广东珠海金湾液化天然气有限公司
摘要：随着电力科学技术的发展，电气和控制系统接地技术水平不断提升，在传统的以电阻值控制为主的技术基础上，增加了关于接地结构的技术内容，目前，可用的接地方式有单独接地、联合接地及等电位接地三种，技术人员可根据设备需求选择合适的接地方式，合理控制接地电阻值。在天然气输配管网中，涉及到电气系统的接地、仪表及控制系统的接地、场站及阀室的等电位接地的三项内容，技术人员应该严格按照相关接地技术进行操作，以确保接地保护的有效性。
关键词：电气和控制系统接地技术；天然气输配管网；应用
电力能源是我国工业生产和居民生活中应用的主要能源类型，与国家的经济发展及居民生活水平的提升息息相关，随着社会的发展，其价值领域已经不止于动力能源的应用，而是与拓展到监控安防、智能控制等领域中，作为一种信息源而存在[1]。在涉及到电力应用的领域中，都必须要进行接地保护，以天然气输配管网的接地保护为例，合理应用电气和控制系统接地技术，不仅能够保障用电安全，还能够确保各场站、阀室中电气仪表的正常运行，从而保证控制系统的稳定，确保天然气供应的连续性和稳定性。
1.电气和控制系统接地技术概述
一般情况下，电力系统中电器金属部位都有绝缘材料的包裹，以免发生漏电导电事故，造成人员伤亡，但是却难以避免意外事故的发生，比如说绝缘材料老化破损，导致电器金属中的电流直接通入人体。为了预防这一意外事故的发生，在进行电力安装时，一般会用导线进行电气金属部分的接地保护。在传统的电气和控制系统接地中，通常以电阻值的控制为主要内容，根据ISA及IEC的相关规定，一般来说连接电阻应小于等于1欧姆，而接地电阻小于等于4欧姆。对着接地技术的发展，目前其技术内容已经发生了一定的变化，接地结构趋于多样化，目前常见的接地方式有以下3种：
1.1单独接地
单独接地是一种较为传统的接地方式，采用“干净而又独立”的接地装置，使控制系统与电气安全接地网相连接，安全高效。但是由于二者之间存在电位差，所以控制系统中的电气仪表极易应雷击而损坏，抗干扰能力较差。此外，单独接地适用范围小小，只能用于接地网间距超过5m的情况，在工业生产控制系统中可行性不高[2]。
1.2联合接地
联合接地是一种一点接地的方式，将电气仪表、控制系统及其他用电设施的接地系统全部连接在一起，这种接地方式不存在各个接地体之间的耦合影响，抗干扰能力强，而且能够有效节省接地保护装置的成本费用。在实际应用时，为了提高接地电流的流动度，通常接地电阻值越小越好，而且采用隔离室屏蔽接地的方式，能够进一步降低静电感应产生的干扰，医生宽带传输速率，具有经济、高效的优点。
1.3等电位连接
给予法拉第笼的基本原理，人们研发出了等电位连接的接地方式，这一方式将多个导体良好连接在一起，导体间电位差较小，系统所受到的干扰及雷能够通过这一低阻抗通道倾泻到大地中，实现了系统防雷性能及抗干扰能力的双重提升，在信息技术装置的接地保护中得到了广泛的应用。由于天然气输配管网的电力应用特点，采用等电位连接作为电气和控制系统的接地方式，是最为恰当的。
2.天然气输配管网接地保护措施
2.1电气系统的接地
在IEC标准中，在配电系统、电气和控制系统中常用的低压系统接地制式有以下5种：①TN-S系统；②TN-C系统；③TN-C-S系统；④TT系统；⑤IT系统。在天然气输配管网中各场站及阀室中，一般采用TN-S接地制式，该系统采用N线、PE线分开的方式，将由低压配电柜供电的控制系统、通讯系统等接入低压配电系统的接地网中，而且由于PE线上无负荷电流通过，所以与PE先相连电气设备在正常运行时其外壳不带电，安全可靠[3]。
2.2仪表及控制系统的接地
在天然气输配管网中，仪表及控制系统的接地通常采用与电气装置接地保护装置等电位联结的方式，在电源中线一次接地的基础上，各个电气装置的接地保护装置分类汇总后，一同连接到建筑网的总接地网中。这种接地的设计，集防雷、防静电、接地保护于一体，将建筑中的金属结构、金属设施、PE母排、进线配电箱等根据技术准则连接在一起，使用共用的接地装置进行接地保护，能够实现建筑内电气及控制系统中全部装置的等电位连接，所有的电子设备均处于一致的电位水平，即使在遭受雷击时，也不会产生电位差及干扰电流，信号传递不会受到外界干扰。
2.3场站及阀室的等电位接地
在天然气输配管网中，各场站及阀室均采用等电位连接的方式，这一方式能够满足电气及控制系统的防爆要求，由于接地方式的影响，系统内各个装置均保持等电位状态，不会因为某一电气设备故障或者是雷击而产生电位差，继而产生电火花，发生火灾或爆炸事故，导致电力设备损毁。总的来说，天然气输配管网的接地方式结合了联合接地和等电位接地两种方式，将二者优点结合在一起，不仅抗干扰能力强，而且节约费用，在接地保护装置中所用的接地电极数量较少，原材料费用及施工费用大大降低[4]。同时，该接地系统的故障几率较小，及时某个接地电极失效，也可以依靠其他电极继续发挥接地效用，在后期维护时，还能够利用建筑物下方的水管等金属物作为接地极，后期维护成本也比较低。
相对于独立接地的方式，等电位接地具有独特的技术优势，但是却容易出现接地系统电位上升的情况，波及到共用接地装置的电力电子设备，影响到系统运行安全。接地系统电位上升的原因，在于接地设备中产生接地电流并流入大地中，而发生这一现象的原因，在于雷击，或者是大容量公平用电设备持续漏电。为了保障天然气输配管网电气及控制系统的安全、稳定运行，必须采取有效措施解决接地系统电位上升的问题，具体方案如下：①降低共用接地系统的接地电阻。采用等电位连接的接地方式时，系统的接地电阻值极易达到4欧姆，为了降低共用接地系统的接地电阻值，可以采用合理使用稀土防雷防腐降阻剂等降阻剂的方式；②增加大地接地电流系统接地点间距。在共用接地网上，建筑物避雷针与控制系统的接地点间距应大于15m，高电流电压设备和控制系统的接地点间距应大于5m；③确保电气及控制系统中的接地点处于同一接地网络上。为了避免控制系统之间在遭受雷击时会产生电位差，应该确保控制系统中所有电力设施及现场设备的接地点位于同一个接地网络。
3.结语
随着社会的发展，电力能源的需求量不断增加，推动了电力电子技术的发展，以及相关电力安全保障技术的进步。接地保护是低压电力输配送系统中常用的一种保护接线方式，用导线将与带电部分相绝缘的金属结构部分与接地体连接，可以预防绝缘材料损坏后引起电力安全事故[5]。在天然气输配管网中，由于涉及到多种电力设施，所以该系统对于电力能源的依赖性较大，若因为雷击或绝缘材料老化等缘故导致电力设备故障，不仅会引发火灾、爆炸事故，而且还会造成天然气输配管网瘫痪，影响到天然气供应的安全性及稳定性。为了降低用电风险，相关单位应该合理利用电气和控制系统接地技术，根据不同用电设备的需求选择合适的接地方式。
参考文献
[1]郑新建，吕润宇，崔宗波.防雷接地系统施工质量通病及防治分析[J].化工管理，2015，35：140.
[2]姜大宝.浅谈水泥厂电气自动化系统的接地技术和防雷技术[J].四川水泥，2016，02：10.
[3]宗键，焦方敏，李计红.浅谈铁路大型养路机械电气控制系统接地[J].科技与企业，2016，06：215.
[4]贺斌，周康.火力发电厂电气控制系统中现场总线技术的应用[J].电工文摘，2016，02：38-39+50.
[5]崔丰祥.化工厂电气与自动控制系统的防雷技术研究[J].山西化工，2017，02：83-84.