接地方案

某化工合成氨工程

联合接地设计初步方案

一、接地概述

接地是保证电气安全最基本的技术措施之一。化工企业在实施安装电气控制系统的过程中，接地是抑制干扰使系统可靠工作的主要方法。在设计和施工安装中如能把接地和屏蔽正确地结合起来使用，可以抑制来自工业现场的大部分干扰，也有利于提高控制系统运行的可靠性。

1、正确的接地方法

接地设计有两个基本目的：消除各电路电流流经公共地线阻抗时所产生的噪声电压和避免磁场与电位差的影响，使其不形成地环路。如果接地方式不好就会形成环路，造成噪声耦合。正确接地是重要而又复杂的问题，理想的情况是一个系统的所有接地点与大地之间阻抗为零，但这是不可能做到的。实际接地中总存在着连接阻抗和分散电容，所以如果地线不佳或接地点不当，都会影响接地质量。为保证接地质量，一般接地过程中要求如下：

（1）接地电阻在要求的范围内。对于由PLC组成的控制系统一般应小于4Ω。

（2）接地系统要保证有足够的机械强度。

（3）接地系统要经防腐处理，能耐腐蚀。

（4）在整个化工厂中，控制系统要单独设计接地。

在上述要求中，后3条只要按规定设计、施工就可满足要求。关

键是第1条的接地电阻。降低电阻的主要方法是增加接地棒数量并同时设法降低地面的固有电阻ρ。在埋设接地棒的施工中，如果在接地棒周围施放低阻回填料，可大大降低接地电阻。另外，尽量减少接地导线长度以降低接地线的阻抗。

2、各种不同接地的处理

除了正确进行接地设计、安装,还要正确进行各种不同信号的接地处理。

（1）控制系统宜采用一点接地。一般情况下,高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。在低频电路中，布线和元件间的电感并不是什么大问题，然而接地形成的环路的干扰影响很大，因此，常以一点作为接地点；但一点接地不适用于高频，因为高频时，地线上具有电感因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦合。一般来说，频率在1MHz以下,可用一点接地；高于10MHz时，采用多点接地；在1～10MHz之间可用一点接地，也可用多点接地。

（2）交流电源地与信号地不能共用。由于在一段电源地线的两点间会有数mV甚至几V电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常重要的干扰源，因此必须加以隔离和防止。

（3）浮地与接地的比较。全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来，这种方法简单，但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。这种方法具有一定的抗干扰能力，但一旦绝缘下降就会带来干扰。还有一种方法，就是将机壳接地，其余部分浮空。这种方法抗干扰能力强，安全可靠，但实现起来比较复杂。

（4）模拟地。模拟地的接法十分重要。为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮技术。对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。

（5）屏蔽地。在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。根据屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一样。电场屏蔽解决分布电容问题，一般接大地；电磁场屏蔽主要避免雷达、电台等高频电磁场辐射干扰。利用低阻金属材料高导流而制成，可接大地。磁场屏蔽用以防磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应，其屏蔽方法是用高导磁材料使磁路闭合，一般接大地为好。当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地。如果电缆的屏蔽层地点有一个以上时，将产生噪声电流，形成噪声干扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与系统中接地的放大器相连时，输入端的屏蔽应接至放大器的公共端；相反，当接地的信号源与系统中不接地的放大器相连时，放大器的输入端也应接到信号源的公共端。

对于电气系统的接地，要按接地的要求和目的分类，不能将不同类接地简单地、任意地连接在一起，而是要分成若干独立的接地子系统，每个子系统都有其共同的接地点或接地干线，最后才连接在一起，实行总接地。

对一个好的接地系统而，除了具有较低的接地电阻值之外，长效稳定显得更为重要。对于化工企业而言，由于其生产过程的特殊性，可能会产生许多具有强腐蚀性的气体或液体，给接地装置造成许多不

利影响。因此，选用导电性能良好，抗腐蚀性能优异的接地产品显得尤为重要。

理论和实践都表明，接地体的几何尺寸和形状一定时，其接地电阻值与其周围的土壤电阻率成正比，而土壤电阻率与土壤的结构，土壤中所含水分的多少和相态、盐分的类型和数量，溶解度等有关。因此，传统的接地系统的接地电阻受许多不确定因素的影响（如导体腐蚀、接地体与土壤的接触压力、周围土壤的密实度、湿度、电解质含量等）。由于上述因素始终存在较大的变动范围，因此传统接地系统很难保证接地电阻值的稳定，尤其是在恶劣的土壤条件下，更难满足设计要求。

为满足设计要求，接地系统的金属材料已经出现的有不锈钢、铜包钢（包括电镀铜、电镀铜等）和纯铜材的。不锈钢的防腐较钢材好，但是在埋地环境中依然会多多少少的锈蚀，以不锈钢为主体的接地系统不宜在腐蚀性严重的环境中使用。表面处理过的铜是很好的抗锈蚀材料，铜包钢是铜-钢复合材料，钢材表面覆盖铜，可以节约大量的贵金属—铜材。套管法或电镀法生产，表面铜层的厚度从0.01mm到0.50mm，厚度越厚防腐效果越好。纯铜材料防腐性能最好，但是要耗用大量的贵金属，在性能要求较高的工程中使用。由于接地系统大多向垂直方向伸展，所以接地面积大多要求很小，可以满足地形严重局限的工程需要。

目前国内许多设计部门、施工单往往习惯以钢材作为接地导体的第一选择，这和仍然沿用当时制定的，受到各种因素影响的规范标准；

考虑经济核算等因素有关。而在国外却已普遍采用铜材作为接地导体。从导电性能，抗腐蚀性能等各个方面考虑，接地导体选用铜材的优越性毋容质疑，可能唯一需要说明的就是在经济上的成本核算了。的确，一次性成本的投入二者相差较大，但我们应该考虑到由于接地系统的不完善所造成高科技高精密的计算机、仪器仪表、设备设施的损坏造成的直接或间接损失；对失去作用的接地系统改造再次投入的成本，如此计算得出的结论应该是非常明了的。所以综合考虑接地系统导体采用铜材应该还是首选。同时，国外的相关规范或标准对接地系统导体的描述时也都针对了铜材。随着经济的发展，目前在国内的外资投资项目如芯片制造行厂房施工以及国家重点工程重大项目如核电站建造在接地系统上导体材料都明确要求必须选用铜材以达到较高的要求，选用铜材作为接地导体已逐渐被人们所接受。

二、接地方案初步设计

在本项目中，由于各种设备的具体要求，现场布置情况不详，尚无法给出针对具体设备的接地施工方案。但对整个厂区的联合接地而言，根据相关标准，其接地电阻值要求小于1Ω。为此，可采用分期建设的方式进行联合接地网设计。即，首先在厂区适当位置建设一条接地主干网，然后再根据具体设备的要求进行其他子网的建设。子网再与主干网连接构成联合地网。

以下为主干网初步要求：

1、安全、长效、稳定；