關于評論：中國石化工程建設公司葉向東副總工程師讀完本文后，發現文章內容關于接地的講法錯誤百出！漏洞皆是！自相矛盾！如不解釋會影響對控制系統的正確導向，故撰寫評論，希望通過評論以正視聽。評論采用在原文版本逐段評論的方式，以便對照。關于儀表及控制系統接地應當遵照SH/T3081-2019和HG/T20513-2014規范的規定。

文章從DCS系統接地的基本要求、DCS系統接地分類、DCS系統接地方式、對公共接地極(網)的要求、接地原則、降低土壤電阻率的方法、接地材料及要求、DCS現場接地注意事項和接地施工規范要求這九個方面深入介紹DCS系統接地知識。

葉向東評論：DCS系統的“監測控制精度和安全”與“接地線截面選擇、接地極布置”沒有任何關系。接地線截面積與機械強度、連接方式的便捷、接地電流散流、地線電壓降相關。

1、DCS系統接地的基本要求
DCS系統接地是為了保證當進入DCS系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問題時，有效的接地系統能承受過載電流并可以迅速將過載電流導入大地。接地系統能夠為DCS提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統提供公共信號參考點(即參考零電位)。

葉向東評論：DCS系統的信號出現問題不會出現“過載電流”；供電電源出現問題時，對地短路電流會使保護電器（如：空氣開關、保險絲等）動作，而不是“將過載電流導入大地”；設備發生漏電事故而使金屬外表面帶電時，接地可以避免人身傷害。

接地系統并不是“為DCS提供屏蔽層”，而是為機柜、屏蔽電纜作為屏蔽層起到屏蔽作用。

當接地系統發生問題時(接地電阻過大，多點接地，接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設備相接觸等)，會造成人員的觸電傷害及設備的損壞，據了解，有些DCS系統經常“死機” (或不明原因的“死機”)，大多是因為接地系統不良或存在問題所引起的。因此，完善、可靠、正確的DCS系統接地，是DCS系統能夠安全、可靠和良好運行的關鍵。

葉向東評論：“接地電阻過大，多點接地，接地線斷線”并不能造成人員的觸電傷害及設備的損壞，“接地線與高電壓、大電流設備相接觸”恰好是電氣設備保護接地的功能和必要。

DCS系統的“死機”并不是因為接地不良，多數是由于硬件故障、通信網絡故障、系統軟件或控制軟件問題造成的，更換故障硬件，重新安裝、下載、啟動軟件就能恢復。接地系統不好引起DCS死機是供應商推卸責任的主要借口，沒有“不明原因”，只有不查原因！既然是“不明原因”，怎么能確定是接地的問題呢？

2、DCS系統接地分類
在一般情況下，DCS控制系統需要兩種接地：保護地和工作地(邏輯地、屏蔽地等)。對于裝有安全柵防爆措施的系統如化工行業所用的系統，還要求有本安地。

①保護地(CG，Cabinet Grounding)
是為了防止設備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護措施。DCS系統所有的操作員機柜、現場控制站機柜、打印機、端子柜等均應接保護地。保護地應接至廠區電氣專業接地網，接地電阻小于4Ω。

葉向東評論：保護接地的前提是：正常時不帶電，在設備、儀表或電路發生故障、損壞或非正常情況時可能帶危及人身或設備安全的危險電壓，而不是“防止設備外殼靜電荷積累”。DCS沒有操作員機柜，是操作員站、操作臺。打印機也不需要接地。

②邏輯地
也叫機器邏輯地、主機電源地，是計算機內部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端。需要接入公共接地極。

葉向東評論：計算機內部不需要接地。公共地沒有“電平負端”，電源也沒有輸出地，只有正、負端。“±5V、±12 V”沒有負端，只有0 V端。電源公共參考點僅僅是電路板上的公共點，根本就不需要接“公共接地極”！

③屏蔽地(AG，Analog Grounding)
也叫模擬地，它可以把現場信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉，以提高信號精度。DCS系統中信號電纜的屏蔽層應做屏蔽接地。線纜屏蔽層必須一端接地，防止形成閉合回路干擾。鎧裝電纜的金屬鎧不應作為屏蔽保護接地，必須是銅絲網或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。

葉向東評論：屏蔽接地不稱為“模擬地”，“模擬地”是模擬電路中所用，相對于“數字地”的。干擾對信號的影響使信號變形或產生錯誤信號，而信號精度是信號數值與真實值的偏差，與干擾影響不是同一個概念，信號精度正常時也存在，跟有沒有干擾沒關系。

④本安地
應獨立設置接地系統，接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統應保持獨立，與廠區電氣地網或其它儀表系統接地網的距離應在5m以上。

葉向東評論：本質安全系統分齊納式安全柵和隔離式安全柵，隔離式安全柵不需要接地；齊納式安全柵需要接地連接，必須要與直流供電系統和交流供電系統公用接地，否則就不能起到本質安全保護作用。如果“獨立設置接地系統”，電氣設備短路引起的地電位差就會擊穿安全柵，造成損壞。齊納式安全柵接地沒有接地電阻的要求，只有接地連接電阻≤1Ω的規定。

3、DCS系統接地方式
①利用電氣接地網作為DCS接地網，即與電氣接地網共地；
②設DCS系統專用獨立的接地網；
③設DCS專用接地網，經接地線、再接至電氣接地網。
由于第三種接地方式與第二種接地方式有較多相同處，過去，計算機或DCS系統曾經較多的采用過專用的接地網。但這種接地方式存在的缺點是：占地面積太大，投資高，電纜及接地網鋼材耗量大，距廠房有相當的距離(因不易在廠房內找到合適的位置)，管理、維護、測量及查找接地極和接地線不方便，且效果不甚良好。根據實際運行表明，設置專用的DCS接地網是既困難又不安全的。

葉向東評論：DCS設專用接地網的做法是錯誤的，很多事故都是由此產生，現在所有的DCS都已經采用與電氣接地共用的形式。文中所述缺點并不如是：既然DCS是用電設備，就一定是電氣的低壓配電系統的接地，否則就起不到接地的作用。既然承認“效果不甚良好”、“又不安全”,怎么就能采用專用的獨立接地網呢？另外，接地極都是在室外，因為是接大地，而不是“不易在廠房內找到合適的位置”，也不是“距廠房有相當的距離”才使得“占地面積太大，投資高，電纜及接地網鋼材耗量大”的。

4、對公共接地極(網)的要求
①當廠區電氣接地網對地分布電阻≤4Ω時，可將廠區電氣接地網當著DCS系統的公共接地極(網)。
②當廠區電氣接地網接地電阻較大或雜亂時，應獨立設置接地系統，即為DCS系統的公共接地極(網)。

葉向東評論：采用電氣的低壓配電系統的接地裝置，中國和歐洲的接地電阻標準就是4Ω。DCS并沒有接地電阻的要求，采用共用接地系統也沒有接地電阻的要求。無論電氣接地網(接地裝置)接地電阻多大都能符合等電位接地系統，DCS不需要單獨的接地裝置。如果電氣接地網做不到4Ω的接地電阻，單獨的接地裝置也同樣做不到。

③沒有本安地接入的公共接地極(網)的對地分布電阻小于4Ω；有本安地的小于1Ω。接地總干線的線路阻抗小于0.1Ω。

葉向東評論：“本安地的小于1Ω。接地總干線的線路阻抗小于0.1Ω”是極端錯誤的說法！要認真領會學習石化和化工行業的接地規范，也可參照ISA、IEC的標準。

④接地極周圍15米內無避雷地的接入點，8米內無 30KW 以上的高低壓用電設備外殼的接入點。當現場無法滿足該條件時，防雷保護地通過避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網搭接在一起，二者應距離10米以上。

葉向東評論：“避雷地”一詞不符合規范，相關術語應認真學習GB50057-2010，GB50065-2011中的相關規定。

5、DCS系統接地原則
①DCS系統設置的接地裝置
a、操作臺、打印臺、服務器柜：設有保護地螺釘。
b、繼電器柜、UPS柜、配電柜：設有保護地螺釘。
c、DCS的I/O機柜：設有屏蔽接地匯流排，保護地螺釘，系統地(+24V地)懸浮。
d、儀表柜、手操盤臺：設有屏蔽地接地匯流排，保護地螺釘。
e、安全柵柜：設有屏蔽地接地匯流排，本安地接地匯流排，保護地螺釘。

葉向東評論：“保護地螺釘”是接地裝置嗎？接地裝置是接地體和接地體之間連接導體的集合。接地體是埋入地下并與大地形成電氣接觸的金屬導體，也稱接地極。另外，“系統地(+24V)”到底是懸浮還是接地？

②信號屏蔽及其接地
根據有關技術規定要求，計算機或 DCS系統信號電纜的屏蔽層不得浮空，必須接地，其接地方式應符合下列規定：
a、當信號源浮空時，屏蔽層應在計算機側接地；
b、當信號源接地時，屏蔽層應在信號源側接地；
c、當放大器浮空時，屏蔽層的一端與屏蔽罩相連，另一端宜接共模地(當信號源接地時，接信號地。當信號源浮空時接現場地)；

葉向東評論：什么是“共模地”？什么是“信號地”？什么是“現場地”？

d、當屏蔽電纜途經接線盒分斷或合并時，應在接線盒內將其兩端電纜的屏蔽層連接。

6、DCS系統接地降低土壤電阻率的方法
①改變接地體周圍的土壤結構。在接地體周圍的土壤2-3m范圍內，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質，如木炭、焦碳煤渣或礦渣等，該法可使土壤電阻率降低到原來的1/5-1/10。
②用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實。木炭和細摻勻為一層，約10-15cm厚，再鋪2-3cm的食鹽，共5-8層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/3-1/5。但食鹽日久會隨流水流失，一般超過兩年就要補充一次。
③用長效化學降阻劑。用長效化學降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。

葉向東評論：降低土壤電阻率的方法沒那么簡單，應當參見電氣的有關規范和手冊。不是所有的地方都需要降低土壤電阻率的。

7、DCS系統接地材料及要求
①接地體與接地網干線的材料要求
接地體和接地網干線所用鋼材規格可按下表選用，若接地電阻滿足不了要求時，也可選用銅材。如果接地體和接地網干線安裝在腐蝕性較強的場所，應根據腐蝕的性質采取熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或適當加大截面。

典型的接地體安裝

葉向東評論：原文沒有選用表。如果鋼材滿足不了接地電阻的場合，銅材也滿足不了。因為接地裝置的接地電阻不僅僅是接地體本身的電阻，更重要的是接地體與大地土壤的接觸電阻。

②接地連線要求
DCS系統的保護地和屏蔽地連線應使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區電氣專用接地網或接地體上。當接地連線距離較長、DCS系統對接地電阻要求較高或接地干線分接的支線數量較多時，昌暉儀表宜選用表中截面較大的電線電纜。

葉向東評論：原文沒有選用表。接地連接用的導體不一定是絕緣電線或電纜，電氣常常用扁鋼等材料。

8、DCS系統現場接地常用注意事項
①現場控制站
接地螺絲因機柜本體與底座間有膠皮形成絕緣，屏蔽地匯流排與底座間絕緣，現場控制站必須按規定做好接地處理。即分別接至現場控制站接地匯流排上。I/O柜的電源地與UPS的電源地必須接至同一個地，保證等電位。

葉向東評論：控制站機柜內有保護接地和工作接地兩個接地條，在分支集中型結構的接地系統中，應分別接到兩個接地匯總板上，然后這兩個匯總板再接到總接地板。I/O柜的電源地是交流的保護接地還是直流的工作接地？UPS的電源地是什么地？UPS輸出電源端都有“地”嗎？如果沒有怎么辦？正確的說法是：DCS供電應采用TN-S系統電源，這樣電氣就一定有接地線送過來。

②各個硬件設備
操作員站、工程師站、網絡交換機、服務器主機、系統顯示器等采用外殼接地或直接將電源地線連接至電氣接地網。

葉向東評論：這些設備都是PC計算機、服務器，外殼沒有接地端，電源采用插頭，如何將電源地線接到電氣接地網？前面說DCS要單獨設接地系統，到底接到哪里？顯示器沒有接地，顯示器的電源是接在主機上的，還要接地嗎？

③I/O組件
模擬量模件的直流24伏的負端接至邏輯地匯流排上，邏輯地匯流排接至屏蔽地，再接入總接地匯流排。

葉向東評論：“邏輯地匯流排”、“屏蔽地”都在什么地方？除了模擬量模件，還有開關量模件，不管了嗎？

I/O模件（組件）沒有接地端，接地是通過底板或底座接到一起的。直流電源裝置的24VDC負端是接到機柜的工作接地匯流排的，220VAC的地是通過供電線接到配電柜的地線母排的。

④屏蔽地
現場控制站的保護地應從機柜下方的接地螺釘接至接地分干線, 現場控制站的屏蔽地應從接地匯流排接至公共連接板。

葉向東評論：說的是保護地還是屏蔽地？

⑤接地電阻測試
接地系統的電阻必須進行測試，以保證接地能滿足控制系統制造商的要求。

葉向東評論：接地裝置是電氣的接地系統，就應當符合電氣規范，接地電阻就是電氣接地系統的電阻。控制系統制造商應當遵從用戶所在國家的接地標準規范，而不是相反。這是國際通行原則。

9、DCS系統接地的施工規范要求
①用電儀表的外殼、儀表盤、柜、箱、盒和電纜槽 、保護管、支架、底座等正常不帶電的金屬部分，由于絕緣破壞而有可能帶危險電壓者，均應做保護接地。對于供電電壓不高于36V的就地儀表、開關等，當設計文件無特殊要求時，可不做保護接地。
②在非爆炸危險區域的金屬盤、板上安裝的按扭、信號燈、繼電器等小型低壓電器的金屬外殼，當與已接地金屬盤、板接觸良好時，可不做保護接地。
③儀表保護接地系統應接到電氣工程低壓電氣設備的保護接地網上，連接應牢固可靠，不應串聯接地。

葉向東評論：第1-3條內容是設計規定，不是施工要求。

④保護接地的接地電阻值,應符合設計文件規定。
⑤在建筑物上安裝的電纜槽及電纜保護管，可重復接地。
⑥儀表及控制系統應做工作接地，工作接地包括信號回路接地和屏蔽接地，以及特殊要求的本質安全電路接地，接地系統的連接方式和接地電阻值應符合設計文件規定。
⑦儀表及控制系統的信號回路接地、屏蔽接地應共用接地裝置。
⑧各儀表回路只應有一個信號回路接地點，除非使用隔離器將兩個接地點之間的直流信號回路隔離開。
⑨信號回路的接地點應在顯示儀表側，當采用接地型熱電偶和檢測元件已接地的儀表時，不應再在顯示儀表側接地。
⑩儀表電纜電線的屏蔽層，應在控制室儀表盤柜側接地，同一回路的屏蔽層應具有可靠的電氣連續性，不應浮空或重復接地，不應再在顯示儀表等接地。現場儀表端電纜的屏蔽層不得露出保護層外。
?當有防干擾要求時，多芯電纜中的備用芯線應在一點接地，屏蔽電纜的備用芯線與電纜屏蔽層，應在同一側接地。
?儀表盤、柜、箱內各回路的各類接地，應分別由各自的接地支線引至接地匯流排或接地端子板，由接地匯流排或接地端子板引出接地干線，再與接地總干線和接地極相連。各接地支線、匯流排或接地端子板之間在非連接處應彼此絕緣。

葉向東評論：第6-12條內容是設計規定，不是施工要求。施工單位能判別第8條、第9條、第11條的內容嗎？

?接地系統的連接應使用銅芯絕緣電線或電纜，采用鍍鋅螺栓固定，儀表盤、、柜、箱、內的接地匯流排應使用銅材，并有絕緣支架固定。接地總干線與接地體之間應采用焊接。
?本質安全電路本身除設計文件有特殊規定外，不應接地。采用二極管安全柵時，昌暉儀表建議其接地應與直流電源的公共端相連。

葉向東評論：本質安全電路到底該不該接地？與前文觀點自相矛盾。

?防靜電接地應符合設計文件規定，可與設備、管道和電氣的防靜電工程同時進行。

葉向東評論：防靜電接地接到哪兒？怎么接？

?接地連線應采用多股絞合銅芯絕緣電線或電纜，采用鍍鋅或銅螺栓連接，接地匯流排應使用銅材，并由絕緣支架固定。
?接地線的截面積應符合設計文件和制造廠的規定，當設計文件和制造廠無規定時，接地連線應大于2mm2，接地分干線應大于6mm2，接地干線應大于20mm2，接地總干線應大于30mm2。
?接地總干線與接地體之間應采用焊接。埋地的接地干線可用有效截面積相同的熱鍍鋅扁鋼或圓鋼進行焊接。接頭可采用搭接，扁鋼搭接長度為寬度的2倍，園鋼為直徑的6倍，接觸應良好，連接應牢固，焊接處應做防腐處理。
?接地電阻值應符合設計文件和制造廠的規定，如設計文件或制造廠未規定時，應符合下列規定：
a、儀表系統保護接地電阻值一般為4Ω，最高不宜超過10Ω。當設置有高靈敏度接地自動報警裝置或接地自動切斷裝置等情況時，接地電阻值可大于10Ω，但應在100Ω以內，當設置有防雷系統時，接地電阻不應大于1Ω；
b、屏蔽接地和工作接地應在10Ω以內；
c、本質安全回路接地和其它儀表接地電阻應符合產品技術文件的要求；
d、DCS、PLC、PCS系統接地電阻應小于4Ω；
e、接地板之間的距離應大于5m。

葉向東評論：第19條內容來自哪里？哪項規范規定防雷系統的接地電阻不應大于10Ω？是什么電阻？哪項規范規定屏蔽接地和工作接地應在10Ω以內？接地板之間的間距來自何處？所有與接地相關的規范卻沒有這些內容與規定。

?接地系統施工時，應及時作好隱蔽工程記錄。

DCS合理、可靠的系統接地，是DCS系統非常重要的內容。為了保證DCS系統的監測控制精度和安全、可靠運行，必須對DCS系統接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極布置等方面，進行認真統籌考慮。

評論作者：葉向東，男，1982年畢業于撫順石油學院自動化系，中國石化工程建設公司副總工程師，教授級高級工程師，SH/T- 3092-2013《石油化工分散控制系統設計規范》，SH/T3081-2019《石油化工儀表接地設計規范》，SH/T3164-2021《石油化工儀表系統防雷設計規范》三項規范主編人。

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