石油化工企业仪表及控制系统接地的抗干扰作用
仪表信号的干扰有差模干扰和共模干扰,会引起信号失真及差错。差模干扰是直接作用在信号线间的电压或电流,共模干扰是信号线与公共参考点或信号线与地线之间的电压或电流,干扰电压或电流的性质有直流、交流、脉冲及不规则等。
信号的干扰主要来源有电场(静电)和电磁场,电磁场有高频和低频之分。干扰作用原理为电场感应及电磁场感应。
防止或减小对仪表形成干扰的主要措施是屏蔽和反向电磁场对干扰电磁场的抵消和削弱。例如:双绞线、外屏蔽的多点接地等。事故及异常干扰的原因通常为线路短路或断路造成的信号差错甚至仪表损坏。
2 接地的抗干扰作用
2.1 屏蔽作用
屏蔽是抗干扰的有效手段之一,根据干扰来源可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。由于仪表工作环境中三种情况都存在,因此屏蔽应综合考虑。
1) 电场屏蔽的原理是采用导体制成屏蔽体,在接地的条件下实现静电平衡,消除电场和低频电磁场干扰源的电容耦合,实现电场屏蔽。
2) 磁场屏蔽是防止外界的静磁场和低频电流产生的磁场进入需要保护的区域,必须用磁性介质做外壳,外壳越厚,磁导率越高,屏蔽的效果就越好。铁材料的磁导率很高,因而屏蔽效果比其他磁导率低的材料好得多。
3) 电磁场屏蔽同样采用导体制成的屏蔽体,利用电磁感应现象在屏蔽体表面形成电涡流产生的反向磁场,抵消或减弱原干扰磁场,达到屏蔽的目的。普通碳钢和铁材料具有很高的电导率和磁导率,所以具有良好的电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽的效果。屏蔽体的接地是实现屏蔽作用的重要条件之一。
2 导流作用
屏蔽体的接地把静电荷导流入地, 使电场终止在屏蔽体的金属表面, 实现了静电平衡, 即实现了电场屏蔽。当电涌电流沿着信号线流动时,由于交流电的趋肤效应,部分电涌电流会通过屏蔽层的接地散流,其余的电涌电流会在电涌防护器的分流作用下散流入地,这就是接地系统的导流作用。