-仪表接地技术-文档资料教学文案

仪表接地系统第一页，共94页。为保证自动化仪表系统稳定准确地运行(yùnxíng)，保障人身和设备安全，要设计和配置接地系统。第二页，共94页。1仪表(yíbiǎo)接地系统的分类和作用

仪表(yíbiǎo)及控制系统接地种类有：保护接地、工作接地、本质安全系统接地、防静电接地和防雷接地。1.1保护接地保护接地(也称为安全接地)是为人身安全和电气设备安全而设置的接地。仪表(yíbiǎo)及控制系统的外露导电部分，正常时不带电，在故障、损坏或非正常情况时可能带危险电压，对这样的设备，均应实施保护接地。保护接地就是给危险电压提供一条通路，使之不经过人体。第三页，共94页。保护接地的保护作用原理，从图5—1可以看出，若表盘未作保护接地(图5—1(a))，表盘带电时，此时如果人体触及表盘，电流经人体和电源中性接地电阻而形成通路，人就遭受触电的危害。若将表盘加上接地装置，如图5—1(b)，此时仪表盘由于意外事故带电时，接地短路电流将沿着接地体和人体两条通路流过。由于表盘通过接地线与接地体相接，人体触及时，接触电压已在危险电压以下，并且人体的电阻远远大于接地电阻R′，所以通过人体的电流很小，短路电流大多通过接地电阻R′d，这样人体就避免了触电的危险。所以，要求工业计算机机柜和仪表盘(柜、箱、架)及底座、用电仪表外壳、配电(箱)、接线盒、汇线槽、导线管及铠装电缆的铠装护层等用金属接地线同接地体做牢固(láogù)的连接，以保证良好的接地。第四页，共94页。图5—1人体触及带电(dàidiàn)表盘时的电流通路第五页，共94页。对于安全电压值的规定，各国并不完全相同。我国习惯采用36V和12V，国外有的规定为50V和25V；而日本某些公司则规定60V以下的用电仪表可以不作保护接地。低于36V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。由于现场的安装情况非常复杂，低于36V供电的现场仪表的金属外壳也可能接触到高于36V的其它电源，在这样的情况下这些仪表的外壳也应作保护接地。当安装在金属仪表盘、箱、柜、框架上的仪表，与已接地的金属仪表盘、箱、柜、框架电气(diànqì)接触良好时，可不做保护接地。第六页，共94页。1.2工作接地工作接地的作用是保证仪表精确、可靠地正常工作。它包括信号回路接地、屏蔽接地和本安系统接地。1、仪表信号回路接地在仪表及控制系统中，信号分为隔离信号和非隔离信号。隔离信号一般可以不接地。这里的“隔离"是指每一输入信号(或输出信号)的电路与其它输入信号(或输出信号)的电路是绝缘的、对地是绝缘的，其电源是独立的、相互隔离的。非隔离信号需要(xūyào)建立一个信号公共参考点，非隔离信号通常以直流电源负极为参考点，并接地。信号分配均以此为参考点。同时这种电路的共模抑制电压通常很小，为了减小由此引进的共模干扰，也需要(xūyào)对此总进线接地。第七页，共94页。2、屏蔽接地屏蔽接地的作用是抑制(yìzhì)电容性耦合干扰，降低电磁干扰。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，均应作屏蔽接地。在强雷击区，室外架空敷设的不带屏蔽层的普通多芯电缆，其备用芯应按照屏蔽接地。如果是屏蔽电缆，屏蔽层已接地，则备用芯可不接地，穿管多芯电缆备用芯也可不接地。在仪表系统中要作屏蔽接地的有：①导线的屏蔽层、排扰线；②仪表上的屏蔽接地端子；③未作保护接地而起屏蔽作用的金属导线管、金属汇线槽及金属仪表外壳。第八页，共94页。3、本质安全仪表系统接地本安仪表系统接地除了具有抑制干扰的作用(zuòyòng)外，还有使仪表系统具有本安性质的措施之一。本安仪表系统的本安性能是借助于安全栅的隔离和能量限制作用(zuòyòng)，以保证进入危险的能量限制在安全定额以下，从而达到安全火花型防爆性能。安全栅可以分成两种类型，一种是隔离型，另一种是非隔离型。采用隔离式安全栅的本质安全仪表系统，不需要专门接地。采用齐纳安全栅的本质安全仪表系统应设置接地连接系统，其接地与仪表信号回路接地不应分开。第九页，共94页。本安仪表系统需要接地的应包括：①安全栅的接地端子(duānzǐ)；②架装盘装仪表上的接地端子(duānzǐ)；③24V直流电源的负极；④现场仪表金属外壳、现场仪表盘(柜、箱、架子)、现场接线盒、导线管、汇线槽等配线金属构件。第十页，共94页。1.3防静电(jìngdiàn)接地绝缘体或高电阻体由于感应或磨擦等原因均可能造成电荷积聚。积聚的电荷可能对仪表和控制信号造成干抗，静电(jìngdiàn)荷放电可能损坏仪表设备。为防止静电(jìngdiàn)的危害，一方面采取措施抑制静电(jìngdiàn)的产生，另一方面应采用接地的方法给静电(jìngdiàn)提供宣泄的通路，使之不能积聚。安装DCS、PLC、SIS等设备的控制室、机柜室、过程控制计算机的机房，应考虑防静电(jìngdiàn)接地。这些室内的导静电(jìngdiàn)地面、活动地板、工作台等应进行防静电(jìngdiàn)接地。已经做了保护接地和工作接地的仪表和设备，不必再另做防静电(jìngdiàn)接地。第十一页，共94页。1.4防雷接地防雷主要指防直击雷、防雷电感应、防反击和防雷电波侵入。1、防直击雷对于建筑物、贮油罐、贮气罐、高压架空线等，要采取防直击雷措施。一般(yībān)是采用避雷针或避雷带。2、防雷电感应防雷电感应分为防静电感应和防电磁感应。第十二页，共94页。（1）防静电感应①将建筑物和构筑物的金属设备、管道金属构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等接地。②将建筑物和构筑物的金属屋面、屋面结构钢筋、屋面金属网格以及突出屋面的金属体接地。防静电感应的接地装置应与电气设备接地装置共用。（2）防电磁感应为了防止电磁感应，平行敷设的长金属物体，如管道、构架、电缆外皮等，相距不到l00mm时，每隔20～30m需用金属线跨接；交叉或接近不到l00mm时，交叉或接近处也应跨接。同时，管道连接处，如弯头、阀门、法兰盘等，不能保持良好接触(jiēchù)时，需用金属线跨接。用丝扣紧密连接的Φ25及以上的管接头和法兰盘，在非腐蚀情况下，可不跨接。第十三页，共94页。3、防反击防雷装置在承受雷击时，接闪器、引下线、接地装置呈现(chéngxiàn)很高电压，可能击穿邻近导体的绝缘，造成反击。为此，必须保证接闪器、引下线、接地装置与邻近导体之间保持足够的安全距离。独立避雷针空中距离一般不得小于5m。避雷线空中距离一般也不得小于5m。接地装置地下距离一般不得小于3m。第十四页，共94页。4、防雷电波侵入为了防止电磁感应，低压线路宜采用电缆直接埋地，否则入户端可采用一段铠装电缆引入，直接埋地长度不应小于50m，电缆与架空线连接(liánjiē)处应装阀型避雷器。当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后，需要设置防雷接地连接(liánjiē)的场合，应实施防雷接地连接(liánjiē)。第十五页，共94页。2接地系统的构成(gòuchéng)

接地系统由接地线、接地汇流排、接地汇总(huìzǒng)板、接地体(接地极)等几部分组成。图5—2所示的为仪表及控制系统接地示意图。第十六页，共94页。图5—2仪表及控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)接地示意图第十七页，共94页。接地线—把电气仪表、电气设备的接地部分和接地体连接用的金属导体称为接地线。接地体—埋入地中并和大地接触的金属导体称为接地体。有人工接地体和自然接地体之分。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道(guǎndào)和设备等称为自然接地体。接地装置—接地线和接地体总和称为接地装置。第十八页，共94页。3接地(jiēdì)系统的接地(jiēdì)连接方法和原则3.1保护接地1、仪表及控制系统的保护接地应按电气专业的有关标准规范和方法进行，并应接入电气专业的低压配电系统接地网。2、控制室用电应采用TN—S系统。整个系统中，保护线PE与中线N是分开的。仪表及控制系统交流供电中线的起始端应经保护接地干线接到总接地板上。3、仪表电缆槽、电缆保护金属管应做保护接地，可直接焊接或用接地线连接在附近己接地的金属构件或金属管道上，并应保证接地的连续和可靠，但不得接至输送(shūsònɡ)可燃物质的金属管道。仪表电缆槽、电缆保护金属管的连接处，应进行可靠的导电连接。第十九页，共94页。4、仪表及控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的保护接地属于低压配电系统接地，所以应按电气专业的有关标准规范和方法进行，并应接入电气专业的低压配电系统接地网，即等电位共用接地网。等电位连接的定义为：将分开的设备、诸如导电物体用导体或电涌保护器连接起来以使各设备、物体之间的电位相等。5、仪表信号用的铠装电缆应使用铠装屏蔽电缆，其铠装保护金属层，应至少在两端接至保护接地。第二十页，共94页。3.2工作(gōngzuò)接地

1、工作接地在工作接地汇总板之前不应与保护接地混接。2、工作接地的连线，包括各接地线、接地干线、接地汇流排等，在接至总接地板之前，除正常的连接点外，都应当是绝缘的。工作接地最终与接地体或接地网的连接应从总接地板单独接线。3、仪表工作接地的原则为单点接地，信号回路中应避免(bìmiǎn)产生接地回路，如果一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免(bìmiǎn)接地，则应采用隔离器将两点接地隔离开。第二十一页，共94页。信号屏蔽电缆的屏蔽层接地应为单点接地，由于地电位差的存在，如果出现一个以上的接地点就会形成地回路，使仪表引入干扰，所以同一信号回路、同一屏蔽层或排扰线只能有一个接地点，不能有一个以上的接地点，除了既定接地以外，其他部位应与一切金属构件绝缘。因此，应根据信号源和接收(jiēshōu)仪表的不同情况采用不同接法。当信号源接地时，信号屏蔽电缆的屏蔽层应在信号源端接地，否则，信号屏蔽电缆的屏蔽层应在信号接收(jiēshōu)仪表一侧接地。①现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图5—3第二十二页，共94页。①现场仪表的工作接地(jiēdì)一般应在控制室侧接地(jiēdì)。见图5—3

图5—3信号回路(huílù)在控制室侧接地示意图第二十三页，共94页。②对于被要求或必须在现场(xiànchǎng)接地的现场(xiànchǎng)仪表，应在现场(xiànchǎng)侧接地。如接地型热电偶、pH计溶液和电磁流量计等均在现场(xiànchǎng)接地。见图5—4图5—4信号回路在现场(xiànchǎng)侧接地示意图第二十四页，共94页。③对于被要求或必须在现场接地(jiēdì)，同时又要将控制室接收仪表在控制室接地(jiēdì)的，应将两个接地(jiēdì)点作电气隔离。仪表线路中常用隔离变压器来实现，见图5—5图5—5信号(xìnhào)回路在控制室和现场两侧同时接地示意图第二十五页，共94页。④现场仪表(yíbiǎo)接线箱两侧的电缆屏蔽层应在箱内跨接，现场仪表(yíbiǎo)接线箱内的多芯电缆备用芯要在箱内作跨接。见图5—6图5—6现场接线箱两侧的电缆(diànlǎn)屏蔽层和备用线芯跨接示意图第二十六页，共94页。3.3本安系统(xìtǒng)接地

1、两线制或三线制变送器是由直流电源供电的，为使安全栅能在直流电源故障(gùzhàng)时实现对危险场所的保护功能，安全栅接地必须与直流电源的公共端相连接。2、为使安全栅能在交流电源故障(gùzhàng)时实现对危险场所的保护功能，安全栅接地又必须与交流供电的中线相连。这就决定了安全栅接地最终应是电气系统接地。3、采用隔离式安全栅的本质安全仪表系统，不需要专门接地。采用齐纳安全栅的本质安全仪表系统应设置接地连接系统，其接地与仪表信号回路接地不应分开。第二十七页，共94页。1）隔离(gélí)型安全栅隔离(gélí)型的除了限流限压作用外，还具有电气隔离(gélí)作用。隔离(gélí)式安全栅分为输入式安全栅和输出式安全栅两种。输入式安全栅和变送器配合使用，输出式安全栅则与执行器配合使用。①输入式安全栅图5—7所示为输入式安全栅原理图。从图中看到，输入式安全栅主要由电压电流限制器、直流／交流变换器、整流滤波电路Ⅰ、隔离(gélí)变压器T2、共基极放大器、整流滤波电路Ⅱ等部分组成。第二十八页，共94页。图5—7输入(shūrù)式安全栅原理图第二十九页，共94页。输入式安全栅是现场二线制变送器与控制室仪表及电源联系的纽带，它一方面为变送器提供电源，另一方面将来自变送器的4～20mADC信号，经隔离变压器线性地转换成4～20mADC(或1—5VDC)信号，传送给控制室内的仪表。在上述传递过程中，依靠双重限压限流电路，使任何情况下输往危险场所的电压不超过30VDC，电流不超过30mADC，从而保证(bǎozhèng)了危险场所的安全。24V直流电源先由DC／AC变换器变成8kHz的交流方波电压，经整流滤波I后又被转换成直流电压，通过电压电流限制回路后，作为现场二线制变送器的电源电压(仍为24VDC)。同时方波电压又经变压器T1的另一次级绕组及整流滤波电路Ⅱ，转换成输出电路和共基极放大器的电源电压。这就是检测安全栅的能量传输过程。第三十页，共94页。输入式安全栅除了进行能量转换传输外，还进行了检测信号的传输。来自现场变送器的4～20mADC信号经限流限压电路、整流滤波电路Ⅰ(此时该电路起调制器的作用)、隔离变压器T2耦合到共基极放大整流电路。共基极放大整流电路在此起解调(jiědiào)器的作用，把方波信号还原成1～5VDC信号，作为输出送给控制室仪表。所以从信号通道来看，安全栅是一个放大系数为1的传送器，被传送的信号经过调制一变压器耦合一解调(jiědiào)的过程后，照原样送出(或转换成1～5VDC的标准信号)。第三十一页，共94页。这里电源、变送器、控制室中仪表三者之间除了磁的联系外，没有电的直接(zhíjiē)联系，从而达到了互相隔离的作用。同时，其隔离变压器的原副绕组之间屏蔽层必须接地起到防混触的作用。第三十二页，共94页。图5—8输出(shūchū)式安全栅原理图第三十三页，共94页。24V直流电源(diànyuán)经DC／AC变换器变成交流方波电压，通过电源(diànyuán)变压器T1分成两路，一路供给晶体管调制器，作为4～20mADC信号电流的斩波电压；另一路经整流滤波电路，给共基极放大器、限制电路及执行器供给电源(diànyuán)。输出式安全栅的控制信号通道是这样的：由控制器来的4～20mADC信号，经晶体管调制器变成交流方波信号，通过电流互感器T2作用于共基极放大电路，经解调后恢复为与原来相等的4～20mADC信号，以恒流源的形式输出。该输出经限压限流，供给现场执行器。从整机功能来看，它与输入式安全栅一样，是一个变换系数为1的带限压限流装置的信号传送器。为了实现变压器的输入、输出、电源(diànyuán)电路之间的隔离，对信号和电源(diànyuán)都进行了直流一交流一直流的变换处理。第三十四页，共94页。同样，输出(shūchū)式安全栅的隔离变压器的原副绕组之间屏蔽层必须接地起到防混触的作用。第三十五页，共94页。2）非隔离型安全栅

非隔离型的有电阻式和齐纳式安全栅。电阻式利用电阻的限流作用，它对接地无特殊要求。齐纳式安全栅对接地要求比较(bǐjiào)苛刻，要认真对待。图5—9齐纳式安全栅的接线(jiēxiàn)原理图第三十六页，共94页。图5—9为齐纳式安全栅的接线原理图。从图中看出有B、E、D三个接地点。通常B、E两点在控制室侧接到同一接地体，它们的地电位严格相同。而D点是变送器外壳在现场接地。若现场和控制室两接地点有地电位差存在，则D点和B(E)点电位就不相同。若以B(E)点为参考(cānkǎo)零电位，假定D点出现一10V的电位。此时，若A、B两点电位差仍为正常24V，但A、D两点有34V的电位差，超过安全极限电位差。这种情况下，齐纳管不会反向击穿，不起保护作用。如不小心，现场的信号线碰到变送器外壳，产生的火花可能点燃爆炸性气体，这个系统就不具备本安性能。所以在接地设计时，就要保证D点和B(E)点电位接近相等。实践中可采用这样几种方法：第三十七页，共94页。一种(yīzhǒnɡ)是用接地线(有的称等位线)把B点和D点连接起来；另一种(yīzhǒnɡ)是利用电气专业全厂统一接地网，把要接地的接头用接地线接到统一的接地网上。在潮湿场所，土壤电阻率低，即使不利用等位线也可以做到D点和B(E)点电位接近相等。第三十八页，共94页。3）齐纳式安全栅的本质(běnzhì)系统接地连接示意图5—10。图5—10本质系统(xìtǒng)接地连接示意图第三十九页，共94页。4、安全栅的各接地线的连接

①齐纳式安全栅的各接地汇流排可直接(zhíjiē)接到本机柜的工作接地汇流排，再经工作接地干线接到工作接地汇总板。每个汇流排的接地线宜使用两根单独的导线。②齐纳式安全栅的各接地汇流排也可分别经工作接地干线接到工作接地汇总板。每个汇流排的工作接地干线宜使用两根单独的导线。③齐纳式安全栅的各接地汇流排也可由工作接地干线串接，两端应分别经工作接地干线接到工作接地汇总板。④在有齐纳式安全栅的本安系统中，直流电源的负端必须接到本机柜的工作接地汇流排或安全栅汇流排上。⑤安全栅接地汇流排与交流供电的中线起始点相连的最简单可靠的方法是用导线连接。第四十页，共94页。5、为检测本安系统接地连接电阻，采用两根导线连接安全栅接地汇流排与总接地板，断开其中一根，即可测得回路电阻，估算出连接电阻。6、英国标准学会在BS5345中规定：在需要作接地连接的场所，为了保证本安系统(即二极管安全栅的接地、变压器屏蔽的接地、安全栅继电器架子的接地)的完整性，应该连接成高度完整性的接地，以保证从连接点到电力接地点的阻抗小于1Ω。这个要求(yāoqiú)可以通过连接到开关室(配电室)或类似接地体或者通过使用单独的接地体来做到。连接用的导线应是相当于截面为4mm2的铜导体。第四十一页，共94页。3.4防静电接地1、控制系统防静电接地应与保护接地共用接地系统。2、电气保护接地线可用作静电接地线。3、不得使用(shǐyòng)电气供电系统的中线作防静电接地第四十二页，共94页。3.5防雷接地1、仪表(yíbiǎo)系统采用等电位接地联结，可以减少雷电伤害和降低干扰。防雷的接地装置由电气专业按规定设置。2、仪表(yíbiǎo)及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用，但不得与独立避雷装置共用接地装置。第四十三页，共94页。3.6控制室仪表接地连接方法1、控制室(集中)安装仪表的自控设备(仪表柜、台、盘、架、箱)内应分类设置保护接地汇流排、信号及屏蔽接地汇流排和本安接地汇流条。2、各仪表设备的保护接地端子和信号及屏蔽接地端子通过各自(gèzì)的接地连线分别接至保护接地汇流排和工作接地汇流排。3、各类接地汇流排经各自(gèzì)的接地分干线分别接至保护接地汇总板和工作接地汇总板。第四十四页，共94页。4、齐纳式安全栅的每个汇流条(安装轨道)可分别用两根接地分干线接到工作接地汇总板。也可由接地分干线于两端(liǎnɡduān)分别串接，再分别接至工作接地汇总板。5、保护接地汇总板和工作接地汇总板经过各自的接地干线接到总接地板。控制室（集中）安装仪表的自控设备内部接地连接图5—11。第四十五页，共94页。图5—11控制室仪表(yíbiǎo)接地连接图第四十六页，共94页。4接地(jiēdì)体的设置

根据实践经验，仪表系统(xìtǒng)的保护接地一般情况下宜和电气专业的接地体共用，不必单独设置接地体。第四十七页，共94页。4.1仪表系统(xìtǒng)接地体的设置仪表系统(xìtǒng)接地体的设置有三种处理方式：①单独设置的仪表系统(xìtǒng)接地体；②厂区电气系统(xìtǒng)接地网；③电气系统(xìtǒng)在不同装置或不同界区分设的接地分配器。第四十八页，共94页。采取何种方式，应根据具体情况决定。下列几种情况应单独设置接地体：①需要单独设置的本质安全仪表系统；②需要单独设置的DCS或计算机系统；③电气系统接地网接地电阻不能满足仪表系统接地的要求时；④土壤电阻率高，接地电阻不能达到(dádào)设计值的场所，例如砂地、岩石或干燥地区；⑤周围环境存在严重的电磁干扰；⑥所选用的仪表对噪声相当敏感，抗干扰要求高，如电磁流量计等；⑦控制室与电力系统接地体距离较远，若共用接地体，会使接地线过长，给施工维护带来不便；⑧单独设置接地体较为经济合理时。第四十九页，共94页。4.2仪表系统单独设置接地体

从抑制干扰的观点，防止电力系统(diànlìxìtǒnɡ)对仪表的干扰，把两个系统的接地完全分开，各自设置接地体，对仪表的防干扰是有利的。但从工程观点看，单独设置接地体比共用接地体投资大，费钢材，占地面积大，安装维护麻烦。控制室仪表接地系统图5—12。第五十页，共94页。第五十一页，共94页。4.3仪表系统与电气专业合用接地装置除上述特殊情况外，一般仪表接地系统可以(kěyǐ)和电力系统共用接地体而不必单独设置。实际工程设计中，电气专业往往把全厂的建筑物（或装置）的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱PE母排、接闪器引下线形成等电位联结，接地体连接成一个统一的接地网，其接地电阻值可达到很小的一个值，这对抑制干扰是很有利的。在这种情况下仪表系统各类接地也应汇接到该接地网的总接地板，实现等电位联结，与电气专业合用接地装置与大地连接。见图5—13第五十二页，共94页。图5—13与电气(diànqì)装置合用接地装置的等电位联结示意图第五十三页，共94页。在有爆炸危险的场所，由于地电位差的存在，当不同接地点的设备意外地直接或间接接触时，可能产生电火花，会引起爆炸。为防止这种情况发生，要求各接地点电位应接近相等。一般，把仪表系统接地和全厂接地网连接起来可以达到这个要求。所以即使仪表系统单独设置接地体，也应该(yīnggāi)把仪表系统的接地体和电力系统的接地体连接起来，以达到电位平衡的目的。第五十四页，共94页。4.4接地体1、接地体的种类接地体（或称为接地极）有两大类，自然接地体和人工接地体。（1）自然接地体自然接地体是指敷设在地下的水管，非可燃液体、气体金属管道(guǎndào)，建筑物和构筑物的地下金属结构，电缆外皮等。（2）人工接地体人工接地体常用钢管、角铁、圆钢、扁钢等制成，其最小尺寸要求见表5—1。第五十五页，共94页。

接地极最小尺寸（mm）圆钢（直径）16角铁40×40×4扁钢宽20厚4钢管内径13壁厚2.5表5—1人工(réngōng)接地体最小尺寸第五十六页，共94页。2、接地(jiēdì)体的选择①在一般土壤中采用角钢接地(jiēdì)体。②在坚实的土壤中采用管形接地(jiēdì)体。第五十七页，共94页。4.5接地装置安装1、对安装的一般要求①电气设备及构架应接地部分，都应该直接与接地体或与其接地干线(gànxiàn)相连接，不允许把几个接地的部分用接地线串联起来，再与接地体连接。②接地线必须用整线，中间不允许有接头。③利用自然接地体时，要采用不少于两根的导体，并在不同地点与接地干线(gànxiàn)相连。④接地装置与接地体的连接要用电焊或气焊，不允许用锡焊。不便焊接时，可用螺钉、铆钉和线夹等连接。⑤接地体应尽量埋在大地冰冻层以下潮湿的土壤中。⑥为了减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不应小于接地体长度的两倍；水平接地体的间距不应小于5m。第五十八页，共94页。2、接地体的埋设①垂直埋设，为了减少气候(qìhòu)对接地电阻的影响，接地体顶端应在地面以下0.5～0.8m处，下端将钢管打扁或削尖，以便打入土中。②水平埋设，埋深0.5～1.0m，可采用环形、放射式、内环外放射式等。埋设接地体时，应先挖一条宽0.6m、深0.6m的地沟。然后再将接地体打入沟内，上端露出沟底0.1～0.2m，以便对接地体上的连接扁钢和接地线进行焊接。焊接好后，经检查认为焊接质量和接地体埋深均合乎要求时，方可将沟填平夯实。为日后测量接地电阻方便，应在适当位置加装接线卡子，以备测量时接用。典型接地装置安装见图5—14（a）和（b）第五十九页，共94页。a）典型的接地体安装1—钢筋(gāngjīn)混凝土接地体井；2—桩顶；3—钢盖板；4—接地体尖（b）典型(diǎnxíng)的多接地体接地网图5—14接地装置安装(ānzhuāng)图第六十页，共94页。3、接地线的安装接地线是接地装置中的另一组成部分，要求它具有良好的电气连接。①一般应采用（钢质扁钢或圆钢）接地线。只有当采用钢质线施工安装困难时，或移动式电气设备和三相四线制照明电缆的接地芯线，才可采用有色金属作人工(réngōng)接地线。②必须有足够截面保证连接可靠及有一定的机械强度。③接地体（线）的连接应采用焊接，焊接必须牢固无虚焊。接至电气设备上的接地线，应用镀锌螺栓连接；有色金属接地线不能采用焊接时，可用螺栓连接。第六十一页，共94页。④接地线与接地体之间的连接应采用焊接或压接，连接应牢固可靠。采用焊接时，扁钢的搭接长度应为宽度(kuāndù)的2倍且至少焊接3个棱边；圆钢的搭接长度应为直径的6倍。采用压接时，应在接地线端加金属夹头与接地体夹牢，夹头与接地体相接触的一面应镀锡，接地体连接夹头的地方应擦拭干净。第六十二页，共94页。5接地(jiēdì)电阻

5.1接地电阻的概念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金属导线的接地线电阻四者之和。1、接地电流和接地短路电流凡从带电体流人地下的电流即属于接地电流。接地电流有正常接地电流和故障接地电流之分。正常接地电流系指正常工作时通过接地装置流人地下，借大地形成工作回路(huílù)的电流；故障接地电流系指系统发生故障时出现的接地电流。第六十三页，共94页。配电系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫做接地短路电流，如接地的380／220V系统的单相接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电流在200A。及以下的，称小接地短路电流系统；接地短路电流大于500A的，称大接地短路电流。2、流散电阻和接地电阻

如图5—15所示，接地电流流人地下以后，是自接地体向四周流散的。这个自接地体向四周流散的电流就叫做流散电流。流散电流在土壤(tǔrǎng)中遇到的全部电阻叫做流散电阻。第六十四页，共94页。如图5—15流散(liúsàn)电流第六十五页，共94页。接地电阻是接地体的流散电阻与接地线的电阻之和。流散电阻包括地体本身(běnshēn)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。接地线的电阻一般很小，可以忽略不计。因此，可以认为流散电阻就是接地电阻。3、接地体的接地电阻计算

接地体的接地电阻计算与接地体的结构尺寸、安装形式、土质有关。

（1）垂直接地极的接地电阻计算

可利用下式计算（图5—16），当l>>d时第六十六页，共94页。

图5—16垂直(chuízhí)接地极的示意图式中RV—垂直接地极的接地电阻，Ω；ρ—土壤电阻率，Ω•m；l—垂直接地极的长度，m；d—接地极用圆钢(yuánɡānɡ)时，圆钢(yuánɡānɡ)的直径，m。第六十七页，共94页。当用不同型式(xínɡshì)钢材时，其等效直径d的取值（图5—17）①钢管(gāngguǎn)d=d1；②扁钢d=b/2；③等边角钢d=0.84b；④不等边角钢图5—17几种型式钢材的计算(jìsuàn)用尺寸第六十八页，共94页。（2）水平接地极的接地电阻(diànzǔ)计算可利用下式计算式中Rh—水平接地极的接地电阻，Q；l—水平接地极的总长度，m；h—水平接地极的埋设(máishè)深度，m；d—水平接地极的直径或等效直径，m；A—水平接地极的形状系数。可采用表5—2所列数值。（5—2）第六十九页，共94页。表5—2水平(shuǐpíng)接地极的形状系数A取值以上所谈的接地电阻，是在低频、电流密度不大的情况下测得的，或用稳态公式计算得出的电阻值。为了降低接地电阻，往往用多根的单一接地体以金属体并联连接(liánjiē)而组成复合接地体或接地体组。第七十页，共94页。

4、接地电阻(diànzǔ)值的分类接地电阻(diànzǔ)值的分为工频接地电阻(diànzǔ)和冲击接地电阻(diànzǔ)。①工频接地电阻(diànzǔ)通常说的接地电阻(diànzǔ)都是对于工频接地电流而言的，按通过接地体的工频交流电流计算出的电阻(diànzǔ)称为工频接地电阻(diànzǔ)。②冲击接地电阻(diànzǔ)当接地装置通过雷电流时，由于雷电流有强烈的冲击性，接地电阻(diànzǔ)发生很大的变化，为了区别起见，这时的接地电阻(diànzǔ)称为冲击接地电阻(diànzǔ)，即防雷接地的接地电阻(diànzǔ)为冲击接地电阻(diànzǔ)。第七十一页，共94页。5.2仪表系统接地电阻的要求仪表系统接地电阻即为电气专业低压配电系统接地装置的接地电阻。从仪表或设备的接地端子到接地极之间的导线与连接点的电阻总和,称为接地连接电阻，仪表及控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的接地连接电阻不应大于1Ω。接地极对地电阻（即流散电阻）与接地连接电阻之和称为接地电阻，仪表及控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的接地电阻不应大于4Ω。这里所采用的接地电阻为工频接地电阻，即按通过接地装置流入大地中的工频电流求得的电阻。第七十二页，共94页。防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用。1、仪表系统的保护接地电阻仪表系统的保护接地电阻值，一般为4Ω，最高不宜超过10Ω。当设置有高灵敏度接地自动报警装置时，如漏电开关，接地电阻值可大于10Ω。PLC主要用于开关量的检测控制，它的输入、输出模块大多具有光电隔离功能，因而接地要求相对比较低。用于模拟量检测控制的DCS系统，接地要求相对比较高。但各家DCS系统制造厂的具体要求也不一样。对于(duìyú)某些仪表及控制系统供货厂商采用不同的接地方式，应坚持要求供货厂商按IEC、ISA、GB等国际标准和国家标准供货及实施工程，这是国际通行原则。第七十三页，共94页。2、本质安全仪表系统的接地电阻(diànzǔ)本质安全仪表系统的接地有的制造厂要求保持独立，以防其他系统偶然发生的过高接地电压影响本安系统的地电位。若仪表系统和电力系统共用接地体时，一般采用电气专业相同的接地电阻(diànzǔ)值，以便于施工。齐纳安全栅接地汇流条至接地极之间的连接电阻(diànzǔ)要求小于1Ω。第七十四页，共94页。5.3接地电阻的测量方法及要求测量接地电阻的方法很多，通常有下列几种。①利用接地电阻测试仪的测量法。②电流表一电压表法。③电流表一电力表法。④电桥法。⑤三点(sāndiǎn)法。⑥用钳型接地测试仪不用辅助线极和不断开测试极导线进行测量。上述测量方法中，以①、②和⑥最普遍采用，这是因为它们都有一定的优点。第七十五页，共94页。(1)利用接地电阻测试仪的测量法的优点如下：1)测试仪本身有自备电源，不需要另外的电源设备。这一点在远离城镇地区或供电不便的情况下进行测量更为便利。2)测试仪便于(biànyú)携带，使用方法简单。测量时，不必经过一番繁复的计算，即可直接从仪器上读出被测接地体的接地电阻值。3)测量所需要的辅助接地体和接地棒，往往与仪器成套供应，而不需另行制作，这样可简化测量的准备工作。4)有许多测试仪还能消除接地棒、辅助接地体的接地电阻，以及外界的杂散电流对测量结果所产生的影响，使测量更为准确。第七十六页，共94页。由于上述许多优点，所以，在测量时如备有接地电阻测试仪，而被测接地体的电阻值又在测试仪的测量范围内，则要求尽量利用接地电阻测试仪来进行测量。不管采用哪一种方法，在测量时都要敷设两组辅助性质的接地体；一组用来测量被测接地体。与零电位间电压的，称为接地棒；另一组用来构成流过被测接地体的电流回路的，称为辅助接地体，如图5—18所示。接地棒和辅助接地体，除与接地电阻测量仪成套供应外，如利用其他测量方法，都需要另外(lìnɡwài)加以制作。第七十七页，共94页。图5—18辅助(fǔzhù)接地体与接地棒第七十八页，共94页。辅助接地体、接地棒与被测接地体三者间的相互位置和距离，对于测量的结果有很大的影响。假如，接地棒与被测接地体间的距离较小时，两者间所测得的电压就会小于真正的电压值。结果使计算所得的接地电阻小于实际的数值。在一般(yībān)情况下，辅助接地体、接地棒与被测接地体三者间的距离如表5一3所示，则测量的结果是相当准确的。第七十九页，共94页。

表5一3被测接地(jiēdì)体、辅助接地(jiēdì)体和接地(jiēdì)棒相互间的距离接地体结构形式最小距离（m）被测接地体辅助接地体dGdGPdPC单一管状单一管状402020多根钢管组成单一管状808020多根钢管组成多根钢管组成808040复杂接地体单一管状5D5D20复杂接地体多根钢管组成5D5D40表中：G—表示(biǎoshì)被测接地体；C—表示(biǎoshì)辅助接地体；P—表示(biǎoshì)接地棒；D—表示(biǎoshì)复杂接地体的对角线第八十页，共94页。为了核查测量所得的电位是否准确，应将接地棒移置三处重复进行测量。如图5—18中A、B、C三点位置，三次所测得的结果相等或相近，则接地棒的位置是正确的。若每次测得的结果相差大，而又不能用辅助接地体检验改正(gǎizhèng)并找出原因时，就只有增大辅助接地体与被测接地体间的距离。接地棒的A、B、C三点间的距离应当这样确定：测量复杂的接地装置时为10～20m，其他接地装置时为3～5m。此三点的位置应同在通过被测接地体与辅助接地体所构成的回路上。测量时，由于有相当大的电流流过辅助接地体，在辅助接地体附近会形成很大的电压降。所以，在辅助接地体30～50m半径的范围内，不能让人及动物进入，以免发生危险和影响测量结果。第八十一页，共94页。为了避免在土壤中发生极化现象而影响测量的结果(jiēguǒ)，测量所需的电源应采用交流，同时，交流电源的频率也应与工业频率相同。不然，由于钢质接地体的电抗会发生变化，测量结果(jiēguǒ)也将会受到一定的影响。测量时所用的导线应当是绝缘导线或电缆。导线的截面应能满足测量的电流的要求。测量工作不宜在雨天或雨后进行，以免影响测量结果(jiēguǒ)的准确性。测量示例：使用接地电阻测试仪测量接地电阻第八十二页，共94页。1．接线方式及要求一般接地电阻测试仪表上有三个接线柱：①“线”（或“火线”）接线柱“L”，在测量时与被测物和大地绝缘的导体部分相接；②“地”接线柱“E”，在测量时与被测物的外壳或其他导体部分相接；③“保护”(或“屏”)接线柱“G”，在测量时与被测物上保护遮蔽环或其他不需测量部分相接。一般测量时只用“线”和“地”两个接线柱，“保护”接线柱只在被测物表面漏电很严重的情况下才使用。2．测量步骤(1)接地极E使电位(diànwèi)探测针P和电流探测针C依直线彼此相距20m，且电位(diànwèi)探测针P插于接地电极E和电流探测针C之间，如图5—19所示。第八十三页，共94页。图5—19测量接地电阻(diànzǔ)的接线第八十四页，共94页。(2)导线将E、P和C连接到仪表相应的端钮。(3)仪表放置在水平位置，检查指针是否指于中心线上，否则可用零位调整器将其调至中心线上。(4)“倍率标度盘”置于最大倍数，慢慢转动(zhuàndòng)发电机的手柄，同时旋动“测量标度盘”，使检流计的指针指于中心线。(5)当检流计的指针接近平衡时，加快发电机摇把的摇速，使其达到120r／min以上，调整“测量标度盘”使指针指于中心线上。(6)如果“测量标度盘”的读数小于1，应将倍率标度置于较小的倍数，再重新调整“测量标度盘”以得到正确读数，并乘以倍率标度的倍数即为所测的接地电阻值。第八十五页，共94页。

6接地线的选择和连接