接地、等电位、屏蔽接地、保护接地有什么区别？一次讲明白

　　现场做仪表，经常会碰到几种“接地”。

　　变送器外壳接地，控制柜有PE排，信号电缆带屏蔽层，桥架、钢结构、金属管道又做了等电位连接。看起来都跟“接地”有关，实际承担的作用差别很大。

　　有些是为了在故障时保护人，有些则是为了降低金属部件之间的电位差，还有些专门处理信号干扰。要把这些关系理清，很多现场问题就容易判断了。

接地是系统统称

　　现场说“接地线”，往往只是看到了接地系统中的一小段。

　　按照现行 SH/T 3081—2025《石油化工仪表接地设计规范》，接地系统由接地导线、接地连接导体、接地汇流条、接地排、电气接地板、接地装置等组成。

　　仪表的接地路径：仪表外壳 → 接地导线 → 接地汇流排 → 总接地板 → 接地装置。所以判断接地是否可靠，通常要看整条通路。

　　现场比较常见的问题有接线端子松动、接地线截面积不足、柜内接地排连接不良、接地导体中途断开。单看仪表旁边有没有一根黄绿线，判断不了整个接地系统的状态。

保护接地

　　主要处理设备外壳带电后的故障电流。在正常运行时，电机、仪表箱、配电柜、控制柜的金属外壳都处于安全接触状态。如果内部绝缘损坏，相线碰到金属外壳，外壳电位会升高。这时候PE导体形成故障电流通路，使断路器、熔断器或者剩余电流保护装置及时动作。

　　这也是为什么保护接地不能只盯着“接地电阻几欧姆”。

　　以TN系统为例，GB/T 16895.21—2020中给出了故障保护条件：

Zs × Ia ≤ U₀

　　Zs是故障回路阻抗，Ia是保护装置在规定时间内动作所需的电流，U₀是相导体对地标称电压。放到现场理解，就是故障回路要足够可靠，故障电流能够达到保护装置的动作条件。

　　GB 50093—2013《自动化仪表工程施工及质量验收规范》第10.2.1条也明确规定，供电电压高于36V的现场仪表外壳，以及仪表盘、柜、箱、支架、底座等正常情况下不带电的金属部分应做保护接地。所以看到仪表箱、控制柜、电机外壳上的黄绿双色线，基本都属于这一类用途。

等电位

　　等电位在现场很常见，解决的是金属部件之间的电位差，只是大家平时未必会单独提这个词。比如控制柜旁边会设有金属桥架、工艺管道和钢结构。如果发生故障，这几个金属部件的电位会出现差异。如果人在现场同时接触两个不同电位的金属部件，人体两端就会承受电压。把这些金属部分可靠连接起来，可以让它们的电位尽量接近。这就是等电位联结。

　　GB 50054—2011《低压配电设计规范》第5.2.4条对总等电位联结范围作出了规定，其中包括保护导体、接地导体、金属管道和可利用的建筑物金属结构等。现场常见的桥架跨接、金属管道连接、柜体与接地母排连接，很多都和等电位有关。

　　保护接地和等电位经常出现在同一套系统里。保护接地更关注故障电流的通路，等电位更关注人能够同时触及的两个金属部分之间有多少电位差。

屏蔽接地

　　仪表人平时碰到更多的还是屏蔽接地，处理的是信号干扰。

　　4～20mA、热电偶、RTD、编码器以及部分通讯线路，电缆外面都会带屏蔽层。这些信号一般电平较低，传输距离又长。旁边如果有动力电缆、电机、接触器或者变频器，干扰就会通过电容耦合、电感耦合等方式进入信号线路。屏蔽层的作用，就是给这些干扰提供一条合适的泄放路径，同时减少干扰进入信号芯线。

　　SH/T 3081—2025把屏蔽接地定义为：为屏蔽层、屏蔽体辅助实现电场屏蔽和电磁场屏蔽功能所做的接地。所以屏蔽接地关注的事情，和设备外壳的PE并不一样。PE面对的是绝缘故障产生的故障电流。屏蔽层更多处理电磁干扰产生的骚扰电流。

　　两种导体都可能最终进入接地系统，但设计时考虑的电流性质和连接方式不同。

为什么有的屏蔽层单端接地，有的又要求两端接地？

　　这也是现场争论比较多的问题。

　　对于很多常规4～20mA、热电偶等低频模拟信号，工程上常见的做法是在控制室侧单点接地。

　　原因和两个地点之间的地电位差有关。如果屏蔽层两端都接地，而两端地电位又存在差异，屏蔽层中可能产生环流。这个电流形成的磁场又可能耦合到信号芯线中。

　　GB 50093—2013第10.2.10条规定，仪表电缆、电线的屏蔽层应在控制室仪表盘柜侧接地，并保持同一回路屏蔽层的电气连续性。

　　到了高频信号、变频器、电机驱动、电磁兼容要求较高的场景，情况会发生变化。频率升高以后，一段看起来很短的接地线也会产生明显的感抗。屏蔽效果开始更加依赖低阻抗连接、短而宽的接地路径以及360°屏蔽端接。因此现场看到屏蔽层采用两端接地、多点接地或者大面积搭接，也很正常。

　　具体采用哪种方式，一般根据项目设计、信号类型、频率、电缆结构和设备厂家要求确定。

屏蔽层和铠装层常被混淆

　　有些电缆既有屏蔽层，又有铠装层。两者看起来都是电缆外面的金属层，用途其实不同。

　　屏蔽层主要承担抗电磁干扰功能。铠装层主要提供机械保护，同时作为可导电金属部分还涉及保护接地。

　　GB 50093—2013第10.2.11条规定，铠装电缆的铠装层应进行保护接地。

　　所以现场处理电缆时，屏蔽层怎么接、铠装层怎么接，通常需要分别看设计要求。

小结

　　如果现场遇到接地问题，可以顺着设备和电流路径去看。柜体、电机、仪表箱外壳，更多考虑故障电流和PE连续性；桥架、管道、钢结构之间，更多考虑等电位；4～20mA、热电偶、通讯电缆，则要检查屏蔽层的连续性和接地点。

　　如果遇到像模拟量漂移、数值跳动、通讯时好时坏这类问题，除了检查电源和信号回路，接地和屏蔽的接法也需排查。

　　接地这件事看着简单，现场真正遇到问题时，关键还是分清这根线承担什么功能、这股电流从哪里来、最后通过哪条路径走。