El principio y propósito de la puesta a tierra de instrumentos según la norma SH/T3081-2019

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SH/T3081-2019 "Especificación de diseño de puesta a tierra de instrumentos petroquímicos" especifica en detalle qué hacer y cómo realizar la puesta a tierra de instrumentos y sistemas de control. Dado que sólo puede escribirse y redactarse de acuerdo con los requisitos compilados en la especificación estándar, no puede explicar el fundamento y los antecedentes de las disposiciones de la especificación, por lo que es tedioso de leer y, a veces, incluso difícil de entender. Este artículo se centra en el principio y el propósito de la puesta a tierra de instrumentos desde nueve aspectos, que pueden usarse como información complementaria a las especificaciones relevantes para referencia de los lectores. Tierra del instrumento yunrun.com.cn/tech/3336.html El propósito de la conexión a tierra Hay dos propósitos principales para la conexión a tierra de instrumentos y sistemas de control.: El primero es proteger la seguridad personal y la seguridad operativa de los equipos eléctricos, incluida la conexión a tierra de protección, la conexión a tierra del sistema intrínsecamente seguro, la conexión a tierra antiestática y la conexión a tierra de protección contra rayos, etc., lo que se denomina conexión a tierra de seguridad o conexión a tierra de protección. ； La segunda es la conexión a tierra para la transmisión de señales y la reducción de interferencias, denominada conexión a tierra de trabajo o conexión a tierra de referencia. Los propósitos de estos dos tipos de conexión a tierra son diferentes y los métodos de conexión a tierra también son diferentes, pero están relacionados y no se pueden separar por completo. La puesta a tierra de seguridad o puesta a tierra de protección de instrumentos y sistemas de control, denominada puesta a tierra de protección en este artículo, es la puesta a tierra requerida para que los instrumentos utilicen electricidad. La fuente de alimentación del instrumento es industrial o civil de 220V AC. Por lo tanto, la puesta a tierra de protección del profesional del instrumento es la misma que la puesta a tierra de protección del profesional eléctrico. Pertenece a la puesta a tierra del sistema de suministro y distribución de energía eléctrica de baja tensión. Por lo tanto, debe llevarse a cabo de acuerdo con las normas, especificaciones y métodos pertinentes de la profesión eléctrica, y debe conectarse al dispositivo de puesta a tierra del sistema de distribución y suministro de energía de bajo voltaje profesional eléctrico. La puesta a tierra de protección está relacionada con la forma de suministro de energía de los sistemas de distribución y suministro de energía eléctrica de bajo voltaje, y tiene muchas formas. De acuerdo con la naturaleza y características de la energía CA en instrumentos y sistemas de control, generalmente se usa la forma TNS, con un cable de tierra separado PE (conexión a tierra de protección), que es una forma más segura de uso de electricidad. El formulario de fuente de alimentación del TNS se muestra en la Figura 1. La conexión a tierra de protección del instrumento es el mismo tipo de conexión a tierra que el cable PE de la profesión eléctrica y es una conexión a tierra repetida. Figura 1 Diagrama de cableado TN-S La conexión a tierra de trabajo o conexión a tierra de referencia del instrumento y sistema de control, que en este artículo se denomina conexión a tierra de trabajo, es la conexión a tierra del sistema de alimentación de CC o conexión a tierra de punto común. Se trata de una conexión al punto de referencia común de tensión y no necesariamente tiene que estar verdaderamente conectado a tierra. Diferentes documentos tienen diferentes términos, definiciones y clasificaciones para la puesta a tierra del trabajo con instrumentos, pero la esencia es la misma. Las funciones de conexión a tierra 1. Hay tres funciones de conexión a tierra de protección.: ①En el equipo eléctrico se forma un potencial cercano al potencial de tierra. Cuando el aislamiento del equipo eléctrico está dañado y tiene fugas, no se producirá voltaje de contacto a las personas que se encuentren en el suelo y toquen las partes metálicas del equipo eléctrico. ； ②Se forma una corriente de bucle de fuga, lo que hace que el dispositivo de protección contra fugas funcione y desempeñe una función protectora. ； ③Se utiliza para descargar sobretensiones, que pueden provenir de la fuente de alimentación o de un rayo. 2. La puesta a tierra de trabajo tiene tres funciones:: ①Proporciona un punto de referencia del bucle de alimentación para equipos de alimentación de CC y el uso de un método de bucle de alimentación de bus público puede reducir el cableado. ②Proporcione puntos de referencia para circuitos electrónicos, forme bucles de trabajo o elimine el ruido. ③Conecte a tierra la capa protectora de modo que forme una jaula de Faraday, que puede proteger la electricidad estática y los campos eléctricos o electromagnéticos dentro de un cierto rango. Principio de tierra El término "voltaje" en física y electricidad se refiere al voltaje entre dos puntos, o un punto en relación con un determinado punto de referencia. Si el punto de referencia es diferente, el valor del voltaje puede ser diferente. La corriente fluye de un punto a otro a través de un camino de corriente. En los circuitos de suministro y consumo de energía, ésta regresa a la fuente de corriente, por lo que se debe formar un bucle de corriente. Sin embargo, es diferente en electrostática y campos eléctricos. La corriente es el resultado de un flujo repentino cuando la carga electrostática acumulada rompe el aislamiento. No hay ningún bucle actual. Los ejemplos incluyen descargas triboeléctricas, descargas electrostáticas de objetos en estaciones secas y descargas de rayos. De acuerdo con los principios y funciones de los bucles de tensión y corriente mencionados anteriormente, la tierra se suele utilizar como punto de referencia y tiene un potencial relativamente estable. Dado que la tierra proporciona un punto de referencia del circuito, forma un circuito eléctrico o se utiliza para descargar corrientes anormales, en principio se puede utilizar una conexión a tierra distribuida o una conexión a tierra compartida. Sin embargo, para reducir el voltaje o la corriente entre puntos de puesta a tierra distribuidos o sistemas de puesta a tierra distribuidos, es más seguro y confiable utilizar una puesta a tierra compartida. No solo reduce diferentes puntos de referencia, sino que también forma una buena ruta de corriente (baja impedancia) y una ruta de descarga de corriente anormal, logrando el propósito de garantizar el funcionamiento seguro de los equipos eléctricos y reducir y eliminar la interferencia con los equipos electrónicos. En algunas condiciones específicas, es inconveniente utilizar la tierra como punto de referencia, como en el caso de: Los equipos móviles pueden utilizar el punto de conexión eléctrica común del equipo o sistema como punto de conexión a tierra, haciendo que el sistema eléctrico del equipo móvil sea autónomo, con el mismo efecto. Este tipo de "conexión a tierra" que no está conectada directamente a la tierra se denomina "conexión a tierra" y alguna literatura la llama "conexión a tierra". Las dos partes no están de acuerdo y discuten, pero el significado básico es conectar equipos, instrumentos, objetos metálicos potencialmente cargados y grandes objetos metálicos aislados que deben conectarse a tierra con conductores para que los potenciales de estos objetos sean aproximadamente iguales, por lo que también se le llama conexión equipotencial o conexión equipotencial. Por supuesto, este tipo de "conexión a tierra" puede no estar conectado a tierra o puede estar conectado a tierra. Clasificación de puesta a tierra La puesta a tierra de instrumentos y sistemas de control se puede clasificar según la función de puesta a tierra o el efecto de puesta a tierra. No existe una definición estricta. Algunas puestas a tierra pueden pertenecer tanto a este tipo de puesta a tierra como a otro tipo de puesta a tierra. Las diferentes clasificaciones de la literatura son diferentes. Las "Especificaciones de diseño de puesta a tierra de instrumentos petroquímicos" SH/T 3081 recientemente revisadas dividen la conexión a tierra en: Puesta a tierra de protección, puesta a tierra de trabajo, puesta a tierra de sistemas intrínsecamente seguros, puesta a tierra de blindaje, puesta a tierra antiestática y puesta a tierra de protección contra rayos, etc. 1. Conexión a tierra de protección La conexión a tierra de protección es una conexión a tierra establecida para la seguridad personal y la seguridad de los equipos eléctricos. Las partes conductoras expuestas de instrumentos y sistemas de control no se cargan normalmente, pero pueden contener voltajes peligrosos cuando ocurren fallas, daños o condiciones anormales. Se debe implementar una conexión a tierra de protección para dichos equipos. Los instrumentos alimentados por un voltaje inferior al voltaje seguro no necesitan estar conectados a tierra para protección, excepto aquellos que puedan entrar en contacto con equipos eléctricos superiores al voltaje seguro. El voltaje de seguridad se refiere al valor de voltaje que no representa un peligro para el cuerpo humano. Diferente * * , Los valores de tensión de seguridad estipulados en las especificaciones de diferentes períodos son diferentes. Diferentes condiciones ambientales, diferentes condiciones humanas, diferentes entornos operativos, diferentes frecuencias, el voltaje de contacto y la corriente de contacto que pueden causar lesiones también son diferentes. China alguna vez estipuló que el voltaje de seguridad es de 36 V y luego estipuló diferentes voltajes de seguridad en diferentes entornos de trabajo. GB/T3805-2008 "Límites de voltaje extra bajo (ELV)" estipula valores de voltaje que no causarán lesiones humanas en diferentes condiciones ambientales y diferentes condiciones de falla. Cuando el equipo eléctrico ya está conectado a tierra de forma natural, no es necesario volver a conectarlo a tierra. Por ejemplo: Los instrumentos instalados en paneles de instrumentos, cajas, gabinetes y marcos metálicos conectados a tierra y con buen contacto eléctrico no necesitan estar conectados a tierra para protección. 2. Conexión a tierra de trabajo La conexión a tierra de trabajo en este artículo se refiere a la conexión a tierra de trabajo de instrumentos y sistemas de control, incluida la conexión a tierra del bucle de señal del instrumento y la conexión a tierra del punto de referencia de la fuente de alimentación de CC. Las señales de instrumentos y sistemas de control son señales estándar de CC o señales de comunicación de baja frecuencia. ； Las señales de comunicación de red y las señales portadoras son otro asunto. Las señales no aisladas suelen utilizar la fuente de alimentación de CC negativa como punto de referencia y tierra, y la distribución de señal de los instrumentos analógicos convencionales utiliza esto como punto de referencia. El circuito que aísla la señal está aislado de otros circuitos y también está aislado de tierra, por lo que no necesita estar conectado a tierra. La naturaleza del aislamiento de la señal.: ①El sistema de circuito es flotante y no tiene conexión eléctrica con el punto de referencia de tierra. El voltaje entre el circuito y tierra es incierto. ； ②El sistema de energía es otro sistema terrestre. ； La diferencia de potencial entre los dos sistemas de puesta a tierra en ambos extremos del circuito de aislamiento es incierta y cambia con los cambios en las condiciones del sistema de puesta a tierra y el medio ambiente. 3. El sistema intrínsecamente seguro utiliza una barrera de seguridad aislada para conexión a tierra. Los extremos de entrada y salida están aislados y no hay ruta de corriente, por lo que no hay necesidad de conexión a tierra especial. ； En un sistema intrínsecamente seguro que utiliza una barrera de seguridad Zener, los extremos de entrada y salida están conectados eléctricamente. Para limitar la tensión de fallo en el extremo del campo, es necesario establecer un sistema de conexión a tierra con el punto de referencia. La tierra del sistema intrínsecamente seguro de la barrera Zener y la tierra del bucle de señal del instrumento no deben separarse; de ​​hecho, son inseparables. 4. Conexión a tierra del blindaje Según el principio de la jaula de Faraday, el blindaje metálico debe estar conectado a tierra para que sea completamente efectivo. Hay dos tipos de puesta a tierra de blindaje: blindaje de línea y blindaje de equipo. La esencia del blindaje es proteger el entorno externo de la línea o equipo, por lo que es de naturaleza protectora. La función del blindaje es reducir la interferencia de la electricidad estática, campos eléctricos externos o campos electromagnéticos parciales en el objetivo del blindaje. Por lo tanto, no es una conexión a tierra de protección para la seguridad eléctrica ni una conexión a tierra necesaria para el funcionamiento del circuito interno del sistema de instrumentos. En general, la descarga electrostática y las corrientes parásitas del campo eléctrico que pasan a través de la capa protectora son relativamente pequeñas, por lo que la conexión a tierra del blindaje se puede conectar a la conexión a tierra de protección o a la conexión a tierra de trabajo. La capa protectora del cable blindado de señal está conectada a tierra en un extremo para evitar que la corriente generada por el potencial de tierra remoto en la capa protectora interfiera con el cable central de señal. Para facilitar la implementación del proyecto sin afectar el efecto de blindaje, la capa de blindaje del cable blindado de señal generalmente está conectada a tierra en un extremo del instrumento en la sala de control. En aplicaciones de protección contra rayos, la conexión a tierra de protección tiene la función de descargar la corriente del rayo, por lo que es más adecuado conectarla a una conexión a tierra de protección. En algunos casos, la corriente de blindaje generada por el campo electromagnético externo se utiliza específicamente para reducir las interferencias. Este método de utilizar la circulación de puesta a tierra fuera del sitio requiere que ambos extremos de la capa protectora estén conectados a tierra. Hay dos maneras de resolver esta contradicción.: Una es utilizar una sola capa de blindaje. Un extremo de la capa protectora está conectado a tierra directamente y el otro extremo está conectado a tierra a través de un condensador. ； El segundo es utilizar blindaje de doble capa. La capa protectora interior está conectada a tierra en un extremo y la capa protectora exterior está conectada a tierra en ambos extremos. El blindaje exterior puede utilizar tubos protectores metálicos, canales de cables metálicos, etc., y no es necesariamente la capa de blindaje del cable. Por lo tanto, los tubos protectores metálicos y los pasacables metálicos de los cables de instrumentos deben conectarse a una conexión a tierra de protección en ambos extremos, y los tubos protectores o pasacables más largos deben conectarse a tierra repetidamente a intervalos. ； De manera similar, la capa protectora de armadura metálica del cable blindado utilizado para señales de instrumentos también debe estar conectada a la tierra protectora en ambos extremos. Dado que la corriente de la capa protectora no es una corriente que afecte las propiedades de seguridad eléctrica y algunos proyectos * Ésta es la incertidumbre de la implementación de proyectos de puesta a tierra de blindaje. La función principal de los instrumentos de campo con conexión a tierra es utilizar carcasas metálicas para lograr un blindaje simple, mientras que los circuitos dentro de los instrumentos no están conectados a tierra. Algunas publicaciones afirman que los circuitos internos de los instrumentos están conectados a tierra como requisito previo para el análisis, pero carecen de fundamento. 5. Conexión a tierra antiestática El método principal para evitar que la electricidad estática cause daños a los equipos electrónicos es evitar la acumulación de electricidad estática y lograr conexiones conductoras para la descarga. Por lo general, se debe considerar el tratamiento antiestático en salas de control y salas de gabinetes donde están instalados DCS, PLC, SIS, PC y otros equipos, así como en salas de computación con computadoras de control de procesos. Los suelos conductores de electricidad estática, los suelos técnicos metálicos, los bancos de trabajo, los armarios, etc. de estas habitaciones deben estar conectados a tierra. La acumulación y descarga de electricidad estática están estrechamente relacionadas con la humedad del aire. Es relativamente fácil descargar la electricidad estática. Se pueden lograr buenos resultados si la resistencia de descarga a tierra es inferior a 100 Ω. Por lo tanto, ya se han instalado instrumentos y equipos con conexión a tierra de protección y conexión a tierra de trabajo, y no es necesario instalar una conexión a tierra antiestática adicional. En los últimos años, DCS, PLC, SIS, PC y otros equipos de control se han diseñado con conectores antiestáticos para evitar descargas de voltaje o corriente, lo que puede prevenir eficazmente daños e impactos electrostáticos. Los requisitos de protección electrostática para el entorno externo no necesitan ser tan estrictos. 6. Puesta a tierra de protección contra rayos La función de la puesta a tierra de protección contra rayos es descargar la corriente del rayo al suelo. La corriente del rayo se divide en corriente directa del rayo y sobrecorriente generada por la inducción electromagnética del rayo. Debido a la alta intensidad de la corriente del rayo, incluso la sobrecorriente inducida tiene una amplitud de decenas a cientos de amperios. Sin embargo, la duración de la corriente del rayo es muy corta, por lo que se trata esencialmente de un fuerte pulso de corriente de alta frecuencia. Para descargar la corriente de sobretensión del rayo, se requiere la ruta de descarga más corta posible y la menor impedancia de ruta posible. Dado que la mayoría de las líneas de instrumentos no están expuestas directamente a áreas propensas a la caída de rayos, como áreas abiertas, la gran mayoría de las corrientes de rayos que dañan los instrumentos son sobrecorrientes en lugar de corrientes directas de rayos. La conexión a tierra de protección contra rayos requiere atención a la diferencia de potencial y al voltaje de contraataque potencial de tierra generado en la ruta de descarga de la corriente de sobretensión del rayo. La conexión a tierra de protección contra rayos de sistemas de instrumentación y control tiene algunas consideraciones y métodos relacionados con la descarga de sobrecorriente, y el dispositivo de conexión a tierra debe compartirse con el sistema de conexión a tierra profesional eléctrico. La especificación de conexión a tierra SH/T3081-2019 "Especificación de diseño de conexión a tierra de instrumentos petroquímicos" estipula métodos y detalles específicos para la conexión a tierra de protección, conexión a tierra de trabajo, conexión a tierra del sistema intrínsecamente seguro, conexión a tierra de blindaje, conexión a tierra antiestática, etc. SH/T3164-2012 "Especificaciones de diseño para la protección contra rayos de sistemas de instrumentos petroquímicos" estipula el método de conexión a tierra en proyectos de protección contra rayos de instrumentos. El diseño de puesta a tierra de sistemas de instrumentos en esta especificación está dirigido a proyectos de protección contra rayos de instrumentos y es un complemento y una extensión de la "Especificación de diseño de puesta a tierra de instrumentos petroquímicos". El sistema de puesta a tierra implementado de acuerdo con el "Código de diseño de protección contra rayos para sistemas de instrumentos petroquímicos" puede realizar las funciones de puesta a tierra cubiertas por el "Código de diseño de puesta a tierra de instrumentos petroquímicos", y el método de puesta a tierra especificado puede reemplazar completamente el método de puesta a tierra especificado en el "Código de diseño de puesta a tierra de instrumentos petroquímicos". El efecto antiinterferencia de la conexión a tierra 1. Fuentes de interferencia de señal La interferencia de las señales del instrumento incluye interferencia de modo diferencial e interferencia de modo común, que pueden causar distorsión y errores de la señal. La interferencia de modo diferencial es el voltaje o corriente que actúa directamente entre las líneas de señal. La interferencia de modo común es el voltaje o corriente entre la línea de señal y el punto de referencia común o la línea de señal y el cable de tierra. La naturaleza del voltaje o corriente de interferencia incluye CC, CA, pulsada e irregular. Las principales fuentes de interferencia de señales incluyen campos eléctricos (electricidad estática) y campos electromagnéticos. Los campos electromagnéticos se dividen en altas y bajas frecuencias. El principio de interferencia es la inducción de campo eléctrico y la inducción de campo electromagnético. Las principales medidas para prevenir o reducir las interferencias a los instrumentos son el blindaje y la inversión de los campos electromagnéticos para compensar y debilitar los campos electromagnéticos que interfieren. Por ejemplo: Pares trenzados, puesta a tierra multipunto del blindaje exterior, etc. Los accidentes y las interferencias anormales suelen ser causados ​​por errores de señal o incluso daños al instrumento causados ​​por cortocircuitos de línea o circuitos abiertos. 2. Los efectos antiinterferentes y de protección de la conexión a tierra.: El blindaje es uno de los medios eficaces de lucha contra las interferencias. Según la fuente de interferencia, se puede dividir en blindaje de campo eléctrico, blindaje de campo magnético y blindaje de campo electromagnético. Dado que las tres condiciones existen en el entorno de trabajo del instrumento, el blindaje debe considerarse de manera integral. El principio del blindaje de campos eléctricos es utilizar conductores para fabricar cuerpos de blindaje, lograr el equilibrio electrostático en condiciones de conexión a tierra, eliminar el acoplamiento capacitivo de campos eléctricos y fuentes de interferencia de campos electromagnéticos de baja frecuencia y lograr blindaje de campos eléctricos. El blindaje del campo magnético sirve para evitar que los campos magnéticos estáticos externos y los campos magnéticos generados por corrientes de baja frecuencia entren en el área que necesita protección. La carcasa debe estar hecha de medios magnéticos. Cuanto más gruesa sea la carcasa, mayor será la permeabilidad magnética y mejor será el efecto de protección. Los materiales de hierro tienen una alta permeabilidad magnética, por lo que el efecto de protección es mucho mejor que otros materiales con baja permeabilidad magnética. El blindaje de campos electromagnéticos también utiliza un blindaje hecho de conductores. Utiliza inducción electromagnética para formar un campo magnético inverso generado por corrientes parásitas en la superficie del escudo, que compensa o debilita el campo magnético de interferencia original para lograr el propósito de blindaje. Los materiales comunes de acero al carbono y hierro tienen alta conductividad eléctrica y permeabilidad magnética, por lo que tienen buenos efectos de blindaje de campo eléctrico, blindaje de campo magnético y efectos de blindaje de campo electromagnético. La conexión a tierra del blindaje es una de las condiciones importantes para lograr el efecto de blindaje. 3. Efecto conductor: la conexión a tierra del escudo guía la carga electrostática hacia el suelo, lo que hace que el campo eléctrico termine en la superficie metálica del escudo, logrando el equilibrio electrostático, es decir, realizando un blindaje del campo eléctrico. Cuando la sobrecorriente fluye a lo largo de la línea de señal, debido al efecto superficial de la corriente alterna, parte de la sobrecorriente fluirá a través de la conexión a tierra de la capa de protección y el resto de la sobretensión fluirá hacia el suelo bajo el efecto de derivación del protector contra sobretensiones. Este es el efecto conductor del sistema de puesta a tierra. Métodos de conexión a tierra 1. Descripción general Los métodos de conexión a tierra incluyen conexión a tierra de un solo punto, conexión a tierra repetida de múltiples puntos, etc. En principio, ambos métodos de conexión a tierra pueden satisfacer diversas necesidades de conexión a tierra. Sin embargo, el efecto de conexión a tierra en proyectos reales varía según el tamaño del área, la longitud de la línea de conexión a tierra y la naturaleza de la corriente anormal o de interferencia. Las señales de CC, las señales de baja frecuencia, el suministro de energía de CC, el suministro y distribución de energía de edificios industriales y civiles, el suministro y distribución de energía de equipos industriales, los accidentes de suministro y distribución de energía, los rayos, etc. pueden producir corrientes en las líneas o puntos de conexión a tierra. Sin embargo, la frecuencia de operación de dispositivos, buses y comunicaciones en equipos electrónicos no es la frecuencia de corriente de tierra en condiciones normales o anormales, tales como: La frecuencia de funcionamiento de la computadora es de varios GHz, pero el chip y la placa de circuito no necesitan estar conectados a tierra, son solo los puntos de referencia potenciales relativos de los circuitos locales. La tierra real es la tierra de suministro y distribución de energía, que es la tierra de protección o la tierra requerida para señales de CC y de baja frecuencia. 2. Las señales de los instrumentos y sistemas de control de puesta a tierra de un solo punto son señales de CC o señales de baja frecuencia, inferiores a 10 kHz. Para evitar la interferencia del potencial de tierra de diferentes puntos de tierra en la señal y eliminar la influencia de la capacitancia distribuida en línea, a menudo se usa una conexión a tierra de un solo punto para la conexión a tierra del trabajo de instrumentos, y se deben evitar los bucles de tierra en el bucle de señal. La conexión a tierra de un solo punto del instrumento se muestra en la Figura 2, y la forma en que la fuente de señal y los instrumentos receptores están conectados a tierra respectivamente se muestra en la Figura 3. Figura 2 Diagrama de puesta a tierra de un solo punto de operación del instrumento (Nota: U=Estados Unidos ； U es la señal recibida por el instrumento. ； Señal de salida de fuente de señal USμ) http://yunrun.com.cn/upload/202009/16/202009160006151804.png Figura 3 La fuente de señal y los instrumentos receptores están conectados a tierra respectivamente (Nota: U＝US＋Ug ； UgweiDiferencia de potencial de tierra entre diferentes puntos de tierra) Como se puede ver en las Figuras 2 y 3, la fuente de señal y el instrumento receptor están conectados a tierra respectivamente, y se producirá una diferencia de potencial de tierra Ug entre diferentes puntos de tierra. Para evitar la influencia del potencial de tierra en la señal, la señal no debe formar un bucle a través de la tierra. Si la fuente de señal y el instrumento receptor en una línea están inevitablemente conectados a tierra, se debe usar un aislador para aislar los dos puntos de conexión a tierra para eliminar la influencia de la diferencia de potencial de tierra Ug. El aislamiento de puesta a tierra de dos puntos del aislador se muestra en la Figura 4. http://yunrun.com.cn/upload/202009/16/202009160021071447.png Figura 4 Utilice un aislador para aislar dos puntos de conexión a tierra. En un sistema de conexión a tierra de un solo punto, todos los cables de conexión a tierra generalmente se juntan en un tablero resumen: el punto de conexión a tierra, y luego este punto de conexión a tierra se conecta a la red de conexión a tierra. La conexión a tierra del tablero de resumen se muestra en la Figura 5, y la línea de puntos en la figura es el cable de conexión a tierra. http://yunrun.com.cn/upload/202009/16/202009160025450354.png Figura 5 Diagrama de conexión a tierra del panel resumen 3. Conexión a tierra multipunto La conexión a tierra multipunto también se denomina conexión a tierra repetida. La conexión a tierra multipunto se utiliza para descargas de corriente elevadas en situaciones anormales en el mismo equipo o líneas. También se utiliza para la conexión equipotencial de equipos conductores de gran superficie por motivos de seguridad. Se utiliza principalmente para la conexión a tierra del suministro y distribución de energía y para protección contra rayos. Para un solo dispositivo pequeño, el área conductora expuesta es pequeña, la ruta de corriente anormal o la línea de conexión a tierra es corta y no se producirá ninguna diferencia de potencial, por lo que una línea de tierra es suficiente. Sin embargo, para equipos grandes o largos, la conexión a tierra debe implementarse a intervalos, es decir, conexión a tierra repetida, como la conexión a tierra de conductos de cables. 4. Red de puesta a tierra Para una red de puesta a tierra con buena conductividad, si no hay una conexión a tierra defectuosa de los equipos eléctricos de alta potencia en el área del equipo de instrumentos, se puede considerar como un plano de puesta a tierra. Se pueden conectar todos los tipos de puesta a tierra del área a la red de puesta a tierra cercana, lo que puede lograr un buen efecto de puesta a tierra y es simple y fácil de implementar. Este es el método de puesta a tierra tipo malla. Esquema de puesta a tierra 1. Puesta a tierra en estrella La forma de puesta a tierra en estrella se utiliza a menudo para la puesta a tierra en áreas relativamente pequeñas. Es un método típico de conexión a tierra de un solo punto, como la conexión a tierra en salas de control, salas de gabinetes, etc. El diagrama de puesta a tierra en estrella se muestra en la Figura 6. http://yunrun.com.cn/upload/202009/15/202009151740504771.png Figura 6 Diagrama de puesta a tierra en estrella Hay dos grupos en la implementación de ingeniería del formulario de puesta a tierra en estrella.: ①Los terrenos similares están conectados entre sí. El cable de tierra de protección del instrumento se resume en el tablero resumen de tierra de protección. ； Los cables de puesta a tierra de trabajo del instrumento se resumen en el tablero de resumen de puesta a tierra de trabajo. Cuando hay muchos cables de puesta a tierra de instrumentos, se puede utilizar el método de resumirlos por separado y luego centralizarlos. ②Reúna diferentes barras colectoras. Por ejemplo: Recoja el tablero resumen de conexión a tierra de trabajo y el tablero resumen de conexión a tierra de protección al tablero de conexión a tierra principal y luego conéctelos al dispositivo de conexión a tierra. Para la parte en estrella que adopta conexión a tierra en estrella o conexión a tierra compuesta de malla en estrella, la tierra de trabajo no debe mezclarse con la tierra de protección antes de conectarse al tablero resumen de tierra de trabajo. Las conexiones a tierra de trabajo, incluidos cada cable a tierra, línea troncal a tierra, barra colectora a tierra, etc., deben aislarse, excepto los puntos de conexión normales, antes de conectarse a la placa de tierra principal. Aunque no hay evidencia o razón suficiente para esta regulación, la consideración principal es evitar los efectos adversos de los bucles de corriente anormales causados ​​por errores en la construcción de ingeniería. 2. Puesta a tierra tipo malla La forma de puesta a tierra tipo malla equivale a una red de puesta a tierra local. Tiene un buen rendimiento de conexión a tierra y es adecuado para diversas áreas geográficas y diversas necesidades de conexión a tierra. Se puede utilizar en sistemas de puesta a tierra de un solo punto o en sistemas de puesta a tierra multipunto. La desventaja es que el costo es ligeramente mayor. El diagrama de puesta a tierra tipo malla se muestra en la Figura 7. http://yunrun.com.cn/upload/202009/15/202009151815316806.png Figura 7 Diagrama de conexión a tierra tipo malla La barra de conexión a tierra tipo malla utiliza múltiples líneas de conexión a tierra para conectarse al dispositivo de conexión a tierra. El propósito es proporcionar más rutas de derivación y mejorar la eficiencia de la conexión a tierra, especialmente en situaciones donde la corriente de conexión a tierra es grande. También logra una descarga suave de las sobretensiones de los rayos del instrumento. Las "Especificaciones de diseño de protección contra rayos para sistemas de instrumentos petroquímicos" adoptan este método de conexión a tierra. La conexión a tierra de protección contra rayos del sistema de instrumentos en la sala de control debe adoptar una conexión a tierra de malla y se debe colocar una barra de conexión a tierra de malla debajo del gabinete. Varias barras colectoras del gabinete se pueden conectar directamente a la barra de conexión a tierra tipo malla debajo del gabinete, logrando un recorrido de conexión a tierra corto. Al mismo tiempo, el cable de tierra debe ser lo más corto posible y evitar doblarse. Las barras de puesta a tierra tipo malla pueden estar hechas de placas de cobre con un espesor x ancho de 4 mm x 40 mm, acero plano galvanizado en caliente o acero inoxidable, y son adecuadas para todas las situaciones de conexión equipotencial. 3. Puesta a tierra compuesta de malla en estrella La forma de puesta a tierra compuesta de malla en estrella se muestra en la Figura 8. http://yunrun.com.cn/upload/202009/15/202009152345102050.png Figura 8 Diagrama de puesta a tierra compuesto de malla en estrella Principios de puesta a tierra 1. Dispositivo de puesta a tierra compartido El "Código de diseño de puesta a tierra del sistema de instrumentación petroquímica" estipula que la puesta a tierra del sistema de instrumentación y control y la puesta a tierra del sistema eléctrico profesional de suministro y distribución de energía de bajo voltaje están integradas, y estipula que la puesta a tierra de protección, la puesta a tierra de trabajo, la puesta a tierra del sistema intrínsecamente seguro, la puesta a tierra de blindaje, la puesta a tierra antiestática y la puesta a tierra de protección contra rayos del sistema de instrumentación y control están integradas. dispositivo. El uso de dispositivos de puesta a tierra compartidos es un consenso para la puesta a tierra de sistemas de puesta a tierra eléctricos y sistemas de instrumentación y control. La mayoría de las normas y reglamentos nacionales y extranjeros actuales estipulan el principio de dispositivos de puesta a tierra compartidos. En particular, GB 50057-210 "Código para el diseño de protección contra rayos en edificios" estipula que el dispositivo de puesta a tierra para la inducción de protección contra rayos debe compartirse con el dispositivo de puesta a tierra de los equipos eléctricos. Según el principio de funcionamiento del instrumento y el diseño del circuito electrónico, el circuito del instrumento no tiene requisitos especiales para la resistencia a tierra. Ya sea que se trate de puesta a tierra de protección de instrumentos, puesta a tierra de trabajo de instrumentos, puesta a tierra intrínsecamente segura, puesta a tierra de blindaje, puesta a tierra antiestática o puesta a tierra de protección contra rayos, deben cumplir con las normas de puesta a tierra de la profesión eléctrica. No hay ninguna razón para proponer requisitos especiales para la resistencia de puesta a tierra. Después de buscar en la literatura relevante, no pude encontrar ningún principio o base para los requisitos especiales para la resistencia de puesta a tierra de instrumentos, equipos de comunicación, productos electrónicos, computadoras y otros equipos electrónicos. 2. Las razones por las que la conexión equipotencial afecta el funcionamiento normal del instrumento o causa daños por sobretensión al instrumento no son más que un cortocircuito de línea, influencia potencial de tierra, sobrecorriente, etc. Una buena conductividad de la línea de conexión a tierra, una conexión equipotencial y un dispositivo de conexión a tierra compartido pueden resolver eficazmente los problemas anteriores. Las funciones de puesta a tierra de protección de instrumentos y puesta a tierra de trabajo de instrumentos se pueden resumir: Una es reducir la diferencia de potencial generada por la corriente de tierra en la línea. ； El segundo es establecer un potencial de referencia común. La conexión equipotencial logra bien estos dos propósitos. Se puede utilizar conexión a tierra en estrella o malla. La conexión a tierra de malla es más eficaz y sencilla. ； Pero tenga cuidado de no utilizar gabinetes en serie o instrumentos en serie para la conexión a tierra. 3. Resistencia a tierra Dado que se adopta el método de conexión equipotencial y se utiliza un dispositivo de conexión a tierra común, la resistencia a tierra del instrumento y sistema de control es la resistencia a tierra del dispositivo de conexión a tierra del sistema de distribución y suministro de energía eléctrica de bajo voltaje. La resistencia de puesta a tierra del sistema de suministro y distribución de energía de bajo voltaje se calcula y especifica en función de situaciones de descarga eléctrica y seguridad personal. Los estándares profesionales eléctricos chinos estipulan que la resistencia de conexión a tierra en circunstancias generales no debe ser superior a 4 Ω. El valor definido de la resistencia de puesta a tierra del dispositivo de puesta a tierra es igual a la relación entre la tensión del dispositivo de puesta a tierra y la corriente que fluye hacia la tierra a través del electrodo de puesta a tierra. Dado que la frecuencia de la corriente alterna industrial y civil de China es de 50 Hz, la medición de la resistencia de tierra también debe utilizar corriente alterna de 50 Hz. Por lo tanto, la resistencia medida y calculada en función de la corriente CA de frecuencia industrial que pasa a través del electrodo de tierra se denomina resistencia de tierra de frecuencia industrial. Según el principio de puesta a tierra de instrumentos y la función de la puesta a tierra de instrumentos, una buena conexión equipotencial es más importante que el valor de resistencia de puesta a tierra. ISARP12.6 "Implementación de puesta a tierra de instrumentos en ubicaciones peligrosas Parte 1: La "seguridad intrínseca" estipula que la resistencia de conexión del circuito de conexión a tierra es inferior a 1 Ω, en lugar de estipular la resistencia de la resistencia de conexión a tierra. Son dos conceptos, no los confundas. En el método de conexión a tierra especificado en ISARP12.6, se propone conectar repetidamente dos cables de conexión a tierra para que la resistencia de la ruta de conexión a tierra se pueda medir desconectando un cable para medir la resistencia del bucle, en lugar de medir la resistencia de la conexión a tierra (Puesta a tierra). En resumen, ya sea que se trate de una puesta a tierra de protección de instrumentos o de una puesta a tierra de trabajo de instrumentos, no existen requisitos especiales para la resistencia de la puesta a tierra. Los artículos, discusiones y materiales que estipulan o proponen deliberadamente la resistencia a tierra para circuitos de señales de instrumentos no explican claramente el motivo y no tienen fundamento para ello. De acuerdo con el propósito y principio de la puesta a tierra de instrumentos y sistemas de control, la puesta a tierra de protección de instrumentos y la puesta a tierra de trabajo deben compartir los dispositivos de puesta a tierra con los sistemas de distribución y suministro de energía eléctrica de bajo voltaje. Este es el consenso de los técnicos profesionales y ha sido plenamente probado durante muchos años de práctica de la ingeniería. La función de la puesta a tierra de protección del instrumento y de la puesta a tierra de trabajo es establecer un potencial de referencia común y reducir la diferencia de potencial causada por la corriente de tierra en la línea. La conexión equipotencial logra bien estos dos propósitos. Según el principio básico de la puesta a tierra, la tierra suele utilizarse como punto de referencia y tiene un potencial relativamente estable. En algunas condiciones específicas, es inconveniente utilizar la tierra como punto de referencia, y el punto de conexión eléctrica pública del equipo o sistema se puede utilizar como punto de conexión a tierra. El efecto es el mismo. No es necesario conectar circuitos electrónicos a tierra. No existe base teórica ni experimento suficiente para demostrar que los circuitos electrónicos deban estar conectados a tierra. Tampoco existe teoría o evidencia para proponer el valor de resistencia de los circuitos electrónicos conectados a tierra. Además de cumplir con el propósito y la función de la puesta a tierra, las especificaciones de ingeniería de puesta a tierra para sistemas de instrumentación y control también deben considerar la viabilidad, conveniencia e implementación de ingeniería del proyecto. * usado. autor: Ye Xiangdong, hombre, ingeniero jefe adjunto del Instituto de Diseño de Beijing del Grupo Sinopec y de la Compañía de Ingeniería y Construcción Sinopec, ingeniero senior a nivel de profesor, editor en jefe de la norma SH/T3081-2019