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，因為對于金屬材質(zhì)的容器和管道我們在實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行了探討，也對“金屬管道法蘭靜電跨接”的規(guī)范要求進行了追本溯源，以及“化工企業(yè)靜電接地電阻值在某些情況下不能過小”的幾個典型場景進行了分析，至此，個人認(rèn)為對于金屬工裝器具的靜電接地中需要重點關(guān)注的3個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，在實際工作中希望能幫助到大家提高靜電風(fēng)險辨識的意識，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間從理論到實際運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)計規(guī)范》（SH/T3097-2017）：

靜電屏蔽是一項重要的防靜電措施。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點一個一個來剖析其理論依據(jù)及實際運用情況：

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，因為靜電感應(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。

在實際運用過程中比如：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，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)。

以上兩個規(guī)范針對管道內(nèi)帶電流體進行“靜電屏蔽”時，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環(huán)境，我們看一下下面3個規(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，應(yīng)提供一個封閉的接地導(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)危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(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，因為外絕緣表面會因為外部摩擦等原因而慢慢積累靜電，不斷積累的靜電導(dǎo)致電壓不斷上升，最終因為沒有被屏蔽而向周圍放電，特別當(dāng)處在爆炸危險場所，一旦達到擊穿電壓，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，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用，在化工企業(yè)，還有一個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)危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(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)，這時可以將金屬保護罩進行接地，將感應(yīng)的靜電場進行屏蔽，以阻隔皮帶靜電對外部產(chǎn)生的影響。

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

1、屏蔽器材應(yīng)使用有足夠機械強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，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，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（），它們與q在荷內(nèi)空間任一點激發(fā)的合場強為零（=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)中運用該原理的例子有：在進行罐內(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)，從而保護金屬檢尺和取樣器免遭強烈靜電感應(yīng)而高壓擊穿放電。

另外，在電氣儀表方面，該“靜電屏蔽”也有所運用，根據(jù)《電力電纜設(shè)計規(guī)范》（GB50217-2018）、《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(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，輕者導(dǎo)致裝置誤報警，儀表損壞，重則將會導(dǎo)致裝置停車，造成重大經(jīng)濟損失。

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：

1、如果對屏蔽金屬絲的始、末端均進行接地，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)生是因為雙電層原理，管道液體流動會使雙電荷層分離，液體流動的沖力帶著擴散層的電荷流動，會形成微弱的沖流電流，這個沖流電流會因為一邊起電，一點泄放而不穩(wěn)定，所以是個變化的電流，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)及實際運用，文中引用了一些規(guī)范條文，也增加了許多本人個人理解，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！