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[干货]自动化系统接地的概念作用和分类大多数的干扰源于接地不好

2022-06-28 0人读过

众所周知,“接地”对自动化系统来讲,是一个非常重要的概念。一个干净的“地”,将为自动化系统的正常工作提供有力的保障,而正确的接地方式,也是保障系统正常工作的必要条件。不同的自动化设备,都应该提供可以接地的“接地端”,并且应该提供正确的接地方式。这里将为广大使用产品的用户在设备接地方面提供一些具体信息和参考。接地相关的概念1、地地指的是一个零电位、零阻抗的实体。任何电流再其中流过时,均不会产生压降。当然这是理想状态,也是不存在的,因此实际上往往把大地当初系统的“地”。但严格意义上讲,“地”应该指的是“参考地”,即系统(设备)中一个公共参考电位点。2、参考地理想的参考地可以为系统(设备)中的任何信号提供公共的参考电位,并且各个接地点之间不存在电势差。理想的参考地并不存在,实际应用中可以将一块金属板(例如柜内的安装背板、接地铜排甚至是柜体的金属框架等)当做参考地。3、地电位以大地可以认为是一个电阻非常低、电容量非常大的物件,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变,常被作为电气系统中的参考地来使用。实际应用中,与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极,通常采用圆钢或角钢,也可采用铜棒或铜板。当流入地中的电流通过接地极向大地作半球形散开时,在距单根接地极或碰地处20米以外的地方,实际已经没有什么电阻存在,该处的点位已趋近于零。因此通常可以认为地电位为零。4、接地将系统或装置的某一部分经接地线连接到接地极称为接地。连接到接地极的导线称为接地线。接地极与接地线合称为接地装置。若干接地体在大地中互相连接则组成接地。接地线又可分为接地干线和接地支线。按规定,接地干线应采用不少于两根导体在不同地点与接地连接。电力系统中接地的点一般是中性点。装置的接地部分为外露导电部分,它是装置中能被触及的导电部分,装置的接地部分正常时不带电,故障情况下可能带电。接地的作用接地的作用主要是:防止人身遭受电击;防止设备和线路遭受损坏;预防火灾;防止雷击;防止静电损害和保障系统正常运行。接地的种类接地是为保证电气设备正常工作和人身安全而采取的一种安全措施,是通过金属导线与接地装置连接,而接地装置将电气设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下,从而避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故来实现的。不同的接地系统所起到的作用也是不一样的。在自动化现场,我们把接地分为保护接地、工作接地、屏蔽接地以及防雷接地等。①保护接地将电气设备的金属外壳(正常情况下不带电)用导线与接地体连接起来的一种保护接线方式,防止在设备绝缘损坏或意外情况下金属外壳带电时可能引起的强电流通过人体,用以保证人身安全。一般要求保护接地电阻值应小于4ω。②工作接地为了加以区别,这里将工作地分为交流工作地和直流工作地。一般要求工作接地电阻值应小于4ω。交流工作接地主要是指变压器中性点或中性线(n线)接地。一般情况下,交流工作地(n)不与其他接地相连接;直流工作地指的是为了保证系统正常工作,对于直流电源以及设备提供的一个稳定的基准电位。③屏蔽接地为了防止外部电磁场干扰,在屏蔽体与地或干扰源的金属壳体之间所做的电气连接称为屏蔽接地。一般要求屏蔽接地电阻值应小于4欧姆。④防雷接地顾名思义,主要是防止雷击而造成损害。工厂防雷一般为了整体结构防雷,就是主厂房防雷,主要基础安装接地极、接地带,形成一个接地,接地电阻小于10欧姆,再与主厂房的钢筋或钢结构的主体连接。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。一般要求屏蔽接地电阻应小于10ω。1.2 接地原理1.2.1 低压系统的接地型式 低压系统接地型式可以分为tn、tt、it等3种。 其中第 1 个字母(t或i)指电源系统对地的关系,表示如下: t——某点对地直接连接;i——所有的带电部分与地隔离或某点通过高阻抗接地。 第 2 个字母(n或t)指装置的外露可导电部分对地的关系,表示如下: t——外露可导电部分与地直接做电气连接,它与系统电源的任何一点的接地无任何连接; n——外露可导电部分与电源系统的接地点直接做电气连接(在交流系统中,电源系统的接地点通常是中性点,或者如果没有可连接的中性点,则与一个相导体连接)。 而后续的字母(s或c等)则表示n 与 pe 的配置,表示如下: s——将与 n 或被接地的导体(在交流系统中是被接地的相导体)分离的导体作为 pe; c— —n 和 pe 功能合并在一根导体中(pen)。 1. tn 系统 可分为单电源系统和多电源系统,应分别符合下列要求: (1) 单电源系统tn 电源系统在电源处应有一点直接接地,装置的外露可导电部分应经 pe接到接地点。tn 系统可按 n 和 pe 的配置,可分为下列类型: 1) tns 系统,整个系统应全部采用单独的 pe,装置的 pe 也可另外增设接地,如图 ~图所示。

图 全系统将n与pe分开的tn-s系统

图全系统将被接地的相导体与 pe 分开的 tns 系统

图 全系统采用接地的 pe 和未配出 n 的 tns 系统 2) tncs 系统,系统中的一部分,n 的功能和 pe 的功能,应合并在一根导体中(图 ~图)。图 中装置的 pen 或 pe 导体可另外增设接地。图 中对配电系统的 pen 和装置的 pe 导体也可另外增设接地。

图 在装置非受电点的某处将 pen 分离成 pe 和 n 的 3 相 4 线制的 tncs 系

图 在装置的受电点将 pen 分离成 pe 和 n 的 3 相 4 线制的 tncs 系统 其中,受电点指的是客户受电装置所处的位置。为接受供电供给的电力,并能对电力进行有效变换、分配和控制的电气设备,如高压客户的一次变电站或变压器台,开关站,低压客户的配电室、配电屏等,都可称为用电户的受电装置。另外,需要注意的是,pe和n一旦分开,就不能再重新合并。

图 在装置的受电点将 pen 分离成 pe 和 n 的单相 2 线制的 tncs 系统3) tnc 系统,在全系统中,n 的功能和 pe 的功能,应合并在一根导体中(图 )。装置的 pen 也可另外增设接地。

图 全系统采用将 n 的功能和 pe 的功能合并于一根导体的 tnc 系统(2) 而对于具有多电源的 tn 系统,应避免工作电流流过不期望的路径。 对于具有多电源的 tn 系统(图 )和对用电设备采用单独的 pe 和 n 的多电源 tncs 系统(图 ),应符合下列要求:

不应在变压器的中性点或发电机的星形点直接对地连接;

变压器的中性点或发电机的星形点之间相互连接的导体应绝缘,且不得将其与用电设备连接;

电源中性点间相互连接的导体与 pe 之间,应只一点连接,并应设置在总配电屏内;

对装置的 pe 可另外增设接地;

pe 的标志,应符合现行国家标准《人机界面标志标识的基本和安全规则 导体的颜色或数字标识》

系统的任何扩展,应确保防护措施的正常功能不受影响。

图 对用电设备采用单独的 pe 和 n 的多电源 tncs 系统对用电设备采用单独的 pe 和 n 的多电源 tncs 系统,仅有 2 相负荷和 3 相负荷的情况下(图 ),在相导体之间,无需配出 n,pe 宜多处接地。

图 给 2 相或 3 相负荷供电的全系统内只有 pe 没有 n 的多电源 tn 系统2. tt 系统 应只有一点直接接地,装置的外露可导电部分应接到在电气上独立于电源系统接地的接地极上(图 和图 )。对装置的 pe 可另外增设接地。

图 全部装置都采用分开的中性导体和保护导体的 tt 系统

图全部装置都具有接地的保护导体,但不配出中性导体的 tt 系统tt系统图与tn系统的图的差别,在于设备所连接的pe与电源侧提供的pe是分开的。3. it 电源系统 所有带电部分应与地隔离,或某一点通过阻抗接地。电气装置的外露可导电部分,应被单独地或集中地接地,也可按国家标准《建筑物电气装置 第 部分:安全防护-电击防护》gb 16895.212004 的第 413.1.5 条的规定,接到系统的接地上(图 和图 )。对装置的pe 可另外增设接地,并应符合下列要求:

该系统可经足够高的阻抗接地;

可配出 n,也可不配出 n。

图将所有的外露可导电部分采用 pe 相连后集中接地的 it 系统

图将外露可导电部分分组接地或独立接地的 it 系统

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