本期是有關討論靜電接地的第四期，前三期主要討論了金屬容器、管道等工裝設備的靜電接地，因為對于金屬材質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”的規范要求進行了追本溯源，以及“化工企業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，個人認為對于金屬工裝器具的靜電接地中需要重點關注的3個方面已全部闡述完畢，有興趣的朋友可以繼續瀏覽公眾號“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險辨識的意識，減少靜電帶來的安全生產事故。

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體帶電而引起的力學現象及放電現象產生，這塊內容有關規范規定的相對比較少，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《化工企業靜電接地設計規程》（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、線匝）全部或局部封閉起來，這種方式稱為靜電屏蔽。

2、根據《石油化工靜電接地設計規范》（SH/T3097-2017）：

靜電屏蔽是一項重要的防靜電措施。就技術領域劃分，靜電屏蔽不屬于本規范的范圍。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體覆蓋帶電物體的整體，帶電物體產生的靜電作用，被屏蔽導體封入內部。分隔屏蔽是使帶電物體一部分以屏蔽導體從空間或表面進行覆蓋，并用屏蔽導體隔開帶電物體，增加了帶電物體靜電電容，降低了靜電電位。

根據以上說明可以知道“靜電屏蔽”的3點信息：

1、屏蔽導體（金屬殼、網、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），以降低對象產生的靜電場對外部影響；

2、屏蔽導體（金屬殼、網、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、屏蔽導體（金屬殼、網、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及實際運用情況：

一、屏蔽導體（金屬殼、網、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），如果殼內空腔有原帶電體正電荷q，因為靜電感應，殼內部帶有等量負電荷，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正電荷q間接產生，也可以說是由殼外感應正電荷直接產生的。但如果將外殼接地（圖b），則殼外正電荷將消失，殼內電荷q與內部感應電荷在殼外產生電場為零，被干擾的導體就不會受到靜電場的影響。

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

在實際運用過程中比如：根據《防止靜電事故通用導則》（GB12158-2006）第6.3.11條，當采用軟管輸送易燃液體時，應使用導電軟管或內附金屬絲、網的橡膠管，且在相接時注意靜電的導通性。如下圖：

再比如根據《石油化工靜電接地設計規范》（SH/T3097-2017）第5.3.8條，如下圖：軟管內有金屬線或金屬網。

以上兩個規范針對管道內帶電流體進行“靜電屏蔽”時，均允許屏蔽導體設在軟管內，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境，我們看一下下面3個規范的描述：

1、NFPA77-2019《靜電推薦規程》：

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

2、《電氣裝置安裝工程 爆炸和火災危險環境電氣裝置施工及驗收規范》（GB50257-2014），第7.2防靜電章節：

3、《化工企業靜電接地設計規程》（HG/T20675-1990）的圖例：屏蔽金屬絲及金屬網均纏繞在最外壁。

這3個規范要求均表示屏蔽導體需設置在外表面上，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電的可燃液體，如果非要使用非金屬材質，屏蔽導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置在內部，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，特別當處在爆炸危險場所，一旦達到擊穿電壓，放電會引起火災、爆炸事故。所以對非導體采取屏蔽措施時，應封閉所有外部表面。

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

規范《化工企業靜電接地設計規程》（HG/T20675-1990）第3.4.5條：

規范《電氣裝置安裝工程 爆炸和火災危險環境電氣裝置施工及驗收規范》（GB50257-2014），第7.2防靜電章節第11款：

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

以上兩個是化工企業采用“靜電屏蔽”原理常用的案例，在這里有幾個注意事項：

1、屏蔽器材應使用有足夠機械強度的直徑盡量小的細金屬線或數公分方孔的金屬網等金屬制品，最好是沒有護層和涂漆（參考HG/T20675-1990，2.8.1）。

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

3、使用細金屬線做屏蔽時，應將細金屬線間隔數公分緊密纏繞在帶電物體表面上。

二、屏蔽導體（金屬殼、網、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：如殼內無帶電體而殼外有電荷q（），則靜電感應使殼外壁帶電。靜電平衡時殼內無電場。這不是說殼外電荷不在殼內產生電場，是由于殼外壁感應出異號電荷產生的場強（），它們與q在荷內空間任一點激發的合場強為零（=0）。因而導體荷內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”受到靜電感應的效果。

在化工企業中運用該原理的例子有：在進行罐內檢尺和取樣的作業前，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，還可以結合“靜電屏蔽”的原理，在檢尺及取樣場所設置開孔的金屬圓筒（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生的靜電場，限制靜電荷對檢尺和取樣器的靜電感應，從而保護金屬檢尺和取樣器免遭強烈靜電感應而高壓擊穿放電。

另外，在電氣儀表方面，該“靜電屏蔽”也有所運用，根據《電力電纜設計規范》（GB50217-2018）、《儀表系統接地設計規范》（HG/T 20513-2014）等，針對化工企業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干擾，防止信號數據出錯，輕者導致裝置誤報警，儀表損壞，重則將會導致裝置停車，造成重大經濟損失。

三、屏蔽導體（金屬殼、網、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，《化工企業靜電接地設計規程》（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，那么根據電容電壓公式，V=Q/C，電容C增大，電壓V可以相應的降低，防止高壓擊穿放電。

2、我們知道靜電的產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，一點泄放而不穩定，所以是個變化的電流，我們知道變化的電流會產生變化的電磁場，這個電磁場會對周圍產生電磁感應放電（如第二期講過的雷電感應引起法蘭間隙放電），所以當屏蔽層兩端接地后可以通過大地構成回路，沖流電流產生的電磁場可以在屏蔽層回路上感應出電動勢，通過該回路產生電流，該電流又產生相反的電磁場抵消沖流電流產生的電磁場，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及實際運用，文中引用了一些規范條文，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，如有不當之處，敬請理解，謝謝！