儀表金屬外殼是否需要接地是大家經(jīng)常爭論的問題,也是安全檢查中經(jīng)常遇到的問題,不同標準要求也存在一些差異。以下是幾個具有代表性的標準要求,本文分析標準規(guī)范的條文背景及用意,進行討論并給出工程建議。
(1)SH/T 3081-2019
SH/T 3081-2019《石油化工儀表接地設(shè)計規(guī)范》正文:
a) 與己經(jīng)接地的金屬盤、臺、箱、柜、架等電氣接觸良好,或與其實施了導(dǎo)電連接的儀表和控制系統(tǒng)的外露導(dǎo)電部分可不另外實施保護接地。
b) 非爆炸危險環(huán)境中,供電電壓低于36V 的現(xiàn)場儀表金屬外殼、金屬保護箱、金屬接線箱,可不實施保護接地,但對于可能與高于36V 電壓設(shè)備接觸的應(yīng)實施保護接地。
c) 爆炸危險環(huán)境中,非本質(zhì)安全系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表金屬外殼、金屬保護箱、金屬接線箱應(yīng)實施保護接地,本質(zhì)安全系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表金屬外殼、金屬保護箱、金屬接線箱可不實施保護接地。
從規(guī)范的條文可以看出:a)認可自然接地;b)是從人身安全電壓考慮作出的規(guī)定;c)是從爆炸性環(huán)境考慮,36V是人身安全電壓,并非爆炸性環(huán)境的安全電壓,爆炸性環(huán)境的接地實施可以本安和非本安進行區(qū)分。該條文規(guī)定應(yīng)更細致為好。
(2)GB 50257-2014
GB 50257-2014《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范》正文中要求:在爆炸危險環(huán)境的電氣設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架、安裝在已接地的金屬結(jié)構(gòu)上的設(shè)備、金屬配線管及其配件、電纜保護管、電纜的金屬護套等非帶電的裸露金屬部分,均應(yīng)接地。
條文說明中進一步說明了正文要求的依據(jù):根據(jù)現(xiàn)行國家標準《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB 50058的有關(guān)規(guī)定進行修訂,在爆炸危險環(huán)境內(nèi)的所有電氣設(shè)備的金屬外殼,無論是否安裝在已接地的金屬結(jié)構(gòu)上都應(yīng)接地。為保證人民生命財產(chǎn)安全,將此條列為強制性條文。
從以上要求看出,GB 50257-2014不認可自然接地,而大多數(shù)的儀表標準認可自然接地。同時,GB 50257-2014上述要求沒有區(qū)分電壓等級,也就是說對于所有電壓等級,在爆炸危險環(huán)境的電氣設(shè)備的金屬外殼均需接地。無論是從防爆原理和工程實際,該規(guī)范的此項規(guī)定都偏嚴格,有過度防范之嫌。
(3)GB/T 3836.15-2017
GB/T 3836.15-2017《爆炸性環(huán)境第15部分:電氣裝置的設(shè)計、選型和安裝》在第6章節(jié)“防止危險(易燃)火花”中對安全特低電壓系統(tǒng)(SELV)有如下要求:
安全特低電壓系統(tǒng)(SELV)應(yīng)符合GB/T16895.21第414章規(guī)定的要求。任何裸露導(dǎo)電部件可不接地,也可接地。SELV用安全隔離變壓器應(yīng)符合GB/T19212.7的要求。
安全特低電壓(SELV)的定義是,在下列條件下,電力系統(tǒng)的電壓不超過特低電壓的值:
──在正常條件下,和在單一故障條件下,包括其他電路中的接地故障。
GB/T 16895.21-2020《低壓電氣裝置第4-41部分:安全防護電擊防護》中定義SELV通常要求電壓不超過交流50V或直流120V(見IEC 61140)。
從以上要求看出,如果儀表屬于安全特低電壓系統(tǒng)(SELV),針對防爆要求,不論爆炸性環(huán)境分區(qū)如何以及不論儀表防爆型式如何,儀表金屬外殼可不接地,也可接地。該標準的規(guī)定更科學(xué)、準確,也給工程實施留有余地,但敘述略復(fù)雜,并有關(guān)聯(lián)標準。
(4)GB/T 16895.21-2020
GB/T 16895.21-2020《低壓電氣裝置第4-41部分:安全防護電擊防護》是以GB/T 17045-2020為依據(jù)編制的人和家畜的基本電氣安全標準,規(guī)定了電擊防護的基本要求,包括對人體和家畜的基本防護和故障防護。
(5)GB/T 17045-2020
GB/T 17045-2020《點擊防護裝置和設(shè)備的通用部分》規(guī)定:電擊防護的基本原則是在正常情況下和在單一故障的情況下危險的帶電部分是不可觸及的,而可觸及的可導(dǎo)電部分是不可以帶危險電位的。
低壓(LV)用基本防護和一般的故障防護來確保電擊防護。當使用特低電壓(ELV)時,不需要故障防護,在某些條件下,基本防護是由限制電壓來提供的。這些條件包括特殊應(yīng)用定義的接觸面積、濕度、電壓、電流及其他。
根據(jù)GB/T 16895.21-2020和GB/T 17045-2020,安全特低電壓系統(tǒng)(SELV)不以電氣設(shè)備金屬外殼接地作為保護措施,電氣設(shè)備金屬外殼可不接地,也可接地。該規(guī)定比較科學(xué)、細致,并沒有“一刀切”,便于靈活運用,但不符合某些“統(tǒng)歸劃一”的習(xí)慣。
(6)總結(jié)和工程建議
從防止信號干擾的角度,儀表金屬外殼不需要接地。從防爆型式有效性的角度,儀表金屬外殼接地并非防爆型式有效性的前提條件。從人身電擊防護的角度,儀表金屬外殼可不接地,也可接地。
儀表供電及電路和儀表金屬外殼之間是絕緣的,絕緣強度和可靠性足夠好時,儀表金屬外殼不需要接地。GB/T 3836.15-2017規(guī)定安全特低電壓系統(tǒng)(SELV)的電氣設(shè)備金屬外殼可不接地,也可接地,保護措施之一就是良好的絕緣。
具體工程實施中可以采用以下兩種方式之一:
a) 根據(jù)工程實際情況和標準適用范圍選擇適用的標準,嚴格執(zhí)行標準要求,不苛求道理。
b) 安全特低電壓系統(tǒng)(SELV)的儀表金屬外殼可不接地,也可接地。非安全特低電壓系統(tǒng)(SELV)時,儀表金屬外殼應(yīng)接地。工程實際中也可以對重點管控并且危險性大的場所實施更為嚴格的要求,比如爆炸性環(huán)境0區(qū)和1區(qū)內(nèi)的儀表金屬外殼接地。
由于標準要求并不一致,通常應(yīng)遵循某一適用標準,不宜簡單行事,刻意符合所有標準,某些標準之間由于針對的行業(yè)和適用對象不同而有相悖的條款,不能兼顧。具體工程實施中宜和監(jiān)管部門及檢查者協(xié)商溝通。
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