关键词：NEC接地标准 安全保护接地 保证纯净电流防扰接地
从事控制系统工作的人都有过这样的 经验：仪表或控制系统的工作状态有时会不规则的跳变，我们习惯称之为"闹鬼"，其起因难以捉摸，有时还会有人身伤害、设备损坏。接地不正确的电路，我们也习惯称为"肮脏的电路"。随着信号的频率越高，信号之间的互扰等电磁兼容问题须特别关注，许多灾难性的后果都是由接地故障引起的，建立一个电流释放的低阻抗通道非常必要，良好的接地是解决这些问题的关键。
我们主要生产香料化学单体。生产区域属防爆等级很高的CLASS1，DEVICE II，GROUP C&D，并且是全自动DCS控制。因此，我们参照美国国家电气NEC标准建立了接地系统(见图)。
点击看原图 一 保证回路的纯净电流的防扰接地 1. 非纯净电流产生的原因及解决方案 根据NEC标准，对于有分配电盘的地方，如果馈电进线由非金属管引进，则要另外用导线作为设备保护地线。分配电板上采用两个独立的母线排，一个接中线，一个接保护地线。如果中线搭接到分配电盘接地线上，会形成许多电流通路，回路中将产生"
不纯净电流"。我们公司的MCC(电机控制中心)，就使用了两个独立的母线排，N(中线)母排，G(保护地)母排，防干扰效果十分明显。
(1)在接地系统中，要注意接地极、金属管道、机壳之间的电气连续性。设备保护地线连接不当或有中断，导致"肮脏，杂乱的"电流在回路中产生。我公司每年都检查接地线的完好和连续性，防止电气连接中断。
(2)设备保护接地线与供电线必须安装在同一管道中。正常情况下，设备保护接地线中不存在电流。当供电相线发生接地故障时，设备保护接地线中有故障电流。保护接地线与故障相线靠得越近，交流环路电感越小，故障电流环路的阻抗就越小。如果设备保护接地线与供电线没有安装在同一管道中，故障电流的电磁感应不能抵消，就会出现"不纯净的电流"。
用于检测和控制的工业电子设备，接地主要不是为了人身安全，而是为了设备工作的准确性。电子设备的外壳即使不接地，设备外壳与地形成电容，随着频率的增高，电容的容抗将减小，减小到一定值时，就等于接地。但为了减少杂散电流对仪表读数的影响，最好采用短而粗的导线与地相连。
2. DCS系统保证信号回路纯净的接地
我们的DCS系统控制室，是一个有钢网结构的全屏蔽房屋，它的屏蔽钢网最后接入全厂接地网络，屏蔽了外界干扰对DCS的影响。
对DCS系统来说，共模和差模干扰是常见的干扰。因此，信号线须分用总屏蔽层与对绞屏蔽层的屏蔽线，总屏蔽层与对绞屏蔽层，在机柜内单点接地。当干扰信号耦合到屏蔽层上时，电流就会被导入大地。正确地接地，能抑制电磁干扰的影响，抑制设备向外发出干扰。我们注意做到：所有进入DCS系统控制信号的电缆采用高质量的屏蔽双绞电缆，在DCS机柜侧有良好的单端接地，每个DCS机柜均有单独的汇流排，机柜全部悬空，汇流排间用跳线相连接，最后单点接入电气接地网。我们的DCS系统与电气系统共用一个接地网，且接地网远离大电流设备20m以上。
DCS的直流工作接地，即直流电源地，是系统工作的一个基准电位，对整个系统来说是一个参考面，不致因零电位浮动而引起信号的误差。考虑到我公司的DCS没有高频率的信号，我们采用了悬浮接地，该工作地不直接接地，这样可避免电路之间产生导电性电磁干扰。
DCS的数字地和模拟地，都是直流地，我们在每个机柜都设置了它们各自单独的汇流端，最后一起在同一点接入电气接地网。这样，避免了数字回路对模拟回路的影响。
我公司的DCS系统在作了上述的接地方案后，系统工作稳定，没有出现过因信号干扰而导致的系统通信中断、数据出错、丢失、程序跑飞、死机、控制失灵等现象。
二 安全保护接地
1. 供电系统和电路的安全保护接地
雷电、线路浪涌、意外接触高压线，都会在供电系统和电路中产生很高的故障电流，如有良好接地，故障电流能较快触发过流保护装置，断开故障回路，并把故障电流通过低阻抗回路导入大地。接地电极必须为故障电流提供有效的接地路径；接地电极越长，排放电流的效果越好。根据NEC标准，如同时有几个接地极存在，都必须搭接在一起。因为，当防雷装置遭雷击时，其电位会升至很高，对其他设备或接地极而言，会造成极大的安全威胁。几个有效的接地极之间搭接后，它们之间的电位差就会被消除，电极系统对地电位就为零。避雷系统和供电系统不使用同一个接地电极，供电系统应单独架设接地电极，但这两个接地电极最后必须搭接在一起。
我们在供电变压器上都建立了接地点，在该接地点上引出一根线称为中线，将其连接到配电隔离开关上，中线应该与相线一起走线。所有在配电隔离开关后的其他保护地线，都应在配电箱里与接
地线相连接。要注意:(1)不能把供电系统的中线作为保护地线，即配电设备负载端上任何金属外壳的接地都不应该通过中线实现，设备保护地线要连接到配电柜的地电极接线上。(2)供电系统的中线应连接到配电设备的地电极接线上，而不能图方便连接到就近的房屋地基钢筋上。(3)中线上不允许串联过流保护装置。
2. 设备的非载流金属外壳安全保护接地
设备保护地，即安全地。在设备端，经常会有漏电电流和静电产生，为保护操作人员的安全，设备需接保护地线，把这些故障电流引导到大地。
NEC要求，设备保护地线的接地线，应通过配电柜接地极接地。设备保护地线包括3部分: 接地电极，连接导线，设备的外壳。它连接好后，能限制设备的对地电压，使电子设备保持零电位，给故障电流建立有效的低阻抗回路。这样，人接触设备才是安全的。必须注意设备保护地线路径是有意设置的，具有永久性，要有电气连续性；整个路径应具有足够的安培容量，是低阻抗通路，能安全传导任何故障电流。
3. 计算机系统安全保护接地
有时计算机接地线上常存在一些有害电流，大多数是故障电流，它不通过中线，而是通过保护地线流回电源端
4. DCS控制系统的安全保护接地
DCS系统本来的设计是要求有单独的接地网，但是，在实际操作中，单独接地网的接地电阻偏高，达25Ω。我们反复论证后，把DCS系统接地单点接入电气接地系统，接地电阻降为0.4Ω。
美国NEC标准允许接地电极电阻为25Ω，一些微电子厂商要求只有5Ω，在我国的计算机和DCS控制系统的单独接地要求为4Ω。我们公司的整个接地系统的阻值为0.4Ω，达到了中国标准和美国NEC标准。该DCS系统安全地运行了9年，没有出现任何被雷击、漏电、烧电路板、烧表的问题，达到了安全方面的要求。
5. 防静电安全保护接地
我公司的防静电接地也接入了工厂接地网。工厂内分布了许多防静电夹，我们都分别把它们与设备钢结构牢固连接。防静电物料管则是通过接头与接地不锈钢物料管相连接而接入地。计算机房、DCS控制室内都铺设了防静电地板，这些地板的金属龙骨都用地线接到工厂的接地网络中，从而保证了静电的安全释放。
