发表于:2006-06-29 12:23:00
30楼
石油化工仪表接地设计规范
SH3083—1997
中国石油化工总公司1997—05—30发布 1998—01—01实施
1 总则
1.0.1 本规范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。
本规范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 执行本规范时,尚应符合现行有关标准规范的要求。
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内的石油化工装置,当控制室内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。
4.0.2 在强雷击区室外架空敷设且不在金属电缆槽内或穿管的多芯电缆,其备用芯宜作防雷接地。
5 接地连接方式和接地电阻要求
5.0。1 仪表、PLC、DCS、计算机系统等电子设备的保护接地,应接至厂区电气系统接地网,接地电阻小于4Ω。
5.0.2 仪表、PLC、DCS、计算机系统等电子设备的工作接地(信号回路接地、屏蔽接地),可按以下两种方式进行:
5.0.2.1 当厂区电气系统接地网接地电阻值小于4Ω,且能满足仪表系统的要求而仪表制造厂又无特殊要求时,可直接接至厂区电气系统接地网;
5.0.2.2 当厂区电气系统接地网接地电阻值较大或仪表制造厂有特殊要求时,应独立设置仪表接地系统,接地电阻应小于4Ω(或按仪表制造厂要求确定)。
5.0.3 一般情况下,仪表回路和系统,应只有一个信号回路接地点。当使用变压器耦合型隔离器或光电耦合型隔离器时,在隔离器两侧也可分别设置信号回路接地点。
5.0.4 传送信号用导线的屏蔽层,应在仪表盘(柜)的接地端子或接地汇流排处接地,不应浮空或重复接地。
5.0.5 本质安全仪表系统的齐纳型安全栅接地系统,宜独立设置,接地电阻应小于1Ω。本质安全仪表系统的接地极宜保持独立,且与厂区电气系统接地网或其他仪表系统接地网之间的距离,不宜小于5.0m。
5.0.6 控制室侧的仪表系统防雷(电涌保护器)接地,如现有仪表系统的接地电阻值不大于1Ω时,可与仪表的保护接地、工作接地共用接地极;否则应独立设置接地系统,使仪表系统防雷(电涌保护器)接地的接地电阻值不大于1Ω。
5.0.7 现场变送器的防雷(电涌保护器)接地,可采用将仪表本体连接到已接地的金属电缆穿线管等方法实现。
6 接地体的设置
6.0.1 当电气系统接地网符合本规范的要求时,仪表系统不应单独设置接地体。
6.0.2 下列情况,应单独设置仪表系统接地体:
6.0.2.1 需要单独设置的本质安全仪表系统;
6.0.2.2 需要单独设置的DCS或计算机系统;
6.0.2.3 电气系统接地网接地电阻不能满足仪表系统接地要求时;
6.0.2.4 仪表系统对噪声敏感,抗干扰要求高时;
6.0.2.5 单独设置接地体较为经济、合理时。
7 接地连线及连接要求
7.0.1 仪表系统的接地连线,应采用多股铜芯绝缘电线或电缆。
7.0.2 仪表系统的接地连接,应根据不同要求分别接至下列设施:
7.0.2.1 单独设置的仪表系统接地体;
7.0.2.2 厂区电气系统接地网;
7.0.2.3 电气系统在不同装置或不同界区分设的接地分配器。
7.0.3 个别现场仪表、电缆接线盒等的保护接地连接,可就近接至已接地的金属构件或金属管道,但不得接至输送可燃性物质的金属管道。利用以上设施作接地连接时,应保证其接地的连续性可靠性,且应满足仪表系统接地电阻的要求。
7.0.4 接地连线的截面,可根据接地电阻值的要求及连接仪表的数量和接地连线的长度按表7.0.4选用。
表7.0.4 接地连线的截面(mm2)
用途 导线截面
接地支线 1~2.5
接地分干线 4~25
接地总干线 16~100
7.0.5 仪表盘、仪表柜、控制柜上需要接地的仪表,应连接到接地端子或接地汇流排。接地汇流排可采用25mm×6mm铜条制作,应设置绝缘支架支撑。
7.0.6 仪表盘、仪表柜、控制柜内的接地端子或接地汇流排,经各自的接地分干线连接至接地连接板,再由接地总干线与接地体连接。各汇流排、分干线应彼此绝缘。
7.0.7 接地连接板应采用铜板制作,且应采用绝缘支架固定。
7.0.8 接地支线的连接、接地分干线的连接、接地总干线与接地连接板之间的连接,应设置铜制接线片,并采用铜制紧固件固定。
7.0.9 各类接地连线中,严禁接入开关或熔断器。
7.0.10 仪表系统接地点的位置,应有明显的标志,接地连线应为绿色。
附录A 用词说明
本规范条文中要求严格程度的用词,在执行时按下述说明区别对待:
A,0.1 表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”
反面词采用“严禁”。
A.0.2 表示严格,在正常情况下应这样做的用词:
正面词采用“应”;
反面词采用“不应”或“不得”。
A.0.3 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用“宜”或“可”
反面词采用“不宜”
附加说明
本规范主编单位、参编单位和主要起草人名单
主编单位:上海金山石油化工设计院
参编单位:上海高桥石油化工设计院
主要起草人:沈加明
条文说明
1 总则
1.0.1 防静电接地设计是大型操作控制室、DCS机房、计算机机房设计中的一个必要内容。自控专业应根据控制室、机房的建筑设计以及控制室、机房中自控设备的要求,考虑防静电接地的必要性,然后向电气专业提出相应的条件。
2 保护接地
2.0.2 对于安全电压值的规定,各国并不完全相同。我国习惯采用36V和12V,国外有的规定为50V和25V,日本有的公司规定60V以下的用电仪表可以不作保护接地。本规范中规定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。
3 工作接地
3.0.4 在仪表系统中,传输各类信号时,为了减少噪声的干扰,大量使用屏蔽电缆。当信号源没有接地时,屏蔽电缆应在控制室侧接地;当信号源本身接地时,如接地热电偶、氧化还原电极、PH值电极等,屏蔽电缆应在现场信号源侧接地。
3.0.5 在本质安全仪表系统中需要本安接地的是本安关联设备,如分流二级管的负极、安全保护器的接地端子等,如需要独立设置本安仪表接地体时,其接地电阻值应符合仪表制造厂的要求。
4 仪表系统防雷接地
4.0.1 为了增强仪表控制系统的防雷效果,保护现场仪表、DCS及PLC的I/O卡件在遭受雷击时免遭损坏,可在现场变送器上和控制室现场电缆引入处加装浪涌保护器。浪涌保护器能将雷击时几十微秒内产生的感应电流、感应电压引入大地,以免损坏敏感的电子部件。
5 接地连接方式和接地电阻要求
5.0.2 PLC、DCS的良好接地是保证它们能正常工作的必要条件之一。PLC主要用于开关量的检测控制,它的输入、输出模块大多具有光电隔离功能,因而接地要求相对比较低,用于模拟量检测控制的DCS系统,它的接地要求相对比较高。但各家DCS系统制造厂的具体要求也不一样,现根据收集到的资料,把几种主要的DCS系统的接地要求用表5表示。
5.0.3 当信号回路多点接地时,由于地电位的不同,会在信号传输中引起误差。但也有一些信号回路不接地的“浮动工作地”系统。
5.0.4 本质安全仪表系统的接地有的制造厂要求保持独立,以防止其它系统偶然发生的过高接地电压影响本安系统的地电位。
表5 某些DCS系统的接地要求
DCS系统牌号 制造厂 接地电阻 附 注
CENTUM 日本横河 <10Ω 独立设置接地体
TELEPERM 德国西门子 <5Ω 独立设置接地体与保护地分开
I/A 美国福克斯波罗 用于发电厂<1Ω用于其它厂<5Ω 可独立设置接地体也可与厂区地合用
RS3 美国罗斯蒙特 用于发电厂<1Ω用于其它厂<5Ω 可独立设置接地体也可与厂区地合用
TDC3000 美国霍尼伟尔 <5Ω 设三个独立的接地系统:(1)交流与避雷地(2)数据公路与主参考地(3)与之相连的非TDC 3000计算机参考地
PROVOK 美国费雪尔 1~3Ω 可与厂区地合用
6 接地体的设置
6.0.2 当仪表系统单独设置接地体时,可以参照图6—1来实施;也可如图6—2用接地网干线把多个接地体连接成网,以降低接地电阻值。图6—3表示了一个装置仪表系统接地的示意。
7 接地连线及连接要求
7.0.1 本条根据近年来的实践经验,规定仪表系统的接地连线应使用多股铜芯绝缘电线或电缆,不允许再使用裸导体或钢材,这对保证接地系统的质量,提高接地连接的连续性和可靠性有较大的好处。
7.0.2 本条中仪表系统的接地连线,除可引向单独设置的仪表系统接地体、厂区电气系统接地网以外,还可根据近期引进装置的经验,引向电气系统在不同装置或不同界区分设的接地分配器。这需要在设计过程中向电气专业提出条件,由电气专业负责进行全面规划和设计。设置接地分配器后,施工方便,并能提高接地系统的可靠性。
7.0.4 仪表系统的接地电流通常较小,因此接地连线不需要进行载流量的计算,仅需考虑机械强度和电阻值。在本条中对接地支线、接地分干线、接地总干线的截面,根据国内外有关资料,给出了一定的选用范围。
现今的接地,接零系统多采用国际电工委员会(IEC)规定的标准。按IEC规定,低压 配电接地,接零系统分有IT、TT、TN三种基本形式:在TN形式中又分有TN—C、TN—S 和TN—C—S三种派生形式: 其形式划分的第1个字母反映电源中性点接地状态; T——表示电源中性点工作接地; I——表示电源中性点没有工作接地(或采用阻抗接地); 形式的第2个字母反映负载侧的接地状态; T——表示负载保护接地,但与系统接地相互独立; N——表示负载保护接零,与系统工作接地相连。 第3个字母C—表示零线(个性线)与保护零线共用一线; 第4个字母S—表示零线(中性线)与保护零线各自独立,各用各线。
对于这5种形式,其特点和应用范围分述如下:
①TT系统:三相四线供电系统,属保护接地。如电源侧中性点接地,其接地电阻大, 则较为安全,此时属小接地电流系统。在接地短路时,其余两相对地电压变大,介于220 一380V之间,但设备正常运行时,其外壳没有接零保护的三相不平衡电流和电压,这是 IT系统的主要优点。为安全起见,IT系统常与漏电保护和断零保护相配合使用。
②IT系统:三相三线供电系统,属保护接地,电源侧个性点与地绝缘。或经大阻抗接 地。在单相碰壳接地时,接触电压易于控制在安全值内;在保证人身和设备安全的同时, 用电设备仍能正常工作。这种系统的漏电电流值不会很大,不能使保护装置及时动作,由 于这种系统没有断零保护,因而不能设置零线N,故无法取得220V电压用于照明,这是 其缺点,并且其一相碰地时,其他两相对地电压为380V,对人身更为危险。
③TN—C系统:三相四线供电系统,属保护接零。电源侧中性点接地,接地电阻很 小,是大电流接地系统。该系统保护零线和工作零线共用一根导线(PEN),简单经济,但 PEN线不能装熔断器,并且一旦断线将破坏系统稳定,构成对人体和设备的危险。这一 系统出现单相接地故障时,其故障电流较大,但不及相间短路电流大,因而以相同短路来 设计的线路保护装置一般不能及时切断故障线路。此外,这一系统的PEN线上除有中线 正常的三相不平衡电流外,还会有对人体有危险的高次谐波电流。因此,这一系统是一个 弊大于利的系统。
④TN—S系统:三相五线供电系统,属保护接零,中线N与零线PE分开。电源侧中 性点同样接地,也是大电流接地系统。系统的三相不平衡电流不经PE线,减轻了TN—C 系统的缺点,但中性点对地电位仍会通过PE线使设备外壳有电流和电压,未能彻底解决 TN—C系统的缺点。因此,这一系统常与漏电开关联用方能达到较好的保护效果。
⑤TN—C—S系统:是一种TN—C与TN—S系统的混合配电方式,同属保护接零。 PEN线分出独立的N线后,不能再使之与保护零线PE线合并或互换。在我国的物业管 理区自配变压器的独立电网中,一般都是采用此系统。
IT系统在民用建筑和工业企业中也常用,特别是对接地要求较高的数据处理和电 子设备,应优先采用TT系统;IN—S系统在国外多用,特别是对于人体较多会直接接触 用电设备的场所应优先选用;IT系统主要用于易发生一相接地,绝缘不好的场所,如煤 矿,化工厂等;TN——C系统过去常用,但由于其固有的缺点,现已由TN—C—S系统取 代,不再推广使用。
近来,关于接地与抗干扰的讨论比较多,认为有一些网友的发言值得商榷。现对仪表接地系统进行一下归纳,总结。请大家指正、批评