仪表自动化系统防雷与接地
仪表系统防雷工程设计及应用
仪表系统防雷工程设计及应用摘要：介绍了仪表系统防雷等级划分方法，结合高雷区仪表系统的防雷工程设计，从控制室建筑物、现场仪表系统、控制室内仪表系统几个方面阐述了仪表系统防雷工程的设计及应用。
关键词：防雷工程；电涌防护器；接地；雷电防护等级近年来，由于仪表系统遭受雷击或雷电电磁脉冲而造成生产装置、大型机组停车的情况屡有发生。
为保证仪表系统的正常运行，避免或减少雷电袭击导致的直接及间接经济损失，对仪表系统实施适宜的防雷工程是很有必要的。
1仪表系统雷电防护等级划分及防雷工程实施仪表系统雷电防护等级的划分，采用被保护系统的重要程度结合当地年平均雷暴日来分级确定，具体见表1。
被保护系统的社会、经济和安全重要程度主要根据安全等级的评价、事故可能伤亡人数及事故可能造成的经济损失来综合评定。
其分类可以参考SH/T 3164-2012《石油化工仪表系统防雷设计规范》的表3.3来确定。
举例：项目所在地年平均雷暴日53d/a，社会、经济和安全重要程度分类为第二类，因此根据表1综合评估，该项目仪表系统雷电防护等级按一级防护划分。
根据SH/T 3164-2012《石油化工仪表系统防雷设计规范》第5.1.2条，防雷等级为一级的区域和控制室应实施仪表系统防雷工程。
2仪表系统雷电综合防护仪表系统防雷工程是一项系统工程，由多专业配合完成，才能达到仪表系统的有效防护。
IEC1024-1 中提出外部防雷和内部防雷的概念，按此分类主要的雷电防护措施如下：外部雷电防护（直击雷防护）措施包括接闪器、引下线、接地装置等。
其作用是：拦截击向建筑物的雷击，把雷电电流从雷击点直接引入大地泄放。
内部雷电防护（感应雷、反击雷）措施包括等电位连接与接地、屏蔽、合理布线、设置电涌防护器以及采用高抗干扰度的仪表系统等。
以下主要从控制室防直击雷、现场仪表和控制室内仪表系统几方面来介绍仪表系统的防雷设计。
3控制室防直击雷设计控制室的防雷设计主要由建筑和电气专业参照GB50057《建筑物防雷设计规范》及电气专业的有关规范进行设计。
仪表自控系统的接地工程设计
仪表自控系统的接地工程设计文章阐述了仪表自控系统接地的分类及主要原则。
参照相应标准规范，介绍了不同类型接地在工程中的实施方法。
结合工程实际经验，就设计人员在接地工程设计中易出现的错误和注意事项给出了建议。
關键词：仪表接地；等电位连接；屏蔽；抗干扰接地是仪表自控系统工程设计的重要环节，合理的接地系统是仪表自控系统安全可靠运行和操作人员人身安全的保障。
本文从设计人员的角度，通过对国标及行业规范的解读，结合工程经验，对仪表自控系统接地的工程设计方法及注意事项进行了阐述。
1 接地分类仪表自控系统接地按其作用分为安全接地和工作接地两大类。
安全接地用于保护人身安全和设备安全，其包括：保护接地、防静电接地、防雷接地。
工作接地是为了保障仪表及控制系统的正常工作，其包括：回路接地、屏蔽接地和本安接地。
1.1 安全接地保护接地是将用电仪表及设备正常时不带电的金属部分用接地线与大地相连。
当发生某些故障时，会造成这些正常时不带电的金属部分带危险电压，而保护接地线可以将这些危险电压迅速导入大地，避免人员触电和对用电设备造成损害。
此外，保护接地还可以防止静电的积聚。
防静电接地是将带静电物体或有可能产生静电的物体通过接地线与大地相连，防止静电电流窜入仪表及控制系统对人员和设备造成直接伤害和电磁干扰。
防雷接地是将雷电产生的雷电浪涌通过接地线导入大地、防雷接地包含外部防雷接地和内部防雷接地。
外部防雷由电气专业负责，不在本文讨论范围之内。
内部防雷接地包括电缆屏蔽的接地、机柜的屏蔽接地、浪涌保护器的接地等，由自控仪表专业负责。
1.2 工作接地回路接地是指在自动化系统和计算机等电子设备中，非隔离的信号需要建立一个统一的信号参考点并做接地，通常为直流电源的公共端。
屏蔽接地是将电缆的屏蔽层、排扰线、仪表的屏蔽接地端子做接地以消除电磁干扰。
还有一种屏蔽接地指的是控制室建筑物内的钢筋、金属门窗等连接起来，形成一个屏蔽网并接地，这种屏蔽接地由建筑专业负责。
仪表及控制系统接地
仪表及控制系统接地不是一个新的论题，很多问题早有结论，也有正确的设计方法。
但在部分工程技术人员中，仍存在一些模糊概念和疑虑。
接地的作用、接地的分类很多文献都讨论过，由不同的方法可以有不同的分类，都有道理，本文不再讨论。
本文主要讨论接地设计怎么做，为什么。
仪表及控制系统接地的目的主要有两个：一是为人身安全和电气设备的运行，包括保护接地、本安接地、防静电接地和防雷接地等；二是为信号传输和抗干扰的工作接地。
但二者又是相关的，不能截然分开。
关于仪表系统接地，我国目前还没有制定相应的国家标准。
但电气专业关于保护接地、防雷接地的国家标准中的有关规定，是可以参照执行的。
IEC和ISA等国际组织的有关标准提供了很好的参考，特别是信息技术装置功能接地和保护接地通过等电位连接以及合用接地的规定，为设计人员提供了权威的、明确的工程设计依据。
1保护接地保护接地是为人身安全和电气设备安全而设置的接地（也称为安全接地），仪表专业的保护接地与电气专业的保护接地一样，属于低压配电系统接地，因此，应按电气专业的有关标准、规范和方法进行。
例如：GBJ65-83《工业与民用电力装置的接地设计规范》等。
对于低压配电系统接地，电气专业有一系列比较完善的设计、计算、试验、施工及验收的标准规范，对接地系统的各个环节都有较完整的理论、实验和方法，绝不是某个接地电阻值就可以概括的。
仪表专业用电一般来自不间断电源UPS或电气专业的建筑物配电，大体可分为控制室用电和现场仪表用电。
控制室用电一般采用TN-S系统（整个系统中的保护线和中线是分开的）［1］。
现场仪表用电一般采用TT系统（分散接地）。
根据等电位连接原则，仪表用电的保护接地应当是电气接地系统。
不但建筑物内实施等电位连接，石油化工装置一般还采用全装置等电位连接。
接地工程应当按电气专业的标准规范和方法来设计。
有的设计将UPS供电的仪表系统的保护接地分离出来单独设置接地系统，这是不适宜的。
多数UPS 的两路供电中的一路是不经过变压器隔离而直接切换输出的，这就不可能具备单独设置接地系统的条件。
仪表接地规范标准[详]
![仪表接地规范标准[详]](https://img.taocdn.com/s3/m/ed019e8e5727a5e9856a61fa.png)
1 总则1．0．1 本规适用于石油化工企业自动控制工程的仪表、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 执行本规时，尚应符合现行有关标准规的要求。
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、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。
2．0．2 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。
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、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、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的石油化工装置，当控制室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。
仪表接地技术
① 现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图5—3
① 现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。见图5—3
图5—3 信号回路在控制室侧接地示意图
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。
2、屏蔽接地 屏蔽接地的作用是抑制电容性耦合干扰，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，那么备用芯可不接地，穿管多芯电缆备用芯也可不接 地。
图5—7 输入式安全栅原理图
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4～20 mA DC信号，经隔离变压器线性地转换成 4～20 mA DC(或1—5 V DC)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30 V DC，电流不超过30 mA DC，从而保证了危险场所的安全。
2、为使安全栅能在交流电源故障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。
仪表系统的防雷措施
地 系统 、 浪涌防护器 的选择和安装 、 电缆的屏蔽和敷设等设计内容 。
关键 词 ： 仪表系统； 防雷； ； 接地 屏蔽； 浪涌保护器
Ｌｉｈ ｎｎ ｕ ｇ ｒ ｔｃｉｎ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｓｏ ｎ ｔｕ ｎ ｙ ｔｍ ｇ ｔ ｉｇ Ｓ ｒ ｅＰ ｏｅ ｔ ａ ｕ ｅ ｆＩ ｓｒ ｍｅ ｔＳ ｓｅ ｏ
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现场仪表及DCS防雷接地分析
现场仪表及 DCS防雷接地分析摘要：化学工业生产过程中，建立完整的防雷装置对于保持野外仪器的正常运行具有重要意义。
建立现场仪器的定期安全检查系统，改进DCS系统的防雷接地措施，避免雷击；同时，通过系统、全面地保护DCS系统免受雷击、电压分布、接地、屏蔽和测距，可以有效地提高现场设备的寿命和工作效率。
在实际生产过程中，有效提高生产安全，确保生产活动的安全、有序运行，不仅能提高化工企业的生产经营效率，还能有效提高市场运行水平，促进化工行业健康有序的发展，实现化工企业的社会价值。
本文主要分析了现场仪器和DCS防雷用户。
关键词：化工生产；现场仪表；DCS防雷接地引言伴随着我国石化行业的一体化和蓬勃发展，现场仪器得到了广泛应用。
面对化学工业巨大的仪器市场，实地仪器的深度开发和技术创新也在由开发者迅速发展。
而且数字和高度智能的野外仪器引起了广泛的关注。
但是，绝缘差的设备和DCS系统在闪电时很难保持正常运行。
闪电现象一旦出现，就难以有效地抵御闪电产生的超微电流，造成仪器损坏和安全事故。
因此，加强安全管理，提高外地仪器和DCS系统的有效保护，防止闪电型高压电流和有害仪器设备放电造成的瞬时高温，对于提高化学生产的安全性和效益至关重要。
1、DCS系统防雷接地的重要性分析随着当今社会经济的发展，安全生产的概念逐渐被普遍接受。
在化学工业中，石油生产的安全问题逐渐变得更加突出。
随着现场仪器的技术更新及其在化工生产中的广泛应用，其在安全系统中的地位不断提高。
材料科学的飞速发展和电子技术的相继突破也为DCS系统的开发创新提供了有力的技术支持，并逐渐展现了数字化和智能的特点。
现场仪器的电路设计和总体框架进行了集成，并朝着小型和微型仪器的方向发展。
因此，材料要求高，绝缘减少，对闪电的发生造成严重损害。
因此DCS防雷接地系统的不断改进已成为安全生产的必然选择。
2、雷电损害现场仪表主要途径2.1雷电反击直击雷电常常导致潜在的浮动，导致闪电反击，妨碍仪器设备的正常运行。
自动化仪表的接地
浅谈自动化仪表的接地摘要；本文着重介绍了自动化仪表的接地的问题关键词；自动化仪表【中图分类号】ts210.3如今，由于计算机技术的日益成熟，自动化控制已经成为工业生产不可缺少的一部分。
合理准确的接地是保证集散控制系统运行安全可靠，系统网络通信畅通的重要前提。
正确的接地既能抑制外来干扰，又能减小设备对外界的干扰影响。
而错误的接地反而会引入干扰，严重时甚至会导致集散控制系统无法正常工作。
因此接地问题不仅在系统设计时要周密考虑，在工程安装投运时也必须以最合理的方式加以实现。
仪表系统的接地分为保护接地，工作接地、防静电接地和防雷接地等。
保护接地安全接地是将系统中平时不带电的金属部分（机柜外壳，操作台外壳）与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。
原因是系统的供电是强电供电（380v、220v或110v），通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生（如主机电源故障或其他故障）造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心接触到这些带电体，那么就会通过人身形成通路，产生危险。
因此，必须将金属外壳和地之间做良好的连接，使机壳和地等电位。
此外，保护接地还可以防止静电的积聚。
工作接地工作接地是为了使系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设置的接地。
它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其他防爆系统中还有本安接地。
机器逻辑地，也叫主机电源地。
是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5v等电源的输出地。
信号回路接地，如个变送器的负端接地，开关量信号的负端接地等。
屏蔽接地（模拟信号的屏蔽层的接地）。
本安接地，是本安仪表或安全栅的接地。
在一般情况下，仪表系统信号绝大多数是低频信号，假如信号源和仪表两点接地，由于存在地电位差，可能会产生共模干扰，因此在低电平测量仪表中接地的原则，是信号线只应有一点接地且信号线的屏蔽层也只须有一点接地，并且接地端在靠近仪表一侧效果较好，把二次仪表与地绝缘，从而避免形成接地回路，以切断共模干扰电压的漏电途径，使干扰不能进入信号回路中。
浅谈仪表系统接地及安装
浅谈仪表系统接地及安装摘要：仪表系统存在的绝缘强度低，过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等不足之处，严重影响仪表设备的正常控制。
为确保生产装置安全运行，仪表系统的正确接地也很重要，分别介绍了保护接地、工作接地和防雷接地３种仪表系统接地技术，阐述了接地连接方法、接地体的设置、接地连接线的要求，针对仪表系统接地安装应注意的问题作出了具体说明，同时就仪表系统安装质量问题提出了一些参考建议。
关键词：仪表系统；保护接地；工作接地；屏蔽接地；本质安全接1仪表系统接地分类1.1保护接地保护接地，是保证仪表、电气设备及人身安全所需的接地，就是将仪表设备或系统不带电的金属部分与接地体之间做良好的金属连接。
正常情况下，仪表或系统设备的金属外壳和正常不带电的金属部分为防止绝缘部分破坏而带危险电压时都要做保护接地。
如：仪表盘、仪表柜、仪表箱、DCS/PLC的机柜、操作站仪表供电设备、电缆桥架、穿线管、接线盒及铠装电缆的铠装层，以及控制室内的防静电地板。
如果保护接地良好，就可以避免触电事故，当出现某意外事故时，就必然出现较大接地电流，保护接地能大幅降低人身承受的接地电压，因此不会产生设备损坏及电击致命的严重后果。
同样现场仪表桥架、穿线管应每隔30ｍ与已接地的金属构件相连。
一般来讲，使用直流24Ｖ的现场仪表、变送器等无特殊要求的可不作保护接地。
控制室的仪表自控设备、机柜、仪表盘等应单独设置保护接地汇流排，接至厂区电气专业接地网，接地电阻小于4Ω。
1.2信号回路接地信号回路接地一般有2种情况，一种是仪表设备本身结构形成的事实上的信号回路接地。
例如：为减少测量滞后而采取热电偶与金属套焊接在一起的接地型热电偶；另一种是为了达到抑制干扰信号的目的所要求的接地，在保证单点接地情况下，共模干扰可被有效抑制。
为抑制干扰而使信号回路接地，即信号公共端接地。
1.3防雷接地为把雷电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。
仪表防雷是综合防护工程，需要采用多种防护方法和措施，本文不详细赘述。
防雷接地、保护接地、防静电接地常识
防雷接地、保护接地、防静电接地常识防雷接地分为两个概念，一是防雷，防止因雷击而造成损害；二是静电接地，防止静电产生危害。
主要类型一、工厂防雷分为整体结构防雷，就是主厂房防雷，主要基础打接地极、接地带，形成一个接地网，接地电阻小于10欧。
再与主厂房的钢筋或钢构的主体连接。
水泥混凝土屋顶接避雷带或避雷针，墙外地面还得留有接地测试点，钢构应用镀锌扁铁作直接引到屋顶。
二、供电系统接地分为保护接地和工作点接地，保护接地是带电设备外壳接地。
工作点接地指零线接地，接地网做法与避雷接地方式一样，接地电阻小于4欧。
如达不到要求，则应加接地极，条件不好的，应加电解物及（或）更换土壤。
工作接地和保护接地在配电室独立引出，系统可并为一个。
工作方式，如地线和零线分开，也可合为一引到用电系统（或设备）。
接地系统须重复接地。
也有独立分开的方式，TN-S系统。
零地不能再合为一。
三、仪器仪表接地系统。
该系统接地电阻小于1欧，不能与防雷接地连接。
四、防静电接地，如油管等，每隔（弯头）35米就得有一处可靠接地（可系统也可独立），电阻小于30欧。
组成防雷接地装置部分概念：1）雷电接受装置：直接或间接接受雷电的金属杆（接闪器），如避雷针、避雷带（网）、架空地线及避雷器等。
2）引下线：用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。
3）接地线：电气设备、杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的正常情况下不载流的金属导体。
4）接地体（极）：埋入土中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体。
分为垂直接地体和水平接地体。
5）接地装置：接地线和接地体的总称。
6）接地网：由垂直和水平接地体组成的具有泄流和均压作用的网状接地装置。
7）接地电阻：接地体或自然接地体的对地电阻的总和，成为接地装置的接地电阻，其数值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。
同时接地电阻也是恒量接地装置水平的标志。
防雷分类1）第一类：制造、储存火工品等，因火花引起爆炸，造成巨大破坏和人身伤亡；具有0区或20爆炸危险场所的建筑物；具有1区或21区爆炸危险场所。
仪表接地管理规范
仪表接地管理规范仪表及控制系统接地种类有∶ 保护接地、工作接地、本安系统接地、防静电接地和防雷接地。
适用于石油化工企业新建及扩建项目的仪表及自动控制系统工程的仪表、分散型控制系统（DCS）、可编程序控制系统（PLC）、工业控制计算机系统（IPC）、安全仪表系统（SIS）、火灾及可燃气体和有毒气体检测系统（FGS）、过程控制计算机系统（PCCS）等的接地系统设计。
一、仪表保护接地1.供电电压高于 36V 的现场仪表的外壳，仪表盘、柜、箱、支架、底座等正常不带电的金属部分，均应做保护接地。
2.供电电压不高于 36V 的现场仪表开关等，当设计文件无特殊要求时，可不做保护接地。
3.在非爆炸危险区域的金属盘、板上安装的按钮、信号灯、继电器等小型低压电器的金属外壳，当与已接地的金属盘、板接触良好时，可不做保护接地。
4.在建筑物上安装的电缆桥架和电缆导管可重复接地。
5.本质安全电路本身除设计文件有特殊规定外，不应接地。
6.爆炸性气体环境中，非本质安全系统的现场仪表金属外壳、金属保护箱、金属接线箱应实施保护接地，本质安全系统的现场仪表金属外壳、金属保护箱、金属接线箱可不实施保护接地。
7.需要实施保护接地的现场仪表金属外壳、金属保护箱、金属接线箱应就近接到接地网，或连接到已经接地的金属电缆槽、金属保护管、金属铠装层、金属支架、框架、平台、围栏、设备等金属构件上。
二、仪表工作接地和屏蔽接地1.仪表及控制系统应作工作接地，工作接地应包括信号回路接地和屏蔽接地。
2.信号回路的接地点应在显示仪表侧，当采用接地型热电偶和检测元件已接地的仪表时，在显示仪表侧不应再接地。
3、仪表电缆电线的屏蔽层应在控制室仪表盘柜侧接地，同一回路的屏蔽层应有可靠的电气连续性，不应浮空或重复接地。
4、在中间接线箱内，主电缆分屏蔽层应用端子将对应的二次屏蔽层进行连接，不同的屏蔽层应分别连接，不应混接，并应绝缘。
5、工作接地在接到汇总板或网型接地排之前不应与保护接地混接。
自动化仪表接地怎么接？有哪些规范？
■ZORICREATO|卓然天工|为您提供好用可靠的仪表一、接地分类（ 1 ）保护接地保护接地又称安全接地，其主要目的是保护现场人员的人身安全和电气设备安全。
仪表的外露导电部分在正常情况下不带电，但在故障情况下可能带有危险电压，这种接地方式也常见于各类民用电气设备中。
36V 为人体安全电压，在低于 36V 供电的现场仪表，可不做保护接地。
此外，当安装在金属仪表盘、箱、柜上的仪表与已接地的金属仪表盘、箱、柜等设备接触良好时可不做保护接地。
（2） 工作接地工作接地包含仪表信号回路接地和屏蔽接地。
隔离信号可不接地。
隔离信号是指每一处输入或输出信号的电路是对地绝缘并相互隔离的。
非隔离信号通常以直流电源负极为参考点并接地。
仪表工作接地的原则是单点接地，信号回路中不可以出现接地回路，如果一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免接地，则应使用信号隔离器将两者之间构成的回路破坏。
（3） 本安系统接地本安系统的接地主要涉及到安全栅的使用。
安全栅主要分为两类：隔离式安全栅和齐纳式安全栅，其具体区别见：什么是信号隔离器？它有什么作用？采用隔离式安全栅的本质安全系统不需要专门接地，而采用齐纳式安全栅的本质安全系统则应设置接地连接系统，并且对接地电阻有严格要求，一般要求不得超过 1 Ω。
（4） 防静电接地安装 DCS 、 PLC 、 SIS等设备的控制室或管理过程控制仪表的机房，因为对防信号干扰的要求相对更高，可以考虑使用防静电接地来减小信号传输过程中的干扰。
（5） 防雷接地户外高处或易受雷击的仪表会有相应的防雷击措施，需要设置防雷击接地保护。
二、接地方法仪表接地的方法在上述不同接地中均有不同：保护接地中，应保证整个仪表及控制系统的各接地点处于等电势下，同时在有中线的情况下也要确保中线与保护线分离。
工作接地在汇集到总接地板之前不应与保护接地混接，工作接地的连线除接线点外要保证绝缘。
信号隔离接地和信号屏蔽接地要分别布设。
本安系统接地中，仅有齐纳安全栅需要接地，齐纳安全栅的接地电势要求特殊，其接地汇流排或接地导轨必须要与直流电源的负极相连接。
自动化仪表系统防雷的探讨
２ ０ 年 ６月 ６日， ０１ 高压 聚乙 烯装 置 因现 场雷
电电磁脉 冲沿 着 ＩＯ 线路 进 入 控 制 室 ， 坏 了控 ／ 损
制 液 压 系 统 的 Ｐ Ｃ， 使 液 压 系 统 压 力 过 低 造 成 Ｌ 致
（ Ｃ ， Ｌ Ｅ Ｄ、 规 仪 表 ） 的 数 量 也 不 断 增 Ｄ Ｓ Ｐ Ｃ， Ｓ 常 等
考虑 各种影 响 因素 ， 电源 、 从 信号 、 电位 波动等 多 地 方 面隔离可 能 的雷 害源 ， 才能从 根本上减 少或杜绝
事故 的发 生 。
２ 雷 电侵 入 自 动 化 仪 表 系 统 的 途 径 分 析
１９ ９年 ８月 ２ ９ １日 ， 解 装 置 １台 温 度 变 送 器 裂 上 的 防 雷 器 损 坏 ， 度 变 送 器 输 出 中 断 ， 于 温 度 温 由
失控使裂 解炉 温度升 高 ， 导致 联锁停 炉 。
摘要 ： 介绍了雷电对 自动化仪表系统 的危害， 分析 了雷电侵入 自 动化仪表系统 的途径 ， 接闪、 蔽、 从 屏 等电位 连接、 接地 、
电 涌保 护 等方 面提 出 自动 化仪 表 系 统 防 雷 的主 要 措施 。
关 键 词 ：自动化仪表系统 ； 防雷； 接闪 ； 屏蔽； 接地
中图 分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ ２３
乙烯建 成投产 后 ， 多次 出现 因雷 电使 自动化仪 表 系 统失 控 ， 置 停 车 的 事 故 ， 工 艺 生 产 造 成 很 大 装 对
影响 。
经济 损失并不 太大 ， 由此产 生 的间接经 济损失 和 但
影响却 是难 以估计 的 ， 解决 自动化仪 表 系统 防雷 问 题 ， 从“ 头” 要 源 入手 ， 即从设 计 、 案 人手 ， 充分 方 要
仪表控制系统接地方法
防雷、防静电与接地
防雷、防静电与接地1 防雷基础1) 雷击是一种自然现象，它能释放出巨大的能量、具有极强大的破坏能力。
雷电对人参、设备设施的主要方式有：雷击、雷电感应、雷击电磁脉冲。
防雷主要采取以下措施：传导、搭接、接地、分流、屏蔽、躲避。
2) 雷电会导致多种不同形式的危害，没有任何一种办法可以全面防止雷电的危害。
3) 直击雷：是带电云层（雷云）与建筑物构架、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用，危害建筑物、建筑物内电子设备和人。
直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几十kA乃至几百kA，其之所以破坏性很强，主要原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几μs到几百μs）就释放出来，瞬间功率巨大的。
防御直击雷：通常都是充分利用建筑物的基础桩、梁柱等结构钢筋作为引下线和接地装置，采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器，将雷电流接收下来，并通过作引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。
4) 雷电感应：指当雷云来临时地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应，都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，云中的电荷就变成了自由电荷，从而产生出很高的静电电压（感应电压），其过电压幅值可达到几万到几十万伏，这种过电压往往会造成附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线、接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起火灾、爆炸、危及人身安全或对供电系统造成的危害。
另外，在雷电闪击时，由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近就形成了一个很强的感应电磁场，对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，从而产生大量的热而引起火灾。
感应雷虽然没有直接雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。
阻止感应雷的有效手段是屏蔽，将建筑物屋顶、墙体中的钢筋以及金属门窗、引入建筑物、构筑物的金属管道等通通连起来，达到一定的网格距就可以防御雷电感应。
仪表自动化系统防雷及接地
接 地方式（三）
• 接地铜排接至接地网。控制柜内主接地 铜排应使用35mm²铜导线接至接地网。
• 控制柜金属柜体应确保接地。柜门与柜 体用2.5mm²黄绿铜导线跨接。
常见问题
• • • • • 室外变送器无内置或外置防浪涌模块； 带浪涌模块的变送器未有效接地； 防浪涌模块的接地端未接地； 电缆的铠装层未两端接地； 电缆的屏蔽层未接地、或多点接地、或未电气 连通； • 电气柜的接地铜排、柜门未接地； • 控制柜内主接地铜排接至接地网的铜导线截面 积太小。
接 地方式（一）
• 现场仪表内、外置防浪涌模块的接地端 接仪表外壳，确保仪表外壳与接地网连 通，否则用2.5mm²黄绿铜导线接地。 • 柜内所有防浪涌模块的接地端用黄绿铜 导线接至PE接地铜排，或者将防浪涌模 块的金属安装导轨接至PE接地铜排。
接 地方式（二）
• 电缆铠装层在电缆两端（控制室及现场防爆 箱）接地。
• 金属电缆保护管、桥架两端接地。金属保护 管螺纹连接时不能使用绝缘生胶带，金属桥 架不同节间用铜导线跨接。
• 电缆屏蔽层只能在控制室一侧接地，在仪表 侧保持悬空。有转接箱的应确保同一信号回 路的屏蔽层电气连通。屏蔽层如有两点以上 接地，在屏蔽层会有感应电流流过，反而成 为干扰源，因此应避免形成形成多点接地。
接地目的
• 防浪涌模块接地目的是提供泄流通道， 雷击时迅速导通泄放雷电流。防浪涌模 块只有接地后才具备防雷作用。 • 电缆管、金属桥架、铠装层、屏蔽层等 接地后具备良好的屏蔽作用，能大幅减 弱电缆导线因雷电感应而产生的电流电 压，从而保护电气设备免遭雷击损坏。 同时也可避免因电缆绝缘层老化而漏电 伤人。
带内置防浪涌模块的变送器
配外置防浪涌模块的变送器
带浪涌模块的变送器未有效接地
自动化系统安全仪表接地规范
DCS系统接地施工规范和注意要求一、DCS系统接地的基本要求DCS系统接地是为了保证当进入DCS系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时，有效的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。
接地系统能够为DCS提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，并为整个控制系统提供公共信号参考点（即参考零电位）。
当接地系统发生问题时(接地电阻过大，多点接地，接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等)，会造成人员的触电伤害及设备的损坏，据了解，有些DCS系统经常“死机”(或不明原因的“死机”)，大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。
因此，完善、可靠、正确的接地，是DCS系统能够安全、可靠和良好运行的关键。
二、DCS接地分类在一般情况下，DCS控制系统需要两种接地：保护地和工作地（逻辑地、屏蔽地等）。
对于装有安全栅防爆措施的系统如化工行业所用的系统，还要求有本安地。
2.1保护地（CG，Cabinet Grounding）是为了防止设备外壳的静电荷积累、避免造成人身伤害而采取的保护措施。
DCS 系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。
保护地应接至厂区电气专业接地网，接地电阻小于4Ω。
2.2逻辑地也叫机器逻辑地、主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V 等的电源输出地。
如CPU的正负5伏、正负12伏的负端。
需要接入公共接地极。
2.3屏蔽地（AG，Analog Grounding）也叫模拟地，它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉，以提高信号精度。
DCS系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地。
线缆屏蔽层必须一端接地，防止形成闭合回路干扰。
铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。
接入公共接地极。
2.4本安地应独立设置接地系统，接地电阻≤4Ω。
本安地的接地系统应保持独立，与厂区电气地网或其它仪表系统接地网的距离应在5m以上。
三、DCS系统接地方式1 利用电气接地网作为DCS接地网，即与电气接地网共地；2 设DCS系统专用独立的接地网；3 设DCS专用接地网，经接地线、再接至电气接地网。
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• 电缆屏蔽层只能在控制室一侧接地，在仪表 侧保持悬空。有转接箱的应确保同一信号回 路的屏蔽层电气连通。屏蔽层如有两点以上 接地，在屏蔽层会有感应电流流过，反而成 为干扰源，因此应避免形成形成多点接地。
连通； • 电气柜的接地铜排、柜门未接地； • 控制柜内主接地铜排接至接地网的铜导线截面
积太小。
带内置防浪涌模块的变送器
配外置防浪涌模块的变送器
带浪涌模块的变送器未有效接地
连接处有绝 缘缠绕带
电缆铠装层、屏蔽层接地
接地铜排 引至接地网来自电缆铠装 层引至接 地铜排
电缆屏蔽
层引至接 地铜排
电缆铠装层、屏蔽层接地
块 • 无线通讯的天线配置防雷模块
接地目的
• 防浪涌模块接地目的是提供泄流通道， 雷击时迅速导通泄放雷电流。防浪涌模 块只有接地后才具备防雷作用。
• 电缆管、金属桥架、铠装层、屏蔽层等 接地后具备良好的屏蔽作用，能大幅减 弱电缆导线因雷电感应而产生的电流电 压，从而保护电气设备免遭雷击损坏。 同时也可避免因电缆绝缘层老化而漏电 伤人。
接 地方式（一）
• 现场仪表内、外置防浪涌模块的接地端 接仪表外壳，确保仪表外壳与接地网连 通，否则用2.5mm²黄绿铜导线接地。
• 柜内所有防浪涌模块的接地端用黄绿铜 导线接至PE接地铜排，或者将防浪涌模 块的金属安装导轨接至PE接地铜排。
接 地方式（二）
• 电缆铠装层在电缆两端（控制室及现场防爆 箱）接地。
仪表自控防雷及接地
仪表自控防雷接地示意图
仪表自控防雷及接地
一、配置防浪涌模块 二、接地 三、常见问题
配置防雷模块
• 控制柜交流220V电源进线配置防浪涌模 块
• 每路模拟信号（温度、压力、差压、液 位、泄漏报警）配置防浪涌模块
• 每路通讯信号（流量计）防浪涌模块 • 每路视频信号（摄像头）配置防浪涌模
屏蔽层连通， 在现场侧不
接地
铠装层用黄 绿线引出后
接地
谢谢
屏蔽层接至 接地铜排
铠装层用黄 绿线引出后 接至至接地
铜排
接地铜排、柜门接地
接地铜排未 接至接地网
柜门未跨接
接地铜排接地
铜导线截面 积太小
防浪涌模块接地（一）
所有防雷模 块接地端引 至接地铜排
防浪涌模块接地（二）
通讯防雷 模块接地 端未接地
防浪涌模块接地（三）
视频防雷 模块接地 端未接地
现场防爆箱铠装层接地、屏蔽层连通
接 地方式（三）
• 接地铜排接至接地网。控制柜内主接地 铜排应使用35mm²铜导线接至接地网。
• 控制柜金属柜体应确保接地。柜门与柜 体用2.5mm²黄绿铜导线跨接。
常见问题
• 室外变送器无内置或外置防浪涌模块； • 带浪涌模块的变送器未有效接地； • 防浪涌模块的接地端未接地； • 电缆的铠装层未两端接地； • 电缆的屏蔽层未接地、或多点接地、或未电气