水泥厂接地系统与信号干扰

2018-03-27曹月仙

四川水泥 2018年3期

曹月仙

（中信重工工程技术有限公司，河南洛阳 471000）

0 引言

自动化仪表、控制设备在水泥厂的安全、稳定运行成为企业不可忽视的问题，而接地系统可靠程度直接关系到这些设备运行的安全性和稳定性。因此，加强对水泥厂接地系统的认识，分析接地系统与信号干扰的原因，从设计阶段入手，从源头做好接地系统的优化，对提高电气接地系统的稳定性和安全性具有重要意义。

1 水泥厂接地系统结构方式

从水泥工业应用角度来看，接地系统的结构主要有三种方式：一是单独接地、二是联合接地、三是等电位联结。目前水泥厂的接地系统这三种接地方式都存在，但在新建项目中，根据规范要求普遍应用等电位联结方式。

单独接地指对需接地的系统分别建立独立接地网，且各接地网之间保持足够的电气距离，如将水泥厂的某建筑物内的防雷接地、电气系统接地、保护接地设置为一个电气接地系统，共用一套接地装置，而将自动化控制系统（DCS分散控制系统、PLC控制系统）单独设置一个接地系统，两个接地系统不互联；联合接地指把所需接地的各系统连接到一个接地网上，使其成为电气相通的统一接地网，并一点接地。如将自动化控制系统内的接地和电气系统接地连接在一起，形成“联合接地”并一点接地；等电位联结是以等电位观点为主体思想的多点连接，即把建筑物内、附近的所有金属物，如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管及其它金属管道、机器基础金属物及其它大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、电力系统的零线、建筑物的接地线统一用电气连接的方法连接起来（焊接或者可靠的导电连接）使整座建筑物成为一个良好的等电位体。

2 接地系统结构方式与信号干扰

随着水泥工业自动化水平的不断提高，大量的弱电子设备应用在水泥厂的电气、控制和仪表系统中，如果各系统使用单独接地系统，设置单独接地网，并按照各子系统中最低的接地电阻值来确定接地网的接地电阻，接地网的耗材及施工投资比较大，且各接地网之间要保持足够的电气距离，以减少耦合干扰，如 DCS控制系统单独接地时，其接地体和电气接地网的电气距离必须大于10米，和防雷接地网的电气距离必须大于 20米，而这一点有时候在施工中不容易做到，造成DCS系统的信号干扰。

由于单独接地的上述缺点，联合接地被应用，联合接地即一点接地，使各系统共用一个共同“地”，联合接地使建筑物的接地系统组成一个笼式均压体，对于直击雷，建筑物内同一层各点电位比较均匀；对于感应雷，笼式均压体和建筑物的框架式结构对外来电磁干扰也具有屏蔽效果；同时联合接地方式接地电阻非常小，不存在各种接地体之间的耦合影响，有利于减少干扰；而且可以节省金属材料，占地少。

从2000年开始我国在各类标准中提出等电位联结。实施等电位联结后，当雷击建筑物时，雷电传输沿垂直的接地引下线成梯度，垂直相邻层金属构架节点上的电位差可能达到上千伏量级，危险极大，但等电位联结将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金属装置、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接，可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷，避免火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。等电位联结还可以将静电电荷收集并传送到接地网，从而消除和防止静电危害。同时等电位联结使电气设备外壳与楼板墙壁电位相等，可以极大地避免电击的伤害。

3 等电位联结实例

在柬埔寨某水泥厂的接地系统设计中，各建筑内的设备接地都按照IEC标准采用等电位联结，等电位联结施工图如图1。

图1 接地系统图

完整的接地系统在施工中一般有两个阶段，分别由两个施工队伍完成，第一阶段由土建施工队伍完成，如基础内的接地线，混凝土柱当中的防雷引下线，预埋接地板及设置人工接地极等，这一部分属隐蔽工程；第二阶段由设备安装队伍来完成，完成设备与接地线的联结。

电气设计人员在收到各专业提供的建筑物功能及设备布置资料后，对照规范要求确定建筑物防雷等级，如建筑物高度大于15米，就必须要求设计防雷接地。最终设计出在土建施工中需要完成的接地线、防雷接地引下线及预留接地板等。接地线是利用建筑桩基承台基础、水平基础梁内不少于2根直径为12mm的钢筋焊接联通组成自然接地体，没有基础地梁的地方采用40X4镀锌扁钢替代连接，形成闭合电气通路。防雷引下线是利用混凝土柱内对角4根直径12mm以上的主筋与自然接地体可靠焊接，直径达不到要求的增加钢筋根数。预埋接地板是根据建筑物内设备的不同，布置区域的不同，就近设置等电位联结预埋板。

在设备安装阶段，安装单位将参考如图1所示的接地系统图，按照设备类型，采用不同的接地线，将各种设备分别与等电位联结板连接，再将等电位联结板与预埋的室内接地板连接，最终完成整个等电位连接系统。