本期是有關(guān)討論靜電接地的第四期，前三期主要討論了金屬容器、管道等工裝設(shè)備的靜電接地，因?yàn)閷τ?/span>金屬材質(zhì)的容器和管道我們在實(shí)際工作中防靜電措施用的最多的就是靜電接地，在前面我們對“油品分裝、灌裝過程中靜電的跨接與接地”的必要性和有效性進(jìn)行了探討，也對“金屬管道法蘭靜電跨接”的規(guī)范要求進(jìn)行了追本溯源，以及“化工企業(yè)靜電接地電阻值在某些情況下不能過小”的幾個(gè)典型場景進(jìn)行了分析，至此，個(gè)人認(rèn)為對于金屬工裝器具的靜電接地中需要重點(diǎn)關(guān)注的3個(gè)方面已全部闡述完畢，有興趣的朋友可以繼續(xù)瀏覽公眾號“棟察安全”前幾期的文章，在實(shí)際工作中希望能幫助到大家提高靜電風(fēng)險(xiǎn)辨識的意識，減少靜電帶來的安全生產(chǎn)事故。

接下來，我們再討論一下防靜電措施中另外一種比較常見的措施，叫“靜電屏蔽”。靜電屏蔽的目的主要是限制非導(dǎo)體帶電而引起的力學(xué)現(xiàn)象及放電現(xiàn)象產(chǎn)生，這塊內(nèi)容有關(guān)規(guī)范規(guī)定的相對比較少，所以想利用一期的時(shí)間從理論到實(shí)際運(yùn)用和大家來討論討論。

首先，對于“靜電屏蔽”的含義：

1、根據(jù)《化工企業(yè)靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)程》（HG/T20675-1990）附錄2.16：為避免帶電體的靜電場對外界的影響，或者為了防止外界靜電場對非帶電體的影響，可把帶電體（或非帶電體）用接地的金屬罩（金屬殼、網(wǎng)、線匝）全部或局部封閉起來，這種方式稱為靜電屏蔽。

2、根據(jù)《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3097-2017）：

靜電屏蔽是一項(xiàng)重要的防靜電措施。就技術(shù)領(lǐng)域劃分，靜電屏蔽不屬于本規(guī)范的范圍。只是靜電屏蔽體需要接地，此為靜電接地的一種。靜電屏蔽有整體屏蔽與分隔屏蔽之分。整體屏蔽是指以屏蔽導(dǎo)體覆蓋帶電物體的整體，帶電物體產(chǎn)生的靜電作用，被屏蔽導(dǎo)體封入內(nèi)部。分隔屏蔽是使帶電物體一部分以屏蔽導(dǎo)體從空間或表面進(jìn)行覆蓋，并用屏蔽導(dǎo)體隔開帶電物體，增加了帶電物體靜電電容，降低了靜電電位。

根據(jù)以上說明可以知道“靜電屏蔽”的3點(diǎn)信息：

1、屏蔽導(dǎo)體（金屬殼、網(wǎng)、線匝）可以對需要屏蔽的對象進(jìn)行全部（整體屏蔽）或局部的封閉（分隔屏蔽），以降低對象產(chǎn)生的靜電場對外部影響；

2、屏蔽導(dǎo)體（金屬殼、網(wǎng)、線匝）可以對需要屏蔽的對象進(jìn)行全部（整體屏蔽）或局部的封閉（分隔屏蔽），以降低外部靜電場對對象的影響；

3、屏蔽導(dǎo)體（金屬殼、網(wǎng)、線匝）需要接地。

好，我們針對上面3點(diǎn)一個(gè)一個(gè)來剖析其理論依據(jù)及實(shí)際運(yùn)用情況：

一、屏蔽導(dǎo)體（金屬殼、網(wǎng)、線匝）可以對需要屏蔽的對象進(jìn)行全部（整體屏蔽）或局部的封閉（分隔屏蔽），以降低對象產(chǎn)生的靜電場對外部影響。

首先，看一下該情況的物理理論：如下圖（圖a），如果殼內(nèi)空腔有原帶電體正電荷q，因?yàn)殪o電感應(yīng)，殼內(nèi)部帶有等量負(fù)電荷，殼外部帶有等量同號正電荷，殼外空間有電場存在，此電場可以說說是由殼內(nèi)正電荷q間接產(chǎn)生，也可以說是由殼外感應(yīng)正電荷直接產(chǎn)生的。但如果將外殼接地（圖b），則殼外正電荷將消失，殼內(nèi)電荷q與內(nèi)部感應(yīng)電荷在殼外產(chǎn)生電場為零，被干擾的導(dǎo)體就不會受到靜電場的影響。

也就是，我們對“干擾源”用屏蔽導(dǎo)體進(jìn)行包覆以后，可以限制或阻斷該“干擾源”附近產(chǎn)生電氣作用，從而消除“干擾源”成為災(zāi)害電荷及限制其產(chǎn)生靜電放電幾率的效果。

在實(shí)際運(yùn)用過程中比如：根據(jù)《防止靜電事故通用導(dǎo)則》（GB12158-2006）第6.3.11條，當(dāng)采用軟管輸送易燃液體時(shí)，應(yīng)使用導(dǎo)電軟管或內(nèi)附金屬絲、網(wǎng)的橡膠管，且在相接時(shí)注意靜電的導(dǎo)通性。如下圖：

再比如根據(jù)《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3097-2017）第5.3.8條，如下圖：軟管內(nèi)有金屬線或金屬網(wǎng)。

以上兩個(gè)規(guī)范針對管道內(nèi)帶電流體進(jìn)行“靜電屏蔽”時(shí)，均允許屏蔽導(dǎo)體設(shè)在軟管內(nèi)，雖然也能起到靜電屏蔽作用，但本人還是建議金屬線最好包覆在管道最外壁，特別是涉及爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，我們看一下下面3個(gè)規(guī)范的描述：

1、NFPA77-2019《靜電推薦規(guī)程》：

紅色劃線部分主要意思：針對非導(dǎo)電工藝容器用于儲存不導(dǎo)電液體時(shí)，應(yīng)提供一個(gè)封閉的接地導(dǎo)電屏蔽，以防止外部放電。該屏蔽應(yīng)為埋入罐壁的接地金屬絲網(wǎng)，并應(yīng)封閉所有外部表面。

2、《電氣裝置安裝工程 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電氣裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50257-2014），第7.2防靜電章節(jié)：

3、《化工企業(yè)靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)程》（HG/T20675-1990）的圖例：屏蔽金屬絲及金屬網(wǎng)均纏繞在最外壁。

這3個(gè)規(guī)范要求均表示屏蔽導(dǎo)體需設(shè)置在外表面上，特別是針對易燃易爆場所，原則上盡量采用金屬管道或金屬容器來盛裝不導(dǎo)電的可燃液體，如果非要使用非金屬材質(zhì)，屏蔽導(dǎo)體最好封閉非金屬管道或容器的所有外部表面，而不是把屏蔽金屬設(shè)置在內(nèi)部，因?yàn)?/span>外絕緣表面會因?yàn)橥獠磕Σ恋仍蚨?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">慢慢積累靜電，不斷積累的靜電導(dǎo)致電壓不斷上升，最終因?yàn)闆]有被屏蔽而向周圍放電，特別當(dāng)處在爆炸危險(xiǎn)場所，一旦達(dá)到擊穿電壓，放電會引起火災(zāi)、爆炸事故。所以對非導(dǎo)體采取屏蔽措施時(shí)，應(yīng)封閉所有外部表面。

上面的管道屏蔽屬于整體屏蔽的運(yùn)用，在化工企業(yè)，還有一個(gè)比較常見的局部分隔屏蔽的例子如下：

規(guī)范《化工企業(yè)靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)程》（HG/T20675-1990）第3.4.5條：

規(guī)范《電氣裝置安裝工程 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電氣裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50257-2014），第7.2防靜電章節(jié)第11款：

如圖，為防止人員觸及轉(zhuǎn)動的皮帶而設(shè)置三面局部封閉的金屬罩，皮帶在傳送過程中會因摩擦產(chǎn)生大量靜電，靜電產(chǎn)生的靜電場會對周圍產(chǎn)生靜電感應(yīng)，這時(shí)可以將金屬保護(hù)罩進(jìn)行接地，將感應(yīng)的靜電場進(jìn)行屏蔽，以阻隔皮帶靜電對外部產(chǎn)生的影響。

以上兩個(gè)是化工企業(yè)采用“靜電屏蔽”原理常用的案例，在這里有幾個(gè)注意事項(xiàng)：

1、屏蔽器材應(yīng)使用有足夠機(jī)械強(qiáng)度的直徑盡量小的細(xì)金屬線或數(shù)公分方孔的金屬網(wǎng)等金屬制品，最好是沒有護(hù)層和涂漆（參考HG/T20675-1990，2.8.1）。

2、應(yīng)盡量使屏蔽器材緊密結(jié)合于帶電物體上，最好是將屏蔽器材的各重要地點(diǎn)，分別固定在帶電物體上，不應(yīng)有位移和顫動（參考HG/T20675-1990，2.8.2）。

3、使用細(xì)金屬線做屏蔽時(shí)，應(yīng)將細(xì)金屬線間隔數(shù)公分緊密纏繞在帶電物體表面上。

二、屏蔽導(dǎo)體（金屬殼、網(wǎng)、線匝）可以對需要屏蔽的對象進(jìn)行全部（整體屏蔽）或局部的封閉（分隔屏蔽），以降低外部靜電場對對象的影響；

物理原理如下圖：如殼內(nèi)無帶電體而殼外有電荷q（），則靜電感應(yīng)使殼外壁帶電。靜電平衡時(shí)殼內(nèi)無電場。這不是說殼外電荷不在殼內(nèi)產(chǎn)生電場，是由于殼外壁感應(yīng)出異號電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)（），它們與q在荷內(nèi)空間任一點(diǎn)激發(fā)的合場強(qiáng)為零（=0）。因而導(dǎo)體荷內(nèi)部不會受到荷外電荷q或其他電場的影響。

也就是說，在“帶電物體”的附近如果存在“有屏蔽但沒有帶電物體”，則該屏蔽可以起到防止“沒有帶電物體”受到靜電感應(yīng)的效果。

在化工企業(yè)中運(yùn)用該原理的例子有：在進(jìn)行罐內(nèi)檢尺和取樣的作業(yè)前，除了本公眾號第一期講過的需要“靜置時(shí)間”以及第三期講過的為了限制過小的接地電阻建議使用“10⁸歐姆”的繩索來防止靜電放電措施以外，還可以結(jié)合“靜電屏蔽”的原理，在檢尺及取樣場所設(shè)置開孔的金屬圓筒（檢測井）并將其接地（如下圖），這個(gè)檢測井可以屏蔽該井周圍大量帶電液體產(chǎn)生的靜電場，限制靜電荷對檢尺和取樣器的靜電感應(yīng)，從而保護(hù)金屬檢尺和取樣器免遭強(qiáng)烈靜電感應(yīng)而高壓擊穿放電。

另外，在電氣儀表方面，該“靜電屏蔽”也有所運(yùn)用，根據(jù)《電力電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50217-2018）、《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（HG/T 20513-2014）等，針對化工企業(yè)中重要的檢測儀表及其鎧裝電纜等需要做屏蔽接地，可以限制及抵消外部靜電對儀表及信號線的靜電感應(yīng)干擾，防止信號數(shù)據(jù)出錯(cuò)，輕者導(dǎo)致裝置誤報(bào)警，儀表損壞，重則將會導(dǎo)致裝置停車，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

三、屏蔽導(dǎo)體（金屬殼、網(wǎng)、線匝）需要接地。

屏蔽體要接地大家都知道，那到底是一端接地還是兩端接地？針對非金屬軟管的屏蔽體，《化工企業(yè)靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)程》（HG/T20675-1990）第2.8條給出的圖例是采用兩端接地的形式，如下圖：

具體什么原因，本人猜想有以下兩點(diǎn)：

1、如果對屏蔽金屬絲的始、末端均進(jìn)行接地，可以增加金屬絲的電容，那么根據(jù)電容電壓公式，V=Q/C，電容C增大，電壓V可以相應(yīng)的降低，防止高壓擊穿放電。

2、我們知道靜電的產(chǎn)生是因?yàn)殡p電層原理，管道液體流動會使雙電荷層分離，液體流動的沖力帶著擴(kuò)散層的電荷流動，會形成微弱的沖流電流，這個(gè)沖流電流會因?yàn)橐贿吰痣?，一點(diǎn)泄放而不穩(wěn)定，所以是個(gè)變化的電流，我們知道變化的電流會產(chǎn)生變化的電磁場，這個(gè)電磁場會對周圍產(chǎn)生電磁感應(yīng)放電（如第二期講過的雷電感應(yīng)引起法蘭間隙放電），所以當(dāng)屏蔽層兩端接地后可以通過大地構(gòu)成回路，沖流電流產(chǎn)生的電磁場可以在屏蔽層回路上感應(yīng)出電動勢，通過該回路產(chǎn)生電流，該電流又產(chǎn)生相反的電磁場抵消沖流電流產(chǎn)生的電磁場，從而起到屏蔽效果。

3、所以，在條件允許的情況下，對于非金屬軟管的屏蔽體務(wù)必進(jìn)行兩端接地，能起到最好的屏蔽效果。

好了，以上是筆者針對“靜電屏蔽”歸納的一些理論依據(jù)及實(shí)際運(yùn)用，文中引用了一些規(guī)范條文，也增加了許多本人個(gè)人理解，旨在拋磚引玉，希望能幫助要大家在工作中舉一反三，如有不當(dāng)之處，敬請理解，謝謝！