Заземление кабелей щитов пультов одиночных приборов

Заземление для АСУ ТП

Существующие цепи заземления средств вычислительной техники и автоматизации принято подразделять на:

1. Цепи защитного заземления (ЗЗ).
2. Цепи рабочего заземления (РЗ).

1. Защитное заземление

Указанный тип заземления защищает человека от вероятного поражения в случае повреждения изоляции эксплуатируемой электроустановки. В существующих электроустановках объектов, относящихся к АСУ ТП, заземление (зануление) требуется выполнять на:

• выполненных из металла корпусах следующих устройств: КИП, АУ (аппаратов управления), РУ (регулирующих устройств), осветительных приборов, устройств сигнализации и элементов защиты, электроприводов задвижек и т.п., электрических двигателей МУ (механизмов управления);
• выполненных из металла пульты, а также щиты любого назначения, если на них смонтированы электроаппараты, приборы, иные средства, относящиеся к элементам вычислительной техники и автоматизации. При этом указанное требование распространяется на открывающиеся и/или съёмные детали указанных пультов и щитов в случаях, когда на них размещена какая-либо аппаратура с напряжениями свыше 42В по (

) или 110В по const току, а также на изготовленные из металла вспомогательные конструкции, назначением которых является монтаж на них АУ и электроприёмников;

муфты и броня кабелей, как силовых, так и контрольных, их оболочки, изготовленные из металла; аналогичные оболочки и металлорукава проводников (проводов и/или кабелей); трубы для электропроводки, изготовленные из стали и иные элементы электропроводки, выполненные из металла;

оболочки проводников, произведённые из металла, а также броня кабелей, составляющих цепи, «U» в которых не превышает значения в 42В по (

) или 110В по const току, которые располагаются на единых конструкциях, изготовленных из металла, вместе с проводниками, элементы конструкции которых, выполненные из металла, требуется заземлять либо занулять.

Некоторые проводники для заземления не требуется использовать для следующих элементов сети:

• средства и приборы, используемые для автоматизации, которые смонтированы на уже заземлённых металлоконструкциях, если между их корпусами и указанными конструкциями имеется устойчивый электроконтакт;
• съёмные и открывающиеся части ограждений, пультов и т.п. в тех случаях, когда на них смонтирована аппаратура с напряжением не более 42В по (

) или 110В по const току; · корпуса электроприёмников, которые подключены в сеть через специальные разделительные тр-ры, либо имеют двойную изоляцию. Подобные приёмники запрещено соединять с системой заземления. Согласно требованиям ПУЭ (п.1.7.70) нулевыми проводниками в рассматриваемых электроустановках (заземляющими) могут выступать:

лотки, изготовленные из металла, а ткже металлические короба;

оболочки кабелей, изготовленные из Al;

трубы, защищающие электропроводку, изготовленные из металла;

проводники, используемые для подобных целей типа медных или стальных полос и т.п.;

для систем TN для указанных целей используются «0» рабочие проводники, кроме тех случаев, когда речь идёт об ответвлениях, идущих к электроприёмникам однофазным. Зануление последних выполняется по нулевому (3-ему) защитному проводнику.

Элементы заземления

Все соединения заземляющих проводников разрешено выполнять только сваркой, пайкой, болтовыми соединениями, с использованием специальных флажков и хомутов.
В тех случаях, когда выполняется подключение к узлам заземления защитных проводников, изготовленных из цветных металлов, они должны оконцовываться специальными наконечниками, а гибкие перемычки из меди должны иметь двустороннюю оконцовку.
При использовании соединений при помощи болтов в обязательном порядке требуется применять пружинные шайбы (вариант – стопорные).

Виды защитного заземления АСУ ТП

Такие изделия, как электроприёмники, пульты и щиты оборудованы узлами заземления, к которым защитный проводник подключается напрямую, а опорные рамы, которые имеют многосекционные щиты, соединяют полосовой сталью, проходящей через узлы заземления всех рам. В тех случаях, когда речь идёт о заземлении подверженных вибрациям электроприёмников используется гибкая перемычка из меди.

Заземление технических средств

Защитное заземление АСУ ТП принято начинать с магистрали, которая подключается к существующему заземлителю, имеющемуся в системе электроснабжения объекта. Магистрали защитного заземления (как СВТ, так и СА) подключают к защитному заземлению в единой точке, которая должна располагаться максимально близко к самому заземлителю. В едином узле зануления с нулевым проводом TN-C (TN-C-S, TN-S) соединяется магистраль защитного заземления АСУ ТП. Указанный узел располагается на щитах питания СВТ или СА.
Если данный распределительный щит (РЩ) достаточно далеко отстоит от ТП с глухозаземлённой нейтралью, то на указанном участке используется 4-ёхпроводная схема (три фазных и один рабочий «0» проводник, TN-C). Начиная со щита распределительного, уже 5-типроводная (три фазных, TN-c и нулевой защитный, TN-S).
Сам щит должен быть оборудован повторным заземлением. Указанное требование вытекает их необходимости снижения колебаний потенциала самого щита относительно земли, которые обусловлены изменениями тока, текущего по TN-C между ТП и РЩ.

Заземление для ОИТ

В любых технических средствах АСУ ТП в обязательном порядке имеется оборудование ОИТ (информационных технологий). Сюда включается:

• оборудование, выполняющее базовую функцию (ввод, поиск, отображение, хранение, и т.п.), либо управлением сообщений и данных;
• оборудование, напряжение питания которого не превышает 600 В.

В общем, в число ОИТ включаются следующие типы (виды) оборудования, которые, в большей или меньшей степени, используются для функционирования всей АСУ ТП:

• вычислительные устройства, используемые в составе ПК или совместно с ними (как в отдельных корпусах, так и без них);
• оконечное оборудование;
• терминалы;
• ПК и т.п.

2. Рабочее заземление

Иное наименование указанной системы «нуль система» технических средств, используемых в АСУ ТП. Кроме этого в ряде источников информации рабочее заземление именуется также функциональным, физическим, логическим, информационным, схемным и т.п.

В нуль-систему входят всего два элемента: заземляющие проводники и собственно заземлитель. Наличие персонального заземлителя для данной системы необходимо, в связи с возникновением токов растекания больших значений. Последние могут возникнуть при КЗ, в процессе электросварки и т.п. Это создаёт значительные разности потенциалов между отдельными точками заземляющего устройства, а также существенные колебания потенциалов тех или иных точек естественных и/или искусственных заземлителей по отношению к земле.

Работа любого электрооборудования приводит к возникновению магнитных полей большой мощности, которые являются источниками помех в линиях, предназначенных для передачи информации, которые соединяют СВТ с электроприводами, технологическими агрегатами локальными системами управления и т.п. Мощность упомянутых выше сигналов всего доли ватта, а значение напряжения от нескольких В, до нескольких десятков мВ и даже менее. Именно этим объясняется тот факт, что создаваемые помехи сопоставимы по своим показателям с сигналами полезными, что может привести к серьёзным искажениям последних. Поэтому защита от данных помех крайне необходима. И качественное решение вопросов заземления является одним из наиболее важных методов защиты АСУ ТП и линий связи.

Источник

Конструкция, монтаж щитов и пультов систем автоматизации

ОСТ 36.13-90 Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов. Общие технические условия.

Щиты и пульты в местах автоматизации являются постами управления, на которых концентрируются средства контроля и управления технологическими процессами (контрольные приборы, сигнальные устройства, аппаратура управления автоматического регулирования и защиты) из которых осуществляется управление процессов.

Щит — Комплектное устройство состоит из одной или нескольких панелей с установленной на них аппаратурой, электрическими и трубными проводками, подготовленных к подключению внешних цепей и приборов которые смонтированы на объекте.

По назначению щиты подразделяют на: местные и центральные.

Местные щиты предназначены для измерения и регулирования одного или нескольких параметрами. Такие щиты устанавливают вблизи от места измерения например: контроль температуры с помощью манометрических термометров.

Центральные щиты предназначаются для установки приборов контроля и аппаратуры управления группой агрегатов, одним или несколькими цехами. Центральные щиты располагают в отдельных помещениях, и они могут, удалены от мест контроля и управления на расстояние несколько сот метров.

По конструкции щиты подразделяют на две основные группы: шкафные закрытого типа и панельные.

Шкафной щит с расположенной в ней аппаратурой, электрической и трубной проводками, предназначены для защиты приборов от возможных повреждений. Выпускают шкафные щиты с правой или левой дверью, с задней дверью, открытые с двух сторон и предназначены в основном для установки местных приборов.

Панельные щиты устанавливают в отдельных помещениях (операторские диспетчерские). Каркас панельных щитов может быть одиночным или блочным. Конструктивно панельные щиты выполнены в виде панелей с каркасом. Одиночный щит рассчитан на установку одной панели, блочный представляет собой несущую конструкцию, на которой могут быть установлены две и более панели, а также панелей линейных схем технологического процесса. Высота щитов, как правило, 2200 мм, ширина панелей в зависимости от монтируемых в ней приборов может быть 600, 800, 1000 и 1200 мм.

По месту установки щиты бывают внутренней установки (не утепленные) и наружные — утепленные, обогреваемые.

Щиты внутренней установки устанавливаются в отапливаемых помещениях.

Щиты наружной установки устанавливаются в не отапливаемых помещениях или же на улице при температуре до — 50°С. Щит наружной установки представляет собой металлический шкаф на ножках с внутренней тепловой изоляцией из пенопласта, также в шкафу устанавливается змеевик, которому подводится теплоноситель (горячая вода или пар).

Пультом называется корпус, имеющий форму стола, с наклонной плоскостью. Пульты выполняют приставками к щитам или отдельно стоящие. На пультах устанавливают кнопки управления, контактные ключи, арматуру сигнальных ламп.

До начала монтажа щитов и пультов помещение должно быть полностью отстроено и принято под монтаж. В этих помещениях должны быть установлены все закладные и опорные конструкции заделываемые в пол или в стену, выполненные все каналы в полу, а также проемы в стенах для ввода электрических и пневматических линий. Панельные и шкафные, а также приставные или отдельно стоящие пульты в зависимости от места расположения могут быть установлены на бетонном основание, на двойном полу, металлической поверхности, а также над каналом на бетонном основании. Порядок монтажа панелей в много панельных щитах может быть разным: от одного конца к другому, от середины до конца. Устанавливают щиты строго по отвесу, контрольно измерительные приборы и регуляторы согласно прилагаемой спецификации. Ниже указанных приборов указывается наименование контроля и регулирования технологического параметра. Если на чертеже не указанны наименование технологических параметров, то наименование указано на самом приборе.

Монтаж электрощитов и пультов управления устройств автоматизации

По назначению электрощиты и пульты управления могут быть:

· оперативные, с которых ведется управление и контроль технологического процесса;

· неоперативные, предназначенные только для установки аппаратов, приборов и устройств, не используемых непосредственно для управления и наблюдения за технологическим процессом;

· комбинированные, которые могут выполнять как оперативные, так и неоперативные функции.

По конструктивному исполнению электрощиты могут быть:

· наружной или внутренней установки;

· напольные и навесные;

· металлические и пластмассовые;

· шкафные одно-, двух- и многосекционные;

· с передней, задней и двухсторонними дверьми.

Для современных систем автоматизации, учитывая применение микроконтроллеров, вся аппаратура управления может быть размещена в навесных односторонних малогабаритных шкафах, а неоперативная аппаратура — в пластмассовых модульных щитках.

Для монтажа щитов и пультов управления необходимо иметь монтажную схему, эскизный чертеж общего вида с перечнем всех элементов, включая монтажные аксессуары.

При компоновке средств автоматизации на щитах и пультах необходимо учитывать:

· назначение и количество приборов и устройств;

· удобство монтажа и эксплуатации;

· эстетические аспекты внешнего вида;

Практически все современные аппараты и устройства предназначены для установки на DIN-рейку, которая крепиться на заднюю стенку шкафа, специальную монтажную панель или за стойки на боковых стенках шкафа. Такое крепление достаточно надежное и позволяет быстро и легко произвести установку или демонтаж аппарата.

Рис. 1. DIN-рейка и установка на ней электрического аппарата: а — монтаж; 6 — демонтаж

Конфигурация и размеры DIN-реек приведены в стандарте IEC 60947-7-2 (Обозначение IEC 60947-7-2:2002 Наименование: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 7-2. Оборудование вспомогательное. Клеммные колодки с защитным проводом для медных проводников).

Обычно в шкафу на DIN-рейки устанавливают также соединительные клеммы, объединенные по типоразмерам в зависимости от сечения подключаемых проводов. Они предназначены как для подключения внешних проводов, так и для соединения аппаратов, расположенных на разных панелях шкафа (например, на двери).

Номенклатура выпускаемых клеммных соединений очень обширна как по конструктивному исполнению (винтовые, пружинные, для быстрого монтажа, одно- и многоярусные и т. д.), так и по электрическим параметрам (зажимное сечение от 0,14 до 240 мм2, ток до 400 А и напряжение до 1000 В).

На рис. 2 приведены наиболее распространенные клеммы, крепящиеся на любую конфигурацию DIN-рейки: винтовые (а), пружинные (б), для быстрого монтажа (в) и винтовые для заземления, окрашенные в желто-зеленый цвет (г), которые используются для подключения защитных нулевых проводников РЕ.

Если в проекте не предусмотрены отдельные пульты управления, то на фронтальных панелях или передних дверях шкафов управления компонуются:

· измерительные и регулирующие приборы;

· аппаратура оперативного назначения (кнопки, переключатели и т. п.);

Перечисленные аппараты компонуются функциональными группами обычно в порядке хода технологического процесса.

Рис. 2. Типы клеммных соединений: а — винтовые; б — пружинные; в — для быстрого соединения; г — винтовые для заземления

Для шкафов управления напольного исполнения рекомендуемая высота установки управляющей аппаратуры составляет (в мм от пола до нижнего края прибора):

· показывающие приборы и сигнальная аппаратура: 950 — 1800;

· самопишущие и регистрирующие приборы: 110 — 1700;

· оперативная аппаратура управления: 800 — 1600;

Предпочтение отдается нижней границе. Этих же значений необходимо придерживаться при монтаже навесных шкафов управления непосредственно на объекте.

Соединения аппаратов и приборов между собой производится в соответствии со схемой соединений. Согласно СНиП 3.05.07-85 присоединение однопроволочных медных жил проводов и кабелей сечением 0,5 и 0,75 мм2 и многопроволочных медных жил сечением 0,35, 0,5 и 0,75 мм2 к приборам и аппаратам, сборкам зажимов должно, как правило, выполняться пайкой, если конструкция их выводов позволяет это осуществить. Если медные жилы указанных сечений крепятся к аппаратам, имеющим выводы для подсоединения под винт или болт, то жилы этих проводов и кабелей должны оконцовываться наконечником.

На рис. 3 показаны различные виды кабельных наконечников, выбираемые в зависимости от конструкции вывода подсоединяемого аппарата, и инструмент для обжимки наконечников.

Рис. 3. Конструкции кабельных наконечников и инструмент для их обжимки: а — кольцевые; б — вилочные: в — для быстрого соединения; г — силовые; д — трубчатые; е — инструмент для обжимки

Однопроволочные медные жилы проводов и кабелей сечением 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 мм2 могут присоединяться непосредственно под винт или болт, а многожильные провода таких же или больших сечений — с помощью наконечников.

Каждый конец провода или жилы кабеля на месте присоединения к аппарату или устройству должен быть пронумерован номером электрической цепи в соответствии с монтажной схемой.

Самым простым методом маркировки является нанесение номера маркером (специальным фломастером) на отрезок ПВХ-трубки, которая надевается на конец провода перед его присоединением к аппарату.

Более прогрессивным методом является использование держателя, который защелкивается на подключенном проводе и в который вставляется шильдик с нанесенным обозначением электрической цепи (рис. 4, а). На этом же рисунке (рис. 4, б) показаны маркировочные кольца, позволяющие произвести стандартную или индивидуальную маркировку клемм в ряду.

Рис. 4. Современные способы маркировки электрических цепей при монтаже: а — с помощью защелкиваемого держателя; б — с помощью маркировочных колец

Раньше соединительные провода группировались в жгуты с помощью суровых ниток и других ленточных изоляционных материалов. Такая технология была очень трудоемкой, неэстетичной и вызывала неудобства при наладке и ремонте (чтобы заменить провод, необходимо было разделать весь жгут).

Перечисленные недостатки полностью исключаются при использовании перфорированных коробов (рис. 5, а), устанавливаемых по периметру монтажной плоскости и между рядами приборов. В этом случае монтаж производится без выкладки проводов, а после его завершения короба закрываются крышками, что делает вид внутри шкафа более эстетичным. Для объединения проводов межпанельного гибкого соединения (например, между внутренней панелью шкафа и аппаратурой на двери) используется спиральная трубка (рис. 5, б).

Рис. 5. Монтажные аксессуары, используемые при монтаже шкафов и пультов: а перфорированный короб; б — спиральная трубка; в — уплотнитель; г — кабельный наконечник

В зависимости от места установки и соответствующей ему степени защиты (IP) шкафы и щиты автоматики должны быть укомплектованы вводными устройствами соответствующих типов.

Так, для обычных помещений достаточна установка на выводной стороне шкафа резинового уплотнителя (рис. 5, в), в котором вырезается отверстие под подводимую трубу с минусовым допуском. Для более тяжелых условий работы применяются специальные кабельные наконечники (рис. 5, г). Этим же условиям должна соответствовать и вся конструкция шкафа по степени защиты IP.

На рис. 6 показаны общие виды щитов управления системой вентиляции и кондиционирования воздуха (со снятыми дверьми).

Рис. 6. Общий вид щитов управления системой вентиляции и кондиционирования воздуха

Щиты и пульты устанавливаются на объекте после окончания всех строительных и основных отделочных работ, сооружения кабельных каналов, проемов для ввода кабелей и труб, фундаментов и закладных металлоконструкций.

Условия установки щитов и пультов определяются проектами, однако существует ряд общих требований, которые предусмотрены в СНиП 3.05.07-85:

· полногабаритные шкафные и панельные щиты устанавливаются только на опорных стальных рамах или на бетонном (кирпичном) основании;

· малогабаритные шкафные щиты и модульные щитки монтируются обычно на колоннах, стенах, в проемах и других строительных конструкциях (навесной монтаж) или на полу настойках; крепление осуществляется при помощи болтов, отверстия под которые расположены на задней стенке шкафа;

· пространственное положение щитов и шкафов должно быть строго вертикальным и горизонтальным;

· при наличии вибраций в месте установки щитов и пультов должны применяться специальные амортизирующие устройства;

· полы в помещении, где расположены щиты и пульты не должны быть электропроводными;

· вводы электрических проводок в щиты и пульты осуществляются, как правило, снизу через резиновые уплотнения;

· корпусы металлических щитов и пультов подлежат обязательному заземлению.

Групповой ввод проводов или кабелей, про­кладываемых в металлических коробах, осуществляется через люк, который вырезают в стенке щита при его изготовлении.

Заземление щитов и пультов

В соответствии с требованиями МСН-205-69, заземлению подлежат металлические щиты и пульты всех назначений, на которых устанавливаются приборы, ап­параты и другие средства автоматизации; вспомога­тельные металлические конструкции для установки электроприемников и аппаратов управления.

Не требуется заземление для отдельно стоящих щи­тов и пультов, предназначенных для установки неэлек­трических приборов и средств автоматизации, например пневматических приборов и регуляторов (без электропитания), манометров и т. п. Электрическая проводка стационарного освещения таких щитов (если оно тре­буется) должна выполняться в заземленной стальной трубе (вплоть до ввода в осветительную арматуру).

Во взрывоопасных помещениях должны быть за­землены все щиты и пульты, к которым подведен пере­менный или постоянный ток независимо от его напря­жений.

Заземление щитов и пультов производится присо­единением заземляющего проводника к их заземляющей скобе сваркой или болтом.

Источник