摘要：接地系统在概念上和技术上，随着科技的发展发生了很大变化，其中最重要的转变是：以前是以接地电阻值为基准判断接地系统合格与否，而现在则侧重于接地结构兼顾接地电阻值，特别是从单独接地到等电位联结方式的转变。认识接地结构方式的转变，理解等电位联结的重要性，对于今后的接地系统设计及施工具有重大的指导意义。
关键词：水泥厂；接地系统；信号干扰
1电气接地系统概述及分类
电气接地系统对于水泥工厂来说非常重要，它直接影响到水泥生产线的正常运转，所以，我们应当高度重视电气接地系统运行的稳定性。目前，电力系统常用接地形式有中性点有效接地系统和中性点非有限接地系统两大类。电力系统常用接地种类有中性点直接接地、经消弧线圈接地、经电阻接地、不接地四种形式。低压系统的接地形式基本分为三种，即TN系统，TT系统以及IT系统。TN系统又细分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。（1）110kV总降压变电站110kV侧的接地方式由供电部门决定，一般为通过放电间隙接地、直接接地和不接地三种方式。（2）35kV总降压变电站35kV侧为中性点不接地系统。（3）10kV或6kV中压系统为中性点不接地系统。（4）水泥工厂低压系统一般采用TN-S接地系统，PE线和N线分开，少量水泥工厂采用TN-S、TN-C-S共用系统，存在PE线和N线共用部分。
2接地的作用
通常接地有两个作用：（1）保护设备和人身安全，如保护地、防雷地、本安地、防静电地等；（2）抑制干扰，即为信号电压或系统电压提供一个稳定的电位参考点。如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。水泥厂的接地主要有下面几个方面：（1）防雷接地：主要是各类建筑物的防直击雷接地。（2）工作接地：110kV系统中性点接地和380V系统的中性点接地。（3）保护接地：各类设备的外壳接地。（4）DCS系统接地：DCS系统的接地主要是为各种信号提供一个等电位的接地点。最理想的接地系统是根据各个接地系统的功能和要求不同分别单独接地，由于水泥厂低压380V系统一般采用TN-S系统，所以保护接地和工作接地是连接在一起的。另外考虑到现场场地狭小、投资成本等诸多因素通常水泥厂中防雷接地和工作接地、保护接地都是采用同一个共用接地系统。首先各个车间自成一个小型接地网，厂区接地网再将各个车间的接地网全部连接成一个大的接地网，这样的做法就是通过增加接地网的面积来减小接地电阻，同时通过多点连接单体接地网，增加接地系统的可靠性。
3水泥工厂接地系统施工方式
3.1接地概念
接地极：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地极。接地线：电气装置、设备的接地端子与接地极连接用的金属导电部分。
接地装置：接地极和接地线的总和。
3.2自然接地
这一施工方法在水泥厂的电气接地系统施工中发挥了重要作用。大范围运用在自然接地节省了投入和保证了接地系统的稳定，通常利用建筑结构基础作为自然接地。
3.3人工接地
实际的接地系统施工中，人工接地同样是一项重要的方法，得到了水泥厂的普及和应用。接地极比较常见的形式有镀锌角钢、镀锌钢管、铜棒等，接地线比较常见的有镀锌扁钢、裸铜线等。这些接地体装置形成一个整体，一同发挥人工接地的作用和效果。不仅如此，人工接地的位置也应当予以严格的控制，防止由于距离不合理，影响到接地体不能成功的打入到地下位置，甚至导致接地体产生裂缝问题从而减弱接地体的质量和效果。因此，合理控制接地体的距离对于确保运用效果有着直接影响，在实际施工中，需要严格控制两个接地体相互的距离超过5m，保证以“S”形的原则进行接地体下部位置的施工，防止由于承载重物而造成接地体发生断裂，进而损害接地体的施工质量。
4接地系统结构方式与信号干扰
随着水泥工业自动化水平的不断提高，大量的弱电子设备应用在水泥厂的电气、控制和仪表系统中，如果各系统使用单独接地系统，设置单独接地网，并按照各子系统中最低的接地电阻值来确定接地网的接地电阻，接地网的耗材及施工投资比较大，且各接地网之间要保持足够的电气距离，以减少耦合干扰，如DCS控制系统单独接地时，其接地体和电气接地网的电气距离必须大于10米，和防雷接地网的电气距离必须大于20米，而这一点有时候在施工中不容易做到，造成DCS系统的信号干扰。
由于单独接地的上述缺点，联合接地被应用，联合接地即一点接地，使各系统共用一个共同“地”，联合接地使建筑物的接地系统组成一个笼式均压体，对于直击雷，建筑物内同一层各点电位比较均匀；对于感应雷，笼式均压体和建筑物的框架式结构对外来电磁干扰也具有屏蔽效果；同时联合接地方式接地电阻非常小，不存在各种接地体之间的耦合影响，有利于减少干扰；而且可以节省金属材料，占地少。
从2000年开始我国在各类标准中提出等电位联结。实施等电位联结后，当雷击建筑物时，雷电传输沿垂直的接地引下线成梯度，垂直相邻层金属构架节点上的电位差可能达到上千伏量级，危险极大，但等电位联结将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金属装置、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接，可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷，避免火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。等电位联结还可以将静电电荷收集并传送到接地网，从而消除和防止静电危害。同时等电位联结使电气设备外壳与楼板墙壁电位相等，可以极大地避免电击的伤害。
5等电位联结实例
在柬埔寨某水泥厂的接地系统设计中，各建筑内的设备接地都按照IEC标准采用等电位联结，等电位联结施工图如图1。
图1 接地系统图
完整的接地系统在施工中一般有两个阶段，分别由两个施工队伍完成，第一阶段由土建施工队伍完成，如基础内的接地线，混凝土柱当中的防雷引下线，预埋接地板及设置人工接地极等，这一部分属隐蔽工程；第二阶段由设备安装队伍来完成，完成设备与接地线的联结。
电气设计人员在收到各专业提供的建筑物功能及设备布置资料后，对照规范要求确定建筑物防雷等级，如建筑物高度大于15米，就必须要求设计防雷接地。最终设计出在土建施工中需要完成的接地线、防雷接地引下线及预留接地板等。接地线是利用建筑桩基承台基础、水平基础梁内不少于2根直径为12mm的钢筋焊接联通组成自然接地体，没有基础地梁的地方采用40X4镀锌扁钢替代连接，形成闭合电气通路。防雷引下线是利用混凝土柱内对角4根直径12mm以上的主筋与自然接地体可靠焊接，直径达不到要求的增加钢筋根数。预埋接地板是根据建筑物内设备的不同，布置区域的不同，就近设置等电位联结预埋板。
在设备安装阶段，安装单位将参考如图1所示的接地系统图，按照设备类型，采用不同的接地线，将各种设备分别与等电位联结板连接，再将等电位联结板与预埋的室内接地板连接，最终完成整个等电位连接系统。
结束语
自动化仪表、控制设备在水泥厂的安全、稳定运行成为企业不可忽视的问题，而接地系统可靠程度直接关系到这些设备运行的安全性和稳定性。因此，加强对水泥厂接地系统的认识，分析接地系统与信号干扰的原因，从设计阶段入手，从源头做好接地系统的优化，对提高电气接地系统的稳定性和安全性具有重要意义。
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论文作者:王广牛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
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