中水的电阻率，土壤中水的电阻率，m。 由此可见，由此可见，含水量为零的土壤干燥含水量为零的土壤干燥 体是绝缘体体是绝缘体。2024/8/19672024/8/1968A.A.水的电阻率水的电阻率水的种类水的种类电阻率（电阻率（m m）海水海水0.1 0.1 0.50.5地下水地下水10 10 150150湖水、河水湖水、河水190 190 4 40000雨水雨水800 800 1,3001,300化学纯净水化学纯净水250,000250,0002024/8/1969B.B.土壤的种类土壤的种类土壤的种

56、类土壤的种类电阻率（电阻率（m m）沼泽地及泥地沼泽地及泥地80 80 200200粘土质砂地粘土质砂地150 150 300300砂地砂地250 250 500500砂岩及岩盘地带砂岩及岩盘地带10,000 10,000 100,000100,000混凝土（基础结构体）混凝土（基础结构体）38 38 80802024/8/1970C. 等距法（文勒法）测土壤电阻率等距法（文勒法）测土壤电阻率 四个小电极成直线排列，相距四个小电极成直线排列，相距为为a,a,所测电阻为所测电阻为R R，则电阻率为：，则电阻率为： =2=2aRaR 在布电极时，为了减少测量在布电极时，为了减少测量误差，应取误差，

57、应取a10h,a10h,h h为测量电极的为测量电极的埋设深度。埋设深度。a aaaV VA2024/8/19713.6 3.6 接地网接地电阻的测量接地网接地电阻的测量 可以利用等腰三角形布电极法测量接地网的接地电阻值，其布线可以利用等腰三角形布电极法测量接地网的接地电阻值，其布线应按下图来实施，一般应取应按下图来实施，一般应取d2Dd2D，D D为接地网的为接地网的最大对角线距离最大对角线距离。 300d dd d1 12 2D D 请思考一个问题请思考一个问题： 在测量共用接地网的接地电阻时，如果没有那么大的在测量共用接地网的接地电阻时，如果没有那么大的地理空间满足地理空间满足d2Dd2

58、D，即即d d远小与远小与2D2D，试问，试问，测量值较实测量值较实际值是偏大还是偏小？际值是偏大还是偏小？ （回第（回第4040页）页）2024/8/19722024/8/1973接地网接地电阻的工频值和冲击值接地网接地电阻的工频值和冲击值 当接地网的接地体周长的一半当接地网的接地体周长的一半大于或等于大于或等于接地体的有效接地体的有效长度长度lele时时，接地网的冲击接地电阻值等于其工频接地电阻值；，接地网的冲击接地电阻值等于其工频接地电阻值； 当接地网的接地体的周长的一半当接地网的接地体的周长的一半l l小于接地体有效长度小于接地体有效长度lele时，时，根据实际的根据实际的l/lel/

59、le按图按图3.9e(3.9e(2323页）求出页）求出A A值，而后将接地网值，而后将接地网的工频接地电阻值除以的工频接地电阻值除以A A，算出冲击接地电阻值。，算出冲击接地电阻值。 例：如例：如=100(=100(m), m), 因因为 所以所以le=20(m),le=20(m),所以只要所以只要接地网的接地体周长的一半大于接地网的接地体周长的一半大于2020米，接地网的冲击接地电阻值等于其工频接地电阻值。米，接地网的冲击接地电阻值等于其工频接地电阻值。2024/8/19743.7 3.7 接地电阻的季节因数接地电阻的季节因数 由于土壤的电阻率是随季节（温度和含水量）变化的，土壤电阻由于土

60、壤的电阻率是随季节（温度和含水量）变化的，土壤电阻率在冬季最高。规范所要求的接地电阻实际上是接地电阻的率在冬季最高。规范所要求的接地电阻实际上是接地电阻的最大许最大许可值可值。为了满足这个要求，接地电阻要达到：。为了满足这个要求，接地电阻要达到： R=RR=Rmaxmax/ /式中：式中：R Rmaxmax接地电阻最大值；接地电阻最大值； 季节因数，常用值为季节因数，常用值为1.451.45。 所以，所以，R Rmaxmax=10=10，R=6.9 R=6.9 ； R Rmaxmax=4=4，R=2.75R=2.75； R Rmaxmax=1=1，R=0.69 R=0.69 。2024/8/1

61、9754 4 接地系统的实施接地系统的实施4.1 4.1 现场仪表的接地连接方法现场仪表的接地连接方法1 1）对于现场仪表的）对于现场仪表的电缆槽电缆槽、仪表电缆保护管是、仪表电缆保护管是每隔小于每隔小于3030米设一个米设一个接地点。接地点。2 2）现场仪表的）现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地工作接地一般应在控制室侧接地。3 3）对于必须在现场接地的现场仪表（如接地型热电偶、）对于必须在现场接地的现场仪表（如接地型热电偶、PHPH计、电磁计、电磁流量计等），同时又在控制室侧接地的，应将两个接地点作流量计等），同时又在控制室侧接地的，应将两个接地点作电气隔电气隔离离，以免产生对地的回路。

62、，以免产生对地的回路。4 4）现场仪表接线箱两侧的电缆的）现场仪表接线箱两侧的电缆的屏蔽层应在箱内跨接屏蔽层应在箱内跨接。2024/8/19764.2 4.2 控制室盘、台、柜的接地控制室盘、台、柜的接地 1 1）控制室内的）控制室内的等电位连接网络等电位连接网络至少通过至少通过两条路径两条路径和室外的共用和室外的共用接地网相连。接地网相连。 等电位连接网络在共用接地网上的等电位连接网络在共用接地网上的接地点接地点离建筑物离建筑物防雷的引下线防雷的引下线的接地点之间的接地点之间沿接地体的长度不得小于沿接地体的长度不得小于15m15m；和大电流、高电压设备；和大电流、高电压设备的电气地的电气地沿

63、接地体的长度沿接地体的长度不得小于不得小于5m 5m 。2024/8/19772 2）在控制室内的盘、台、柜内应分类设置）在控制室内的盘、台、柜内应分类设置保护接地汇流排、信号及保护接地汇流排、信号及屏蔽接地汇流排（工作接地汇流排）和本安接地汇流条屏蔽接地汇流排（工作接地汇流排）和本安接地汇流条。3 3）在控制室内，可设置）在控制室内，可设置接地汇总箱接地汇总箱。箱内设置工作接地汇总板和保。箱内设置工作接地汇总板和保护接地汇总板。护接地汇总板。4 4）由于）由于工控机工控机在出厂时已将工作接地和保护接地连在一起，将外壳在出厂时已将工作接地和保护接地连在一起，将外壳上的任一颗螺丝连在操作台内的保

64、护接地汇流排上即可。上的任一颗螺丝连在操作台内的保护接地汇流排上即可。5 5）如果）如果DCSDCS系统的系统的通信线路上设有电气隔离装置通信线路上设有电气隔离装置，远程设备的接地，远程设备的接地汇流排可汇总到就近的总接地板上。汇流排可汇总到就近的总接地板上。2024/8/19784.3 4.3 接地连接线规格接地连接线规格 1 1）接地系统的导线应采用多股绞合铜芯绝缘电线或电缆。）接地系统的导线应采用多股绞合铜芯绝缘电线或电缆。 2 2）接地系统的导线应根据连接设备的数量和长度按下列数值范围）接地系统的导线应根据连接设备的数量和长度按下列数值范围选用：选用： 接地连线接地连线 1 12.52

65、.5（平方毫米）（平方毫米） 接地分干线接地分干线 4 41616（平方毫米）（平方毫米） 接地干线接地干线 10102525（平方毫米）（平方毫米） 接地总干线接地总干线 16165050（平方毫米）（平方毫米） 接地汇流排、联接板规格接地汇流排、联接板规格 1 1）接地汇流排宜采用）接地汇流排宜采用25256 6的的铜条铜条制作。制作。 2 2） 接地汇总板和总接地板应采用铜板制作。铜板厚度不应小于接地汇总板和总接地板应采用铜板制作。铜板厚度不应小于6mm6mm，长宽尺寸按需要确定。，长宽尺寸按需要确定。2024/8/19794.4 4.4 接地连接结构要求接地连接结构要求 1 1） 所有

66、接地连线在接到接地汇流排前均应良好所有接地连线在接到接地汇流排前均应良好绝缘绝缘；所有接；所有接地分干线在接到接地汇总板前均应良好地分干线在接到接地汇总板前均应良好绝缘绝缘；所有接地干线在接到；所有接地干线在接到总接地板前均应良好总接地板前均应良好绝缘绝缘。 2 2） 接地汇流排（汇流条）、接地汇总板、总接地板应用接地汇流排（汇流条）、接地汇总板、总接地板应用绝缘绝缘支架支架固定。固定。 3 3） 接地系统的各种连接应保证良好的导电性能。接地连线、接地系统的各种连接应保证良好的导电性能。接地连线、接地分干线、接地干线、接地总干线与接地汇流排、接地汇总板的接地分干线、接地干线、接地总干线与接地汇

67、流排、接地汇总板的连接应采用连接应采用铜接线片铜接线片和和镀锌钢质螺栓镀锌钢质螺栓，并采用防松和防滑脱件，以，并采用防松和防滑脱件，以保证连接的牢固可靠。或采用保证连接的牢固可靠。或采用焊接焊接。 接地总干线和接地极的连接部分应分别进行接地总干线和接地极的连接部分应分别进行热镀锌或热镀锡热镀锌或热镀锡。 4 4） 接地系统应设置耐久性的标识。标识的颜色为接地系统应设置耐久性的标识。标识的颜色为交替的黄绿交替的黄绿色色（见（见GB2681-1981GB2681-1981电工成套装置中的颜色电工成套装置中的颜色 ），符合），符合IECIEC标准。标准。2024/8/19805 5 几个接地案例的分

68、析几个接地案例的分析1 1）不屏蔽接地干线会带来干扰）不屏蔽接地干线会带来干扰 现象现象：某尿素装置：某尿素装置DCSDCS系采用单独接地，但信号总是飘移不定。系采用单独接地，但信号总是飘移不定。 原因原因：后来发现，其：后来发现，其接地干线长接地干线长5050米米，从三楼沿外墙敷设到接，从三楼沿外墙敷设到接地体，没有穿管屏蔽，过长的接地干线，如果没有屏蔽措施，接地地体，没有穿管屏蔽，过长的接地干线，如果没有屏蔽措施，接地干线就象是一根天线，可以接受大量的干扰信号，使系统无法稳定干线就象是一根天线，可以接受大量的干扰信号，使系统无法稳定工作，乃至系统卡件发生故障。工作，乃至系统卡件发生故障。

69、结论结论：接地干线应：接地干线应愈短愈好愈短愈好，必要时也应该采取穿金属管，必要时也应该采取穿金属管屏蔽屏蔽接地接地措施。措施。2024/8/19812 2）保持和其它接地系统的距离）保持和其它接地系统的距离 现象现象：某玻璃装置的：某玻璃装置的DCSDCS采用采用单独接地，发现信号干扰很大。单独接地，发现信号干扰很大。 原因原因：DCSDCS的单独接地体和原的单独接地体和原有的接地网相距不到有的接地网相距不到1010米。米。 结论结论：若：若DCSDCS采用单独接地，采用单独接地，其接地体和电气接地网相距必须大其接地体和电气接地网相距必须大于于1010米米，和防雷接地体相距必须大，和防雷接地

70、体相距必须大于于2020米。米。控制室控制室三楼DCS单独接地单独接地原有接地网原有接地网大电流设备大电流设备2024/8/19823 3）等电位接地也要考虑接地引）等电位接地也要考虑接地引入点（入点（ERPERP）的位置）的位置现象：现象：某装置某装置DCSDCS系统采用共用系统采用共用接地网接地，但信号中常常出现接地网接地，但信号中常常出现信号不明的波形。信号不明的波形。原因：原因：离离DCSDCS的接地引入点不到的接地引入点不到5 5米处有大功率电动机的接地点。米处有大功率电动机的接地点。结论：结论：保持大电流高电压设备的保持大电流高电压设备的接地点有不小于接地点有不小于5 5米米的距离

71、。的距离。小于小于5米米控制室控制室大功率电动机大功率电动机2024/8/19836 6 有关接地的几个问题有关接地的几个问题6.1 6.1 关于关于DCSDCS机柜的对地浮空机柜的对地浮空1)1)机柜对安装地面的浮空机柜对安装地面的浮空, ,是指机是指机柜柜体和安装地面间是否绝缘柜柜体和安装地面间是否绝缘, ,而而不是机柜不接地。不是机柜不接地。2)2)当机柜不浮空而且和机柜间不当机柜不浮空而且和机柜间不绝缘时，有可能因绝缘时，有可能因VaVa不等于不等于VbVb，在在A-A-接地汇流排接地汇流排-接地连接线接地连接线- -机笼机笼-机柜机柜-B-B-安装槽钢安装槽钢之间形成之间形成环流环流

72、，对，对DCSDCS会产生一定会产生一定的干扰。干扰的大小和的干扰。干扰的大小和VaVa和和VbVb之之间的差值大小有关。间的差值大小有关。3 3）所以在）所以在机柜和安装槽钢间绝缘机柜和安装槽钢间绝缘是有利于系统抗干扰的。是有利于系统抗干扰的。机柜机柜机笼机笼接地连接线接地连接线接地汇流排接地汇流排安装槽钢安装槽钢VaVbAB2024/8/19844 4）但在现场处理机柜对安装槽钢）但在现场处理机柜对安装槽钢的绝缘是一件很的绝缘是一件很麻烦麻烦的事，既要的事，既要在机柜和安装槽钢间加绝缘垫，在机柜和安装槽钢间加绝缘垫，而且还要在安装螺栓和机柜、安而且还要在安装螺栓和机柜、安装槽钢间进行绝缘处

73、理。装槽钢间进行绝缘处理。5 5）如果机柜的）如果机柜的安装槽钢作等电位安装槽钢作等电位接地接地；同时将接地汇流排和槽钢；同时将接地汇流排和槽钢相连。这样，一旦槽钢上出现高相连。这样，一旦槽钢上出现高电压，可以不通过系统直接释放。电压，可以不通过系统直接释放。则机柜和安装槽钢间可以不作浮则机柜和安装槽钢间可以不作浮空处理。空处理。6 6）此时，）此时，DCSDCS系统的接地联接仍系统的接地联接仍然采用分类汇总的原则连到接地然采用分类汇总的原则连到接地汇总板上。汇总板上。将槽钢等电位接将槽钢等电位接地地将汇流排和槽钢相将汇流排和槽钢相连连去接地系统去接地系统2024/8/19856.2 6.2

74、控制系统接地参考图控制系统接地参考图多接地体多接地体接地网接地网接地体接地体控制室控制室现场现场金属金属储槽储槽电动机电动机就地就地仪表盘仪表盘DCS接地体接地体接地汇总板接地汇总板机柜机柜操作站操作站变送器变送器接地接地汇流排汇流排可燃气体可燃气体分析器分析器走线槽走线槽2024/8/1986说明说明: :1 1）如共用接地网的接地电阻值不能满足控制系统的要求，则）如共用接地网的接地电阻值不能满足控制系统的要求，则可另设可另设接地体接地体，再将该接地体和共用接地网相连接。，再将该接地体和共用接地网相连接。2 2）考虑到雷电反击考虑到雷电反击（将在第（将在第4 4章详述），应将章详述），应将现

75、场的变送器等设备现场的变送器等设备的金属外壳的金属外壳或诸如金属安装支架等自然接地体进行接地并和共用接或诸如金属安装支架等自然接地体进行接地并和共用接地网相连接。地网相连接。2024/8/19876.3 6.3 关于浮地关于浮地 所谓浮地是指电子系统的地线在电气上与建筑物的接地保持所谓浮地是指电子系统的地线在电气上与建筑物的接地保持绝缘，两者之间的绝缘，两者之间的绝缘电阻一般应在绝缘电阻一般应在5050兆欧以上兆欧以上。 优点优点：1 1）建筑物接地系统中的）建筑物接地系统中的电磁干扰电磁干扰不会传递到电子设备不会传递到电子设备上去；上去；2 2）地电位的浮动地电位的浮动对设备没有影响；所以提高了设备的抗干对设备没有影响；所以提高了设备的抗干扰能力。扰能力。 缺点缺点：1 1）容易产生）容易产生静电积累静电积累；2 2）当）当雷电感应较强时雷电感应较强时，外壳，外壳和其内部电子电路间可能会出现很高的电压将两者之间的绝缘击和其内部电子电路间可能会出现很高的电压将两者之间的绝缘击穿，造成电子电路的损坏穿，造成电子电路的损坏. .2024/8/1988谢谢 谢！谢！