独立接地与共用接地

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7.3 共用接地
所谓共用接地就是把几个设备系统汇集在一起，连接到设置在 一个或几个地点的共用接地电极上的接地。其中，有连接接地线或 把接地线汇集到一点。所以，在评价共用接地时，应该把接地作为 系统来考虑。
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7.3.1 共用接地的优点
1）接地线少，接地系统简单，维修检查容易；
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7.2 独立接地
DCS系统采用了计算机等数字电路技术，各部分电路需要有统
一的工作基准电压。即该工作基准电压起到建立一个统一的信号参
考点的作用。如几部分电路没有统一的工作基准电压，就会造成系 统工作异常。 理想的独立接地应该是那样，如果有接地极，其中一个电极中不 论怎流过电流，对另一个接地电极就不应该发生电位上升的情况。
2）将各个接地电极并联连接，此时比独立接地的总电阻低。如果利 用建筑结构体，因接地电阻非常小，更能显示出共用接地的优点；
3）即使有一个接地极失效，其它电极也能补充，提高了接地的可靠 性；
4）因为可以减少接地电极的总数，节省设备施工的费用；
5）如在爆炸危险场所，因电气设备故障或雷击会形成建筑物不同部位地电 位差的存在，这时如意外地连接不同地点的设备会产生电火花引起爆炸或 损坏设备，无法保障人身和控制系统的安全。如采用共用接地系统，由于 实现了等电位连接，建筑物各处均为等电位，从而就可减小或避免这种危 险的发生。
6）由于建筑物各处均为等电位，减小了进入控制系统电子线路的共模干扰。
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7.3.2 共用接地存在的一个问题
发生接地 电流的设备
I1R1
I1
I2
I2R2
R1
源自文库
R2
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共用接地存在的一个主要问题就是电位上升而波及的危险。 在共用接地的场合，如果在共有接地设备中有一个发生接地电 流，就会流入大地。这时因各个接地电极总是有些接地电阻，就会 使接地点的电位上升。如果是独立接地，由接地电极引起的电位上 升仅限于本身而不波及它极（这是理想的接地）。而如图所示共用 接地，由接地电流引起的电位上升会波及到共用接地的全部设备。
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3）保证整个DCS系统的所有接地点都在同一个共用接地网上 在石油化工企业里，有许多高的金属塔器是直接利用金属塔器 的金属壁作引下线的，而金属塔器上又有许多测量元件和变送器， 高的金属塔器一当遭到雷击，由于强大的雷电流通过金属塔的接地 装置，使位于金属塔上的变送器随整个塔产生电位浮动，相对于DCS 系统之间会产生很大的地电位差，随即会产生闪络（反击）使变送 器、DCS损坏。 为了防止产生反击（反击的原理见后图），应把避雷针和DCS的 接地装置都连接到共用接地网上。
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所以在实施共用接地的场合，对于因共用接地而连接的全部设 备必须要考虑发生的接地电流的性质以及电位上升给系统带来的影 响。 接地电流的性质包括接地电流的大小和波形、持续时间的长短 以及发生的概率。例如，由直击雷在外部避雷装置的接地系统上可 以产生的电流很大（如200kA），频率也很高（高至1MHz），但持续 时间很短(μ s级)。 又如在设备电路和大地之间有大电容滤波器，会有相当大的位 移电流流向大地。 如果大电流高电压的工频用电设备，会有漏电流长时间地流向 大地等等。 下面就该问题提出几个解决问题的方法。
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7.1 接地方式的形态
如果有几个并存的系统或设备需要接地时，接地的方式可以有 如下图所示的四种形态：
1)各个设备独立接地
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2）将独立接地的接地线连接在一起
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3）共用接地
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4）将接地线连接到共用接地网上
第一种为独立接地,后三种均为共用接地.
剂，其降阻有效率可在60%～90%之间。
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2）保持离大的接地电流系统的接地点有一定的距离 在共用接地网上建筑物避雷针的接地点和DCS的接地点，沿地下 接地体的长度必须大于15米。即经过15米的距离，一般能沿接地体 传播的雷电过电压衰减到不足以危及设备的绝缘。土壤的电阻率愈 低，该距离就愈小。 在共用接地网上大电流、高电压的用电设备的接地点和DCS的接 地点，沿地下接地体的长度必须大于10米。
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7.3.3 如何解决共用接地系统的电位上升
1）降低共用接地系统的接地电阻 如果共用接地系统的接地电阻很低，那么电位上升波及的危险 不会有太大的问题。由接地网的接地电阻的简易公式可知：
0.5 R ( ) S
要降低共用接地系统的接地电阻，一可增加地网总面积S，二可 降低土壤的电阻率ρ 。 如果要把某共用接地网的接地电阻减小到原来的二分之一，则要 将接地网面积增加到原来的四倍，这在工程现场几乎是不可能的事。 所以更多的是通过采用降阻剂来实现。如选用稀土防雷防腐降阻
独立接地和共用接地
Independent earthing and common earthing
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独立接地和共用接地
在许多信息、控制系统需要接地的场合，应该是独 立接地还是共用接地，这个问题至今还在争论，似乎没
有完全解决。本章对有关独立接地与共用接地的特点以
及对它们的评价作一介绍。
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独立接地的间隔距离（m）
电位上升的容许值Δ V 2.5V
63 318 637
接地电流I （A ）
10 50 100
25V
6 32 64
50V
3 16 32
注：本表相对于电阻率为ρ =100Ω ·m。
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如果大地的电阻率很高，即使接地电流很小，间隔距离也会增 大。
由表所知，在实施独立接地时，必须采取大的电极间隔。在有 限的场地内如有多个接地系统时，要找到足够的接地施工的空间是 很困难的。
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V
I
电位分布
电位上升 Δ V≈0
接地极
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当然，在工程中只要把电位上升限制在一定范围内，就可以看成是相 互独立的。 此时的接地极其间距决定以下三个重要因素： 1）发生的接地电流的波形和其最大值； 2）电位上升的容许值； 3）该地点的大地的电阻率。
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在这里介绍以棒状接地极（半径为7mm,c长度为3m）为例，研究 因工频接地电流I产生的电位上升（Δ V）与间隔距离S的关系。表 为有工频接地电流流入A电极时，计算出B电极发生电位上升到容 许值Δ V的间隔距离。
V I S
电位上升 Δ V≈0
电位分布
接地极
A
B
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