Принципы и цели заземления измерительных приборов согласно стандарту SH/T3081-2019

Thread Content

SH/T3081-2019 «Стандарт проектирования заземления приборов в нефтехимической промышленности» подробно определяет, что и как необходимо делать с точки зрения заземления приборов и систем управления. Поскольку текст должен соответствовать требованиям стандарта, в нем невозможно объяснить логику и контекст положений стандарта, из-за чего чтение его кажется скучным, а иногда даже сложным для понимания. В данной статье с девяти аспектов рассматриваются принципы и цели заземления измерительных приборов; она может служить дополнительным материалом к соответствующим стандартам для справки читателей. Заземление приборов yunrun.com.cn/tech/3336.html. Цели заземления. У приборов и систем управления существует две основные цели заземления: во-первых, это обеспечение безопасности людей и надежной работы электрического оборудования. К этим целям относятся защитное заземление, заземление для систем с имманентной безопасностью, заземление для предотвращения статического электричества и заземление для защиты от грозовых разрядов. Это называется безопасным или защитным заземлением ； Во-вторых, это заземление для передачи сигналов и снижения помех, которое называется рабочим заземлением или эталонным заземлением. У этих двух способов заземления разные цели, а также отличаются методы их реализации, однако они взаимосвязаны и не могут рассматриваться как что-то отдельное. Безопасное заземление или защитное заземление приборов и систем управления, в данной статье называемое защитным заземлением, — это заземление, необходимое для питания приборов. Источником питания измерительных приборов является промышленный или бытовой переменный ток напряжением 220 В. Поэтому защитное заземление для измерительных приборов соответствует защитному заземлению в электротехнических системах; оно относится к системам заземления низковольтных электросетей. Следовательно, его необходимо создавать в соответствии с соответствующими стандартами, правилами и методиками, принятыми в электротехнике, а также подключать к устройствам заземления низковольтных электросетей. Защитный заземление связано с способом электроснабжения систем низкого напряжения и имеет множество форм. Учитывая характеристики переменного тока, используемого в приборах управления и контроля, широко применяется схема TNS. В этой схеме имеется отдельный провод заземления PE (защитное заземление), что делает такую схему более безопасной для использования. Схема питания по схеме TNS показана на рисунке 1. Защитное заземление приборов — это то же самое заземление, что и провод PE от электротехнической части, что является дублирующим заземлением. Рисунок 1. Схема подключения TN-S. Рабочее заземление или эталонное заземление приборов и систем управления, в данной статье называемое рабочим заземлением, представляет собой заземление системы постоянного тока или точку общего заземления; это связь с общей точкой напряжения, и не обязательно должна быть реальная связь с землей. В различных источниках для обозначения заземления приборов используются разные термины, определения и классификации, но суть остается одинаковой. Функции заземления 1. Заземление выполняет три функции: ① Оно создает на электроприборах потенциал, близкий к потенциалу земли. Таким образом, при повреждении изоляции электроприбора и возникновении утечки тока, это не приводит к возникновению опасного для человека напряжения при контакте с металлическими частями электроприбора, находящегося на земле ； ②Образуется ток утечки, что приводит к срабатыванию устройства защиты от утечек и обеспечивает защиту ； ③Используется для сброса импульсных токов, которые могут поступать от источника питания или от молнии. 2. У работающей земли есть три функции: ① обеспечение точки отсчета для цепей питания постоянного тока; использование общего буса для цепей питания позволяет сократить количество кабелей. ②Обеспечивает точку отсчета для электронных схем, формирует рабочую цепь или устраняет шум. ③Для заземления экранирующего слоя он превращается в фарадееву клетку, что обеспечивает защиту от статического электричества, электрических полей или электромагнитных полей в определенной области. Принцип заземления. В физике и электротехнике термин «напряжение» означает разницу потенциалов между двумя точками или относительно определенной эталонной точки. При изменении эталонной точки значение напряжения также может меняться. Ток течет от одной точки по пути прохождения тока к другой; в цепях питания и потребления электроэнергии он возвращается к источнику тока, поэтому обязательно формируется токовый контур. Однако в электростатике и электрических полях ситуация отличается: ток является результатом внезапного протекания заряда, накопившегося в изоляторе, при его пробое; при этом не существует цикла тока. Примерами могут служить разряды, возникающие в результате трения, разряды статического электричества у предметов в засушливый период, а также молнии. Исходя из принципов и функций вышеописанных цепей напряжения и тока, в качестве эталона обычно используется земля, имеющая относительно стабильный потенциал. Поскольку земля служит точкой отсчета для электрических цепей, формирует сами цепи или используется для сброса избыточного тока, то в принципе можно применять как раздельную заземленность, так и общую заземленность. Однако для снижения напряжения или тока между различными точками заземления или системами заземления более безопасным и надежным способом является использование общего заземления. Это позволяет уменьшить количество различных точек отсчета, а также создать хороший (низкоимпедансный) путь для протекания тока и для сброса аномальных токов. Таким образом достигается безопасная работа электрооборудования, а также снижение и устранение помех для электронных устройств. В некоторых определенных условиях неудобно использовать землю в качестве точки отсчета. Например, мобильные устройства могут использовать общую электрическую точку подключения устройства или системы в качестве точки заземления, что позволяет их электрической системе функционировать автономно; результат будет таким же. Такая связь, при которой устройства не соединены напрямую с землей, называется «соединением с землей»; в некоторых источниках её также называют «связью с землей». Обе термины используются для обозначения одного и того же явления. Суть заключается в том, что устройства, приборы, металлические элементы, которые могут быть под напряжением, а также крупные изолированные металлические конструкции соединяются с помощью проводников, чтобы потенциал этих объектов был примерно одинаковым. Поэтому это также называется соединением на одинаковый потенциал или связью на одинаковый потенциал. Конечно, такая «заземленность» может осуществляться как без подключения к земле, так и с её подключением. Классификация заземления. Заземление приборов и систем управления может классифицироваться как по функции заземления, так и по его роли; строгих критериев для этого не существует. Некоторые виды заземления могут относиться как к одному, так и к другому типу заземления; в разных классификациях существуют различия. В новой редакции стандарта SH/T 3081 «Стандарты проектирования заземления приборов в нефтехимической промышленности» заземление делится на: защитное заземление, рабочее заземление, заземление для систем с имманентной безопасностью, экранирующее заземление, заземление для защиты от статического электричества и заземление для защиты от грозовых разрядов. 1. Защитный заземление. Защитное заземление предназначено для обеспечения безопасности людей и электрического оборудования. В нормальных условиях внешние проводящие части приборов и систем управления не имеют напряжения, однако в случае неисправностей, повреждений или аномалий они могут иметь опасное напряжение. Для такого оборудования необходимо использовать защитное заземление. Приборы, питаемые от напряжения, ниже безопасного, могут не иметь защитного заземления, за исключением случаев, когда они могут соприкасаться с электрическим оборудованием, работающим при напряжении, выше безопасного. Безопасное напряжение – это значение напряжения, которое не представляет опасности для человека. Нормативные значения безопасного напряжения различаются в зависимости от ** и времени применения соответствующих стандартов. Кроме того, при разных условиях окружающей среды, разных физиологических характеристиках человека, различных условиях работы и разной частоте изменяются также напряжение и ток, способные нанести вред человеку при контакте с ними. Китай ранее установил безопасным напряжением 36 В, а позже определил различные значения безопасного напряжения для разных условий работы. Стандарт GB/T3805-2008 «Пределы особо низкого напряжения (ELV)» устанавливает значения напряжения, при которых в различных условиях окружающей среды и при различных неисправностях не возникает опасности для здоровья человека. Если электроприборы уже имеют естественную заземленность, повторная заземленность не требуется. Например, приборы, установленные на заземленном металлическом панели управления, ящиках, шкафах или каркасах и имеющие с ними хороший электрический контакт, могут не иметь защитного заземления. 2. Заземление для работы. Под заземлением для работы в данном тексте подразумевается заземление приборов и систем управления, включая заземление сигнальных цепей приборов и точку отсчета для постоянного тока. Сигналы приборов и систем управления представляют собой стандартные постояннострочные сигналы или сигналы низкочастотной связи ； Сигналы сетевой связи и несущие сигналы рассматриваются отдельно. Сигналы, не изолированные от земли, обычно отсылаются к отрицательному полюсу источника постоянного тока, который также является точкой заземления; сигналы в обычных аналоговых приборах распределяются исходя из этой точки отсчета. Схема, обрабатывающая сигналы изоляции, изолирована от других схем, а также от земли; поэтому её не требуется подключать к земле. Сущность сигнала изоляции: ① Схема находится в состоянии изоляции, не имеет никакой электрической связи с точкой заземления; напряжение схемы относительно земли является неопределенным ； ②Система питания — это ещё одна система заземления ； Разница потенциалов между двумя системами заземления на концах изолирующей цепи является неопределенной и изменяется в зависимости от условий систем заземления и окружающей среды. 3. Заземление системы типа «интегральная безопасность»: используется система с изолирующим защитным барьером, при которой входные и выходные элементы находятся в изоляции друг от друга; нет пути для протекания тока, поэтому специальное заземление не требуется ； Система инхерентной безопасности с использованием защитных реле типа Зейна предусматривает соединение входных и выходных контактов в единую цепь. Для ограничения напряжения при неисправностях на уровне исполнительного устройства необходимо использовать систему заземления, связанную с эталонной точкой. У заземления системы инхибирования типа Зина и у заземления цепей сигналов приборов не должно быть разделения; на практике такое разделение невозможно. 4. Заземление экранирования. Согласно принципу фарадеевской клетки, металлический экран должен быть заземлен, чтобы обеспечить эффективность его действия. Заземление экранирования бывает двух типов: экранирование линий и экранирование оборудования. Сущность экранирования заключается в защите линий или оборудования от воздействия внешней среды, поэтому оно носит защитный характер. Функция экранирования заключается в снижении воздействия статического электричества, внешних электрических полей или части электромагнитных полей на защищаемый объект. Поэтому это не защитное заземление для обеспечения электрической безопасности, и не заземление, необходимое для нормальной работы внутренних цепей измерительных устройств. В обычных условиях сила тока, возникающего в результате разряда статического электричества в экраняющем слое и из-за электрических токов, связанных с электромагнитными вихрями, является небольшой. Поэтому экран можно подключить как к защитному заземлению, так и к рабочему заземлению. Защитный слой кабеля с экранированием подключается к земле по одному концу с целью предотвращения возникновения тока на защитном слое из-за различий потенциалов земли в разных местах, что может мешать работе сигнальных жил. Для упрощения монтажа без снижения эффективности экранирования, экранирующий слой кабеля для подавления сигналов обычно заземляется на конце, расположенном в рубке управления. В применении защиты от молний экранирующее заземление выполняет функцию сброса тока молнии, поэтому более целесообразно подключение к защитному заземлению. В некоторых случаях для снижения помех используется экранирующий ток, создаваемый внешним электромагнитным полем; для этого необходимо подключить оба конца экранирующего слоя к земле. Существует два способа решения этого противоречия: первый — использование однослойной экранирующей оболочки, при которой один конец экранирующего слоя подключается непосредственно к земле, а другой конец — через конденсатор ； Во-вторых, используется двухслойная защита: внутренний слой защиты подключается к земле по одному концу, а внешний — по обоим концам. В качестве внешнего слоя защиты может использоваться металлическая защитная труба, металлические кабельные короба и т. п.; это не обязательно должен быть слой защиты самого кабеля. Следовательно, металлические защитные трубы кабелей приборов, а также металлические кабельные каналы должны быть подключены к защитному заземлению с обоих концов. У длинных защитных труб или кабельных каналов необходимо также осуществлять повторное заземление на определенных расстояниях друг от друга ； Металлический защитный слой экранирующего кабеля, используемого для передачи сигналов от приборов, также должен быть подключен к защитному заземлению с обоих концов. Поскольку ток в экранирующем слое не является током, влияющим на электрическую безопасность, а также из-за некоторых инженерных привычек, его часто подключают к заземлению приборов. Вот почему реализация процедуры заземления экрана сопряжена с неопределенностями. Основная функция заземления приборов на месте их установки заключается в обеспечении простой защиты с помощью металлического корпуса; при этом электрические цепи внутри прибора не заземляются. Утверждения в некоторых источниках о том, что заземление электрических цепей внутри прибора является предпосылкой для анализа, не имеют оснований. 5. Заземление для защиты от статического электричества. Основным способом предотвращения повреждения электронных устройств из-за статического электричества является предотвращение его накопления и обеспечение возможности его сброса посредством проводящих соединений. Как правило, в контрольных помещениях и шкафовых отделениях, где устанавливаются устройства типа DCS, PLC, SIS, ПК, а также в помещениях с компьютерами для управления процессами, необходимо учитывать меры по защите от статического электричества. В этих помещениях полы, предназначенные для отвода статического заряда, металлические полы, рабочие столы, шкафы и т. п. должны быть подключены к земле. Накопление и сброс статического электричества тесно связаны с влажностью воздуха. Сброс статического электричества происходит довольно легко: достаточно, чтобы сопротивление сброса к земле составляло менее 100 Ом, чтобы достичь хороших результатов. Поэтому у приборов и оборудования, уже оснащенных защитным и рабочим заземлением, не требуется дополнительное заземление для предотвращения статики. В последние годы у контрольных устройств таких как DCS, PLC, SIS, ПК уже имеются конструкции, защищающие от статического электричества, а также разъемы, предотвращающие воздействие напряжений или токов. Это позволяет эффективно избегать ущерба, вызванного статическим электричеством. Кроме того, требования к защите от статического электричества во внешней среде стали менее строгими. 6. Заземление для защиты от молний. Функция заземления при защите от молний заключается в направлении тока молнии в землю. Ток молнии делится на прямой ток молнии и импульсный ток, возникающий в результате электромагнитной индукции молнии. Поскольку интенсивность тока от молнии очень высока, даже импульсы тока, возникающие в результате индукции, имеют амплитуду от десяти до сотен ампер. Однако продолжительность тока от молнии очень короткая, поэтому по своей сути это высокочастотные импульсы сильного тока. Для сброса тока удара молнии необходим как можно более короткий путь разряда и как можно меньшее сопротивление этого пути. Поскольку подавляющее большинство цепей приборов не находится непосредственно в открытых местах, подверженных ударам молний, то основной ущерб для приборов наносится именно токами импульсов, а не прямыми ударами молний. При заземлении для защиты от молний необходимо учитывать разность потенциалов, возникающую на пути стока тока удара молнии, а также напряжение обратного разряда земли. Устройства измерения и системы управления требуют особых мер по защите от молний и подключению к земле; при этом необходимо использовать один и тот же элемент заземления, что и в электрических сетях. Стандарт SH/T3081-2019 «Стандарты проектирования заземления приборов в нефтехимической промышленности» определяет конкретные методы и детали для заземления в целях защиты, для эксплуатационных нужд, для систем с имманентной безопасностью, для экранирования, а также для предотвращения электростатики. SH/T3164-2012 «Стандарт проектирования защиты от молний для систем измерительных приборов в нефтехимической промышленности» определяет методы заземления в рамках работ по защите измерительных приборов от молний. Положения данного стандарта, касающиеся проектирования заземления систем измерительных приборов, предназначены для защиты этих приборов от молний и являются дополнением и расширением «Стандарта проектирования заземления измерительных приборов в нефтехимической промышленности». Система заземления, созданная в соответствии с «Стандартами проектирования защиты от молний для систем измерительных приборов в нефтехимической промышленности», позволяет обеспечить те функции заземления, которые предусмотрены в «Стандартах проектирования заземления измерительных приборов в нефтехимической промышленности». Установленные методы заземления полностью могут заменить методы, указанные в этих стандартах. Защита от помех за счёт заземления 1. Источники помех для сигналов. Помехи в сигналах приборов бывают разносмещенными и совмещенными; они приводят к искажению сигналов и ошибкам. Искажения в моде разности — это напряжение или ток, действующие непосредственно между линиями сигнала, а искажения в моде суммы — это напряжение или ток между линиями сигнала и общей точкой отсчета или между линиями сигнала и землей. Природа искажающего напряжения или тока может быть постоянной, переменной, импульсной или нерегулярной. Основными источниками помех для сигналов являются электрическое поле (статическое электричество) и электромагнитное поле; электромагнитное поле бывает высокочастотным и низкочастотным. Принцип воздействия заключается в индукции электрического поля и индукции электромагнитного поля. Основными мерами по предотвращению или снижению воздействия помех на приборы являются экранирование и нейтрализация или ослабление электромагнитного поля, вызывающего помехи. Например: пара с переплетением жил, многоточечная защита с внешним экраном и т. д. Причинами аварий и аномальных сбоев обычно являются ошибки в сигналах, возникающие из-за короткого замыкания или разрыва линий, а также повреждение приборов. 2. Защита от помех за счёт заземления. Экранирование: экранирование является одним из эффективных способов защиты от помех. В зависимости от источника помех его можно разделить на электрическое экранирование, магнитное экранирование и электромагнитное экранирование. Поскольку в условиях эксплуатации прибора существуют все три ситуации, экранирование следует рассматривать комплексно. Принцип экранирования электрического поля заключается в использовании проводящих материалов в качестве экрана, что позволяет достичь статического равновесия при заземлении, устранить капазитивную связь с источниками помех в виде электрических и низкочастотных электромагнитных полей, тем самым обеспечивая экранирование электрического поля. Магнитное экранирование представляет собой способ предотвращения проникновения внешних статических магнитных полей и магнитных полей, возникающих под действием низкочастотных токов, в область, которая должна быть защищена. Для этого необходимо использовать магнитный материал в качестве оболочки; чем толще эта оболочка, тем выше её магнитная проницаемость, а значит, тем лучше эффективность экранирования. У железных материалов очень высокая магнитная проницаемость, поэтому их защитные свойства гораздо лучше, чем у материалов с более низкой магнитной проницаемостью. Для экранирования электромагнитного поля также используется экран, изготовленный из проводящих материалов. Благодаря явлению электромагнитной индукции на поверхности экрана возникают электрические электроиндукционные токи, которые создают противоположное магнитное поле, снижающее или нейтрализующее исходное помехотворное магнитное поле, тем самым достигается цель экранирования. Обычная углеродистая сталь и железные материалы обладают высокой электропроводностью и магнитопроводностью, поэтому они хорошо справляются с задачами экранирования от электрических полей, магнитных полей и электромагнитных полей. Заземление экранирующего корпуса — одно из важных условий для обеспечения эффекта экранирования. 3. Функция направления тока: заземление экранирующего корпуса позволяет направлять статический заряд в землю, в результате чего электрическое поле ограничивается металлической поверхностью экранирующего корпуса. Это обеспечивает статическое равновесие, то есть осуществляется экранирование электрического поля. Когда ток импульсов течет по линиям сигнализации, из-за эффекта кожности переменного тока часть этого тока уходит в землю через заземленный экранирующий слой, а остальная часть тока рассеивается в землю под действием разветвителя защиты от импульсов. Это и есть функция проводимости заземляющей системы. Способы заземления 1. Обзор Способы заземления включают одноточечное заземление и многоточечное заземление. В принципе оба этих способа позволяют удовлетворить потребности в заземлении. Однако на практике эффективность заземления зависит от размера территории, длины линий заземления, а также от характера нештатных или помехообразующих токов. Постоянные сигналы, низкочастотные сигналы, постоянное питание, электроснабжение промышленных и гражданских зданий, электроснабжение промышленного оборудования, аварии в системах электроснабжения, молнии и т. д. — всё это может вызывать возникновение тока в заземляющих линиях или точках заземления. Однако частоты работы компонентов электронных устройств, шин данных и средств связи не совпадают с частотами тока, возникающего в нормальных или аномальных условиях. Например, частота работы компьютера составляет несколько ГГц, но чипы и платы не нуждаются в заземлении; они служат лишь точками отсчета для относительного потенциала отдельных цепей. Фактически используется заземление для подачи и распределения электроэнергии, то есть защитное заземление, или заземление, необходимое для постоянного тока и низкочастотных сигналов. 2. Одиночная точка заземления. Сигналы в приборах и системах управления являются постоянными или низкочастотными сигналами, частота которых ниже 10 кГц. Чтобы избежать воздействия различных уровней потенциала земли на сигналы, а также устранить влияние емкостей, возникающих в линиях передачи, для заземления приборов обычно используется одиночная точка заземления. В цепях сигналов необходимо избегать возникновения замкнутых контуров заземления. Одиночная заземляющая точка приборов показана на рисунке 2, а способы заземления источника сигнала и приемных приборов — на рисунке 3. Рисунок 2. Схема одиночного заземления прибора (Примечание: U=US) ； U — сигнал, принимаемый прибором ； Сигнал, выходящий от источника сигнала USμ): http://yunrun.com.cn/upload/202009/16/202009160006151804.png. Рисунок 3. Схема подключения источника сигнала и приемного устройства к земле (Примечание: U = US + Ug) ； Разница потенциалов земли между разными точками заземления Ug) Из рисунков 2 и 3 видно, что источник сигнала, и приборы приема подключены к земле отдельно; в результате между этими точками возникает разница потенциалов земли Ug. Чтобы избежать влияния электрического потенциала земли на сигнал, сигнал не должен образовывать контур через землю. Если источник сигнала, и приемное устройство на одной линии неизбежно должны быть подключены к земле, то для устранения влияния разницы потенциалов земли Ug следует использовать изолирующее устройство, которое будет разделять эти два точки подключения к земле. Принцип работы такого изолирующего устройства показан на рисунке 4. http://yunrun.com.cn/upload/202009/16/202009160021071447.png Рисунок 4. Схематическое изображение изоляции двух точек заземления с помощью изолирующего устройства. В системе с одной точкой заземления все провода для заземления соединяются вместе на одной плате — точке заземления; затем эта точка заземления подключается к сети заземления. Схема подключения платы к земле показана на рисунке 5; пунктирные линии на рисунке обозначают провода для заземления. http://yunrun.com.cn/upload/202009/16/202009160025450354.png Рисунок 5. Схема заземления на панели управления. 3. Многоточечное заземление. Многоточечное заземление также называется повторным заземлением. Оно используется для сброса больших токов в случаях нештатных ситуаций с одним и тем же устройством или линией. Кроме того, оно применяется для обеспечения одинакового потенциала у крупных электропроводящих устройств в целях безопасности. В основном многоточечное заземление используется для заземления в системах электроснабжения и защиты от молний. Для отдельных небольших устройств площадь внешних проводящих поверхностей мала, а пути протекания аномального тока или линии заземления короткие, поэтому не возникает разницы потенциалов, и достаточно одной линии заземления. Однако для крупного или длинного оборудования необходимо осуществлять заземление через определенные промежутки времени, то есть повторное заземление, например, заземление кабельных коробов. 4. Сеть заземления. В случае сети заземления с хорошими электропроводными свойствами, если в зоне расположения приборов нет неисправных элементов высокой мощности, которые требуют заземления, то такую сеть можно рассматривать как плоскость заземления. Все виды заземлений в этой зоне могут быть подключены к данной сети, что обеспечивает отличный эффект заземления. Кроме того, этот способ прост в реализации. Это и есть сетевой способ заземления. Схемы заземления 1. Заземление в форме звезды. Схема заземления в форме звезды часто используется для заземления в районах небольшой площади; это типичный способ одноточечного заземления, например, для заземления контрольных помещений и шкафов с оборудованием. Схема заземления в форме звезды показана на рисунке 6. http://yunrun.com.cn/upload/202009/15/202009151740504771.png Рисунок 6. Схема заземления в звездообразной форме. При реализации проекта с использованием заземления в звездообразной форме существует два способа объединения элементов: ① Объединение элементов одного типа заземления между собой. Защитные заземляющие провода приборов собираются на плате сбора защитных заземлений ； Токопроводы заземления приборов собираются на плате сбора заземления для рабочей цели; в случаях, когда количество токопроводов заземления приборов велико, можно сначала собирать их по отдельности, а затем объединять в одну группу. ②Соединить разные шины вместе. Например: сборные платы для заземления оборудования и сборные платы для защитного заземления подключаются к главной плате заземления, а затем — к устройству заземления. В части сети, работающей по принципу звездной защелки или комбинированной звездно-сетевой защелки, рабочая заземля не должна смешиваться с защитной заземлей до тех пор, пока она не будет подключена к плате сбора рабочей заземли. Линии, соединяющие оборудование с землей, включая отдельные провода заземления, главные линии заземления и бусы заземления, до подключения к общему плату заземления должны быть изолированными, за исключением мест стандартного соединения. Несмотря на отсутствие достаточных доказательств и обоснований, это положение было введено прежде всего для предотвращения негативных последствий, связанных с возникновением аномальных электрических цепей в результате ошибок при строительстве. 2. Сетевое заземление. Форма сетевого заземления соответствует локальной сети заземления и обеспечивает хорошую эффективность заземления; она подходит для различных регионов и различных требований к заземлению. Ее можно использовать в системах с одним точкой заземления или в системах с несколькими точками заземления. Недостатком является более высокая стоимость. Схема сетчатого заземления показана на рисунке 7. http://yunrun.com.cn/upload/202009/15/202009151815316806.png Рисунок 7. Схема сетевого заземления. В сетевых системах заземления используется множество линий заземления, ведущих к устройству заземления. Это делается для обеспечения большего количества путей для распределения тока, что способствует повышению эффективности заземления, особенно в случаях, когда сила тока заземления велика. Кроме того, это позволяет эффективно сбрасывать электрические импульсы, возникающие при грозах. В «Стандарте проектирования систем защиты от молний для приборов в нефтехимической промышленности» используется именно этот способ подключения к земле. Для защиты системы приборов в контрольной комнате от молний следует использовать сетчатую систему заземления; под шкафами устанавливаются сетчатые площадки для заземления. Различные шины внутри шкафа могут быть напрямую подключены к сетчатой массовой шине под шкафом, что обеспечивает более короткий путь для отвода тока в землю. В то же время провод заземления должен быть как можно короче, а также следует избегать его изгибов при прокладке. Сетчатые заземляющие шины могут изготавливаться из медных пластин толщиной и шириной 4 мм × 40 мм, оцинкованной стальной листовой стали или нержавеющей стали; они подходят для использования во всех случаях, требующих соединения элементов в один электрический потенциал. 3. Комбинированное заземление в форме звезды и сети. Форма комбинированного заземления в форме звезды и сети показана на рисунке 8. http://yunrun.com.cn/upload/202009/15/202009152345102050.png Рисунок 8. Схема комбинированного заземления в форме звезды и сети. Принципы заземления: 1. Общее заземляющее устройство. «Стандарты проектирования систем заземления в нефтехимической промышленности» предусматривают объединение систем заземления приборов и контрольных устройств с системами низковольтного электроснабжения. Также предусмотрено использование общего заземляющего устройства для защитного заземления, рабочего заземления, заземления систем с имманентной безопасностью, экранирующего заземления, а также заземления для защиты от статического электричества и молний. Использование общего заземляющего устройства является общепринятым подходом в системах электрического заземления, а также при заземлении измерительных и управляющих устройств. Во многих действующих стандартах и нормах как в стране, так и за рубежом закреплен принцип использования общего заземляющего устройства. В частности, в стандарте GB 50057-2010 «Стандарты проектирования зданий на случай грозовых разрядов» предусмотрено, что заземляющее устройство для защиты от индукции грозовых разрядов должно совпадать с заземляющим устройством электрического оборудования. С учетом принципов работы измерительных приборов и принципов проектирования электронных схем, к сопротивлению заземления в схемах измерительных приборов не предъявляются никаких особых требований. Будь то защитное заземление приборов, заземление для их нормальной работы, заземление для обеспечения принципа инхерентной безопасности, экранирующее заземление, заземление для защиты от статического электричества или заземление для защиты от грозовых разрядов — все эти виды заземления должны соответствовать правилам, установленным в области электротехники. Нет никаких оснований для предъявления особых требований к сопротивлению заземления. При тщательном изучении соответствующей литературы не было обнаружено никаких принципов или оснований, касающихся особых требований к сопротивлению заземления для приборов, средств связи, электронных устройств, компьютеров и другой электроники. 2. Соединение на один потенциал. Причинами, препятствующими нормальной работе измерительных приборов или приводящими к их повреждению из-за чрезмерного напряжения, являются короткое замыкание в цепи, влияние потенциала земли, импульсные токи и т. д. Хорошая проводимость заземляющей цепи, правильное соединение на один потенциал и совместное использование заземляющих устройств позволяют эффективно решить вышеупомянутые проблемы. Функции защитного заземления приборов и рабочего заземления приборов сводятся к следующему: во-первых, снижение разности потенциалов, возникающей на линиях под действием тока заземления ； Во-вторых, необходимо создать общий эталонный потенциал. Электропотенциальное соединение эффективно достигает обоих этих целей: можно использовать звездовую систему заземления, а также сетевую. Сетевая система заземления дает лучшие результаты и является более простой в применении ； Но обратите внимание: нельзя использовать метод последовательного соединения шкафов или приборов для заземления. 3. Сопротивление заземления. Благодаря использованию метода совместного заземления и единого устройства для заземления, сопротивление заземления измерительных приборов и систем управления совпадает с сопротивлением заземления устройств электросетей низкого напряжения. Сопротивление заземления в системах низкого напряжения рассчитывается и определяется с учетом условий возможного поражения электрическим током и требований к безопасности людей. Согласно китайским стандартам в области электротехники, в обычных условиях сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. Значение сопротивления заземления устройства заземления равно отношению напряжения этого устройства относительно земли к току, протекающему через элементы заземления в землю. Поскольку частота промышленного и бытового переменного тока в Китае составляет 50 Гц, для измерения сопротивления заземления также используется переменный ток с такой же частотой. Поэтому сопротивление заземления, рассчитываемое на основе измерения силы переменного тока, проходящего через элемент заземления, называется сопротивлением заземления при рабочей частоте. С учетом принципов заземления приборов и его функций, качественное соединение в один потенциал имеет большее значение, чем значение сопротивления заземления. В стандарте ISARP12.6 «Монтаж измерительных приборов в опасных зонах. Часть 1: Изначальная безопасность» указано, что сопротивление замыкания заземляющей цепи должно быть меньше 1 Ом; речь идет не о конкретном значении сопротивления заземления. Это два разных понятия, их не следует путать. В методах заземления, определенных в ISARP12.6, предлагается использовать два провода заземления для повторного подключения, чтобы можно было измерять сопротивление пути заземления путем разъединения одного из проводов и измерения сопротивления цепи, а не сопротивления самого заземления. Итак, ни для защитного заземления приборов, ни для рабочего заземления приборов не существует особых требований к сопротивлению заземления. В статьях, трудах и материалах, в которых прописаны конкретные требования к сопротивлению заземления сигнальных цепей приборов, не объясняется логика этих требований, поэтому у них нет оснований. Исходя из целей и принципов работы систем заземления приборов и управляющих устройств, как защитное, так и рабочее заземление приборов должны использовать одну и ту же систему заземления, что применяется в системах низковольтного электроснабжения. Это является общепринятым подходом среди специалистов в этой области, а также полностью подтверждено многолетним практическим опытом. Функции защитного заземления приборов и рабочего заземления заключаются в создании общего уровня потенциала и снижении разности потенциалов, возникающей на линиях из-за тока заземления; единое заземление эффективно достигает обоих этих целей. Согласно основным принципам заземления, в качестве эталонной точки обычно используется Земля, которая имеет относительно стабильный потенциал. В некоторых определенных условиях, когда невозможно использовать землю в качестве точки отсчета, можно в качестве такой точки использовать общую электрическую точку подключения оборудования или системы — результат будет тем же. Электронные схемы не обязаны быть подключены к земле. Не существует никаких теоретических оснований или экспериментальных доказательств того, что электронные схемы должны быть подключены к земле. Также нет ни теорий, ни данных, которые указывали бы на значение сопротивления при подключении электронных схем к земле. Стандарты прокладки заземления для приборов и систем управления должны не только соответствовать целям и функциям заземления, но также учитывать возможности реализации проекта, его удобство и традиции в данной области. Автор: Е Сяндун, мужчина, заместитель главного инженера Пекинского дизайнерского института Китайской нефтегазовой корпорации и Компании по строительству нефтегазовых объектов Китайской нефтегазовой корпорации; инженер высшей категории с ученой степенью профессора; редактор стандарта SH/T3081-2019