現(xiàn)場做儀表，經(jīng)常會碰到幾種“接地”。

變送器外殼接地，控制柜有PE排，信號電纜帶屏蔽層，橋架、鋼結(jié)構(gòu)、金屬管道又做了等電位連接。

看起來都跟“接地”有關(guān)，實際承擔(dān)的作用差別很大。

有些是為了在故障時保護(hù)人，有些則是為了降低金屬部件之間的電位差，還有些專門處理信號干擾。要把這些關(guān)系理清，很多現(xiàn)場問題就容易判斷了。

接地是系統(tǒng)統(tǒng)稱

現(xiàn)場說“接地線”，往往只是看到了接地系統(tǒng)中的一小段。

按照現(xiàn)行 SH/T 3081—2025《石油化工儀表接地設(shè)計規(guī)范》，接地系統(tǒng)由接地導(dǎo)線、接地連接導(dǎo)體、接地匯流條、接地排、電氣接地板、接地裝置等組成。

儀表的接地路徑：儀表外殼 → 接地導(dǎo)線 → 接地匯流排 → 總接地板 → 接地裝置。

所以判斷接地是否可靠，通常要看整條通路。

現(xiàn)場比較常見的問題有接線端子松動、接地線截面積不足、柜內(nèi)接地排連接不良、接地導(dǎo)體中途斷開。單看儀表旁邊有沒有一根黃綠線，判斷不了整個接地系統(tǒng)的狀態(tài)。

保護(hù)接地

主要處理設(shè)備外殼帶電后的故障電流。

在正常運行時，電機(jī)、儀表箱、配電柜、控制柜的金屬外殼都處于安全接觸狀態(tài)。

如果內(nèi)部絕緣損壞，相線碰到金屬外殼，外殼電位會升高。

這時候PE導(dǎo)體形成故障電流通路，使斷路器、熔斷器或者剩余電流保護(hù)裝置及時動作。

這也是為什么保護(hù)接地不能只盯著“接地電阻幾歐姆”。

以TN系統(tǒng)為例，GB/T 16895.21—2020中給出了故障保護(hù)條件：

Zs × Ia ≤ U?

Zs是故障回路阻抗，Ia是保護(hù)裝置在規(guī)定時間內(nèi)動作所需的電流，U?是相導(dǎo)體對地標(biāo)稱電壓。

放到現(xiàn)場理解，就是故障回路要足夠可靠，故障電流能夠達(dá)到保護(hù)裝置的動作條件。

GB 50093—2013《自動化儀表工程施工及質(zhì)量驗收規(guī)范》第10.2.1條也明確規(guī)定，供電電壓高于36V的現(xiàn)場儀表外殼，以及儀表盤、柜、箱、支架、底座等正常情況下不帶電的金屬部分應(yīng)做保護(hù)接地。

所以看到儀表箱、控制柜、電機(jī)外殼上的黃綠雙色線，基本都屬于這一類用途。

等電位

等電位在現(xiàn)場很常見，解決的是金屬部件之間的電位差，只是大家平時未必會單獨提這個詞。

比如控制柜旁邊會設(shè)有金屬橋架、工藝管道和鋼結(jié)構(gòu)。

如果發(fā)生故障，這幾個金屬部件的電位會出現(xiàn)差異。如果人在現(xiàn)場同時接觸兩個不同電位的金屬部件，人體兩端就會承受電壓。

把這些金屬部分可靠連接起來，可以讓它們的電位盡量接近。這就是等電位聯(lián)結(jié)。

GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》第5.2.4條對總等電位聯(lián)結(jié)范圍作出了規(guī)定，其中包括保護(hù)導(dǎo)體、接地導(dǎo)體、金屬管道和可利用的建筑物金屬結(jié)構(gòu)等。

現(xiàn)場常見的橋架跨接、金屬管道連接、柜體與接地母排連接，很多都和等電位有關(guān)。

保護(hù)接地和等電位經(jīng)常出現(xiàn)在同一套系統(tǒng)里。

保護(hù)接地更關(guān)注故障電流的通路，等電位更關(guān)注人能夠同時觸及的兩個金屬部分之間有多少電位差。

屏蔽接地

儀表人平時碰到更多的還是屏蔽接地，處理的是信號干擾。

4～20mA、熱電偶、RTD、編碼器以及部分通訊線路，電纜外面都會帶屏蔽層。

這些信號一般電平較低，傳輸距離又長。旁邊如果有動力電纜、電機(jī)、接觸器或者變頻器，干擾就會通過電容耦合、電感耦合等方式進(jìn)入信號線路。

屏蔽層的作用，就是給這些干擾提供一條合適的泄放路徑，同時減少干擾進(jìn)入信號芯線。

SH/T 3081—2025把屏蔽接地定義為：為屏蔽層、屏蔽體輔助實現(xiàn)電場屏蔽和電磁場屏蔽功能所做的接地。

所以屏蔽接地關(guān)注的事情，和設(shè)備外殼的PE并不一樣。

PE面對的是絕緣故障產(chǎn)生的故障電流。

屏蔽層更多處理電磁干擾產(chǎn)生的騷擾電流。

兩種導(dǎo)體都可能最終進(jìn)入接地系統(tǒng)，但設(shè)計時考慮的電流性質(zhì)和連接方式不同。

為什么有的屏蔽層單端接地，有的又要求兩端接地？

這也是現(xiàn)場爭論比較多的問題。

對于很多常規(guī)4～20mA、熱電偶等低頻模擬信號，工程上常見的做法是在控制室側(cè)單點接地。

原因和兩個地點之間的地電位差有關(guān)。

如果屏蔽層兩端都接地，而兩端地電位又存在差異，屏蔽層中可能產(chǎn)生環(huán)流。這個電流形成的磁場又可能耦合到信號芯線中。

GB 50093—2013第10.2.10條規(guī)定，儀表電纜、電線的屏蔽層應(yīng)在控制室儀表盤柜側(cè)接地，并保持同一回路屏蔽層的電氣連續(xù)性。

到了高頻信號、變頻器、電機(jī)驅(qū)動、電磁兼容要求較高的場景，情況會發(fā)生變化。

頻率升高以后，一段看起來很短的接地線也會產(chǎn)生明顯的感抗。屏蔽效果開始更加依賴低阻抗連接、短而寬的接地路徑以及360°屏蔽端接。

因此現(xiàn)場看到屏蔽層采用兩端接地、多點接地或者大面積搭接，也很正常。

具體采用哪種方式，一般根據(jù)項目設(shè)計、信號類型、頻率、電纜結(jié)構(gòu)和設(shè)備廠家要求確定。

屏蔽層和鎧裝層常被混淆

有些電纜既有屏蔽層，又有鎧裝層。

兩者看起來都是電纜外面的金屬層，用途其實不同。

屏蔽層主要承擔(dān)抗電磁干擾功能。

鎧裝層主要提供機(jī)械保護(hù)，同時作為可導(dǎo)電金屬部分還涉及保護(hù)接地。

GB 50093—2013第10.2.11條規(guī)定，鎧裝電纜的鎧裝層應(yīng)進(jìn)行保護(hù)接地。

所以現(xiàn)場處理電纜時，屏蔽層怎么接、鎧裝層怎么接，通常需要分別看設(shè)計要求。

小結(jié)

如果現(xiàn)場遇到接地問題，可以順著設(shè)備和電流路徑去看。

柜體、電機(jī)、儀表箱外殼，更多考慮故障電流和PE連續(xù)性；橋架、管道、鋼結(jié)構(gòu)之間，更多考慮等電位；4～20mA、熱電偶、通訊電纜，則要檢查屏蔽層的連續(xù)性和接地點。

如果遇到像模擬量漂移、數(shù)值跳動、通訊時好時壞這類問題，除了檢查電源和信號回路，接地和屏蔽的接法也需排查。

接地這件事看著簡單，現(xiàn)場真正遇到問題時，關(guān)鍵還是分清這根線承擔(dān)什么功能、這股電流從哪里來、最后通過哪條路徑走。