电气自动化技术系统接地问题分析与研究

时间：2024-04-25

张恒星

上海电气研砼（徐州）重工科技有限公司江苏徐州 221100

在整个电气自动化技术系统的运行中，需要许多的电能装置进行驱动，还需要一些高压设备，提高了电气自动化技术系统的安全运行性。接地系统是保证用电设备机组稳定运行的重要手段之一。作为一个庞大的自动化设备，发生短路等相关故障时系统会自动断开电源，但仍会造成设备的烧毁和触电等事故[1]。

1 电气接地设备综述

接地保护是通过接地装置将电气自动化技术系统与地面连接起来。它是保护用电设备的一种办法，也是保证用电设备正常运行的重要措施。接地防护系统主要分为两类：功能接地系统和保护接地系统。功能接地系统主要用于满足用电设备正常运行时的实际功能要求，常用的是中性点直接接地系统。在220V/380V三相四线制的电网系统中，中性点直接接地系统采用不接地方式运行时，单相输出接地故障时，不接地相的电压升高，过高的电压可能引起用电设备发生火灾等安全问题。因此，220V/380V配电系统一般都采用TN-S、TN-C、TN-C-S、与TT中性点直接接地安装方式。

2 电气自动化技术系统接地的问题

2.1 电阻单点接地

目前，电气自动化技术系统接地中最常见的问题是电阻的单点接地，其中存在着接地的间接处理和接地电阻的降低，将给系统的自动化运行带来很大的安全问题。在系统运行过程中，当电阻值小于直流电压时，装有电源绝缘监测设备的系统会发出报警。然后，技术人员可以通过绝缘检查仪检查电阻接地问题的位置，及时的解决相关问题，从而避免进一步的电器损坏。值得注意的是，虽然单点式接地电阻的处理不会影响到设备的正常运行，但随着用电设备的长期运行，其安全风险因素会逐渐提高，进而出现两点接地问题[2]。

2.2 多分支点接地

多分支点接地是因为其电源连接形成的正极与负极电源接地产生了多分支点接地的情况。因为电气自动化技术系统中各故障支路共用一个终端系统，很难找到接地支路的接地问题。如果产生了一条接地的线路，其他的支路接点就会继续存在。这时，我们需要检查一下供电系统，但处理起来会是相当的繁琐。

2.3 多点高电阻接地

当多点高电阻接地问题发生时，自动化运行系统的总接地电阻将下降。如果其电阻值到达了自动化运行系统的工作阈值，将发生报警。在多点高电阻接地产生的故障中，自动化运行系统中各支路的电阻会相应增大。如果采用拉电路的方法，将很难排除故障，这可能会导致分支错过问题机器。此时需要对各条线路的线路进行比较，找出接地支路的故障点，同时进行集中的处理。

3 电器自动化运行系统接地的优化措施

3.1 控制接地系统电阻

针对独立安全接地系统、交流接地系统、直流接地系统，其电阻值不得小于4Ω。共用接地系统，包括联合接地系统、DCS系统、仪表系统等，接地系统电阻不得大于1Ω。独立防雷系统电阻不得大于10Ω，防静电接地系统电阻不得大于100Ω。

3.2 共用接地系统与等电位接地系统

公共接地系统是将整栋建筑物的不同性质的接地系统装置连接起来，包括电气自动化技术系统接地、弱电系统接地、防雷接地、防静电接地、屏蔽接地、交直流接地等线路，形成等电位一体装置。接上等电位体，用等电位接地方法将整个电气自动化技术系统与建筑内的电气自动化技术系统线路、金属、零线、电气接地系统连接起来，使整个电气自动化技术系统的空间成为等电位体，当支线出现接地问题时，不会影响整个等电位体。本文推荐采用TN-S系统。

3.3 三级雷电防护

对于系统中的供电系统，通常需要三级防雷保护，其中，防雷保护主要是在系统运行的各相总配电的高压端安装高通量防雷设备；二级防雷主要是在配电箱低压进线处安装相应的防雷装置；三级防雷是在配电箱出线回路附近安装浪涌保护装置。电力企业需要考虑更高等级的防雷措施时，需要结合不同类型的保护手段，如在供电位置的输出端安装避雷器，在一些关键自动化用电设备的输电端安装避雷器等。

3.4 仪表盘、仪表柜、控制柜的接地

仪表盘、仪表柜、控制柜通过接地分线直接连接至连接板上，再由主接地干线接至接地体。母线和分支线的绝缘性能应满足系统要求。直线的连接、次干线的连接、干线与连接面板的连接，均应加铜接线片，并用铜扣件固定。应注意，保险丝和开关不应连接在每条接地线上。此外，在进行接地的过程中，应尽量使用自然接地方式或采用人工接地同自然接地相结合的方式建设接地网络。整个电气自动化技术系统在自然接地的基础上，辅以人工接地，采用统一的接地网，使用一点接地方案，保证其接地电阻值达到最小接地电阻值。

3.5 电缆屏蔽层接地

相对于大多数电气自动化技术系统的接地方式来说，信号屏蔽电缆的屏蔽层应用的是单点接地方式，接地方式根据信号源和接地仪表的特点选择。如果信号发生源是浮动的，屏蔽层需在计算机一侧接地。如果信号源是接地的，屏蔽层需要在信号源一侧接地。如果新的屏蔽层通过接地箱分段组合，则两端电缆需与接地箱中的屏蔽层连接。另外，在通信系统中尽量采用无线或光纤，以减少金属线的应用，也可以减少通信系统的接地故障[3]。