电气自动化系统接地问题分析与研究 张超

发表时间:2020/6/16   来源:《当代电力文化》2020年03期   作者:张超
[导读] 电气自动化控制系统主要由PLC 控制模块,通信模块,和中央控制模块组成:PLC 控制模块在电气元件的选择上非常严格,因此在实际应用中具有更稳定的生产性能。
        摘要:为了方便大家,给大家营造一个安全舒适的电气系统供应环境,建筑设计者在电气的安装上采用了符合相关标准的接地设备,为提高电气系统的安全概率,减少电气的安全隐患,电气系统的安全运行就成为了高层建筑中的主要因素,因此电气系统的安全性成为了最主要的施工标准之一,必须加强接地保护系统建设研究。本文将围绕电气自动化中电气接地及电气保护技术进行分析。
关键词:电气自动化;电气接地;电气保护
  一、电气与仪表自动化控制系统概述
        电气自动化控制系统主要由PLC 控制模块,通信模块,和中央控制模块组成:PLC 控制模块在电气元件的选择上非常严格,因此在实际应用中具有更稳定的生产性能。PLC控制模块体积小,质量轻,安装容易,操作简便,所以在PLC 的控制系统建立时,消耗时间短,操作便捷,产品的更改和升级更为容易,且PLC 的操作界面非常人性化,更适于推广;通讯模块的主要功能是将数据采集仪器收集到的各种数据存放于存储器中,并通过网络传输到上位机系统,这种通讯系统可以减少很多设备资源的使用,同时保证信息传输中的精确性及稳定性,保障通信信号的实时畅通,如果通讯模块采用光纤进行通信,可以更好的降低传输中的误码率,降低外界因素对通信模块的干扰;中央控制系统是由安装在系统中的微型计算机来实现控制,具有精度高,速度快的特点,在使用中央控制系统进行操控时,能显著提高系统的运行效率,操作的精确性和稳定性。中央控制系统不但可以对传感器所采集的数据进行实时处理,并根据内置的程序,找出相应的解决方式,还可以实现实时报警功能,不间断地对所测数据进行监控,一旦发现设备运行中的异常情况,可以及时的报警并启动相应的预案进行处理,避免了人为操作时的延迟。
二、自动化仪表系统接地的重要性
        在石油和化工行业,仪表自动化技术应用广泛,特别是DCS、PLC、ESD、SIS 等系统普遍应用于装置的控制、大型机组的控制和装置的联锁保护系统中。随着大规模集成电路和电子技术的日趋成熟,上述控制系统的硬件和软件已经非常稳定可靠。目前国内使用的控制系统品牌都能满足工艺控制或大型机组保护需求。因此,要努力提高仪表控制系统的可靠性和稳定性,而仪表设备普遍存在绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点,一旦仪表设备收到直接雷击或其附近区域发生雷击,雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、仪表信号线、电缆桥架、穿线管等途径到达仪表设备,威胁仪表设备的正常工作和安全运行。如果防护不当,轻则使仪表设备工作失灵,重则使仪表设备永久性损坏,严重时还可能造成人员伤亡、生产事故。
三、电气接地技术的类型
        3.1防雷电气接地
        设置防雷电气接地就是为了把雷电袭击形成的电流导入地表下,一般情况下,大部分建筑物内部的电气装置均是借助避雷器来避免雷击。将所需保护的设备与避雷器和接地装置相连,在出现雷电袭击的情况下,在避雷器的作用下,雷电形成的强电流会被导入内部,促使电流经过接地装置和引线导入地表下。同时,为了避免设备因静电感应效应而受到损伤,建筑物内的金属设备、钢筋结构及金属管道等均必须进行防雷电气接地处理。此外,为了避免雷击引发火灾等事故,线路上及房屋前的绝缘瓷瓶均必须设置防雷电气接地。
        3.2屏蔽电气接地
        设置屏蔽电气接地就是为了最大限度地减少甚至彻底规避电磁场对人体产生的威胁,而且也可以避免设备因电磁波而受到影响。磁场中的辐射能量被吸入人体后会发生生物学反应,从而危害人体,使人体出现皮肤划伤、手指颤抖或视力下降等症状。将屏蔽电气接地设置于易形成磁场的电气设备外壳,并使之连接地表,这样不但可以最大限度地减小屏蔽体外部的磁场强度,降低甚至彻底消除磁场给人体造成的损伤,同时还可以对屏蔽体内部的各类设备起到一定的保护作用,最大限度地减少磁场对其造成的干扰。
        3.3保护电气接地
        设置保护电气接地就是为了避免人们因电力设备绝缘外壳毁坏而受到威胁,而且此种接地办法可以有效的消除静电,以免发生爆炸事件。

目前,最为常见的一种电气接地策略就是保护电气接地,其只需将地表和设备外壳连接起来即可,非常便于操作。
        3.4工作电气接地
        设置工作电气接地不仅可以为系统和有关设备的正常运作提供可靠的保障,而且可以大大地提升测量的精准度和控制举措的可行性,如信号回路接触、机器接触及屏蔽接触等均属于工作电气接地范畴,整个系统中拥有最高安全性的接地办法就是工作电气接地。
四、电气技术接地应注意的事项
        4.1供电系统
        对于供电系统而言,应注意如下几方面:①必须将主要电路短路设备的输出端口以对地的并联形式连接至电源的防雷装置。②必须确保电源内部的三级和二级装置之间的距离至少为500cm,二级与一级低压浪涌保护装置之间的距离必须超过1000cm。或者也可将一个协调电感设备设置于机房内部。③必须保证电源本身的防雷装置接引线不超过50cm。④必须将不小于三级的防雷电源设备设置于机房内部的供电线路上。⑤必须将熔断丝串联于防雷设备前,这样可以对装置起到保护作用,防止主要电路因防雷设备异常而发生短路现象。⑥必须采用不同颜色的线来区分电源防雷器,并以机械式的办法将其相连。⑦电源的电阻必须在4Ω范围内,共用接地电阻必须小于1Ω。⑧必须保证电源的防雷器连接线处于钝角弯曲状态。
        4.2接地系统
        对于接地系统而言,应注意如下几方面:①务必采取焊接的办法来连接埋地接地装置和室外接地引线,同时还必须做好防腐工作。②必须采取焊接或机械式的办法来连接铜线与扁铁,而且必须做好相关的防腐工作。③防雷接地电阻必须在4Ω范围内,共用接地电阻必须小于1Ω。④必须将等地位均衡器安装于独立地之间,或者保证两地之间的间距≥2000cm。⑤必须将直接雷处与信号防雷器位置分开,以防直击雷在地线的作用下对信号设备产生反击干扰。⑥必须把等电位和室内接地以机械式或焊接的办法相连,而且相连之前必须做好连接位置的除层工作。⑦在设置无线通讯设备的防直接雷接地的过程中,为了避免受到雷电的直接袭击,应将某些传统的避雷装置设置于无线通讯设备上,如避雷网、避雷带、避雷针等,而且必须保证避雷针在天线顶端的数米之上,同时,必须将天线和避雷针分开一段距离,以免天线的通信效果因避雷针的辐射作用而受到干扰。另外,应尽量选用实心金属导线,切不可选用线电感较大的绞合线或扁平编织线,以免出现腐蚀情况、影响雷击电流的释放。
        4.3监控系统
        对于接地系统而言,应注意如下几方面:①倘若不得不把通信设备设置于建筑物的顶端位置,则必须为其单独设置防直击雷接地,而且必须分离防感应雷设备和直击雷地线,切不可将信号防雷器的避雷带与地线直接相连。②切不可在室外的避雷针或避雷塔等设施上设置信号设备,以防信号线路等装置因直击雷的释放而出现感应式雷击。③切不可在室外信号设施上设置避雷针,以免引雷。
结语
        从当前的情况来看,国内的建筑电气水平仍远远落后于国际水平,尤其是建筑电气安全方面。因此,必须在全面掌握建筑电气接地问题的基础上,再结合建筑电气设备的具体特点来采用恰当的接地策略,而且还必须将有关的接地施工和设计工作严格落实到位,这样方能最大限度地减少雷击、静电事件的发生,为建筑的安全、稳定用电提供可靠的保障。
        参考文献:
        [1]唐继华.关于建筑电气接地的相关问题思考[J].现代制造,2014(28).
        [2]李书强.浅谈建筑电气接地的相关问题思考[J].城市建设理论研究:电子版,2015(5).
        [3]李玉源.关于电气技术接地问题的几点认识[J].门窗,2013(6).
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