淺談精密電子設(shè)備的接地問題及應(yīng)對措施

【摘要】由于輸電線路分布較為密集，設(shè)備的開關(guān)產(chǎn)生的電磁場、設(shè)備間信號的互相干擾對電子設(shè)備的正常工作都會產(chǎn)生很大的干擾，尤其是對精密電子設(shè)備的正常運行的影響。目前電網(wǎng)采用的運行方式主要是接地，精密電子設(shè)備接地是電網(wǎng)形成回路的一條路徑，大地不僅作為雷電和電磁場泄放的主要場所，還是精密儀器設(shè)備運行的基礎(chǔ)和信號的基準。精密電子設(shè)備的接地問題對電子設(shè)備的正常運行有很大的影響，本文主要介紹了精密電子設(shè)備接地的概念和類型，以及精密電子設(shè)備接地的應(yīng)對措施。

【關(guān)鍵詞】精密電子設(shè)備；接地保護；智能化

隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備正逐漸朝著智能化、精密化、自動化的方向發(fā)展，大部分電子設(shè)備都擁有很高的精確度和高效的運行速度。但是要實現(xiàn)較高的精確度和較快的運行速度的前提是使用條件達到要求，因此對于精密電子設(shè)備接地的質(zhì)量也提出了更為嚴格的要求。安裝良好的接地裝置對精密電子設(shè)備的運行有重要作用，如果在安裝時電子設(shè)備接地出現(xiàn)問題，很可能導(dǎo)致設(shè)備測量不精準甚至是電子設(shè)備損壞。

一、精密電子設(shè)備接地的概念及目的

（一）精密電子設(shè)備接地的概念

精密電子設(shè)備接地就是電子設(shè)備的金屬外殼和大地之間通過接觸而形成了良好的連接。通常將與大地直接接觸的金屬外殼稱之為接地體。接地體被分為人工接地體和自然接地體，人工接地體就是將電子設(shè)備上安裝上專門用于接地的金屬物，自然接地體是單純的金屬物、金屬管道或建筑物中的鋼筋基礎(chǔ)與大地直接相連的接地體。

（二）精密電子設(shè)備接地的目的

精密電子設(shè)備接地的目的是為了保護工作人員的人身安全、保證設(shè)備安全以及抵抗外界干擾。電子設(shè)備的金屬外殼與大地直接相連，能夠為電子設(shè)備中流出的靜電電荷提供通路，防止設(shè)備內(nèi)部形成靜電累積；電子設(shè)備的系統(tǒng)基準與大地相連可以起到抗干擾的作用。

二、精密電子設(shè)備接地的類型

根據(jù)不同精密電子設(shè)備的作用和工作性質(zhì)的不同，可以將電子設(shè)備接地的類型分為以下幾種，包括了保護接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地以及工作接地。

（一）保護接地

為了確保工作人員的安全，精密電子設(shè)備的金屬外殼和接地體應(yīng)形成良好的連接，被稱為保護接地。當電子設(shè)備外層的絕緣體由于機械操作或電壓過高被破壞時，電子設(shè)備中的電流就會沿金屬導(dǎo)體流入大地，流出的電流使得金屬外殼與大地間的電壓會變?yōu)榱?，這樣可以防止造成電擊事故，確保工作人員的安全。

精密電子設(shè)備的保護接地分為兩種。一種是利用配電系統(tǒng)的保護導(dǎo)體進行接地保護，另一種是將精密電子設(shè)備的保護地線接入到鄰近的接地網(wǎng)中。如果兩種保護接地的方式同時采用，被稱為重復(fù)保護接地，重復(fù)保護接地的方式能夠更好的實現(xiàn)對精密電子設(shè)備的保護。

（二）防雷接地

當精密電子設(shè)備在遇到雷擊時，由于自身缺乏相應(yīng)的保護措施且又有電流通過，很容易受到損壞，因此為了避免因雷電過壓而給電子設(shè)備或人身造成傷害，需要在精密電子設(shè)備上安裝過壓保護的接地，如建筑物上避雷針的接地，設(shè)備電源進線側(cè)設(shè)置電涌保護器等。

（三）屏蔽接地

為了避免精密電子設(shè)備由于外界的電磁干擾而不能正常工作，或者是可能對其他儀器設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾而對設(shè)備進行屏蔽的接地。屏蔽接地主要分為靜電屏蔽和交變電場屏蔽兩種屏蔽方式。靜電屏蔽是利用無破損的金屬屏蔽體將導(dǎo)體完全包圍，使得金屬屏蔽體內(nèi)、外側(cè)分別帶有與導(dǎo)體等量的異種電荷和同種電荷，將屏蔽體接地，屏蔽體外側(cè)的電荷就會流入大地，則屏蔽體的外側(cè)就沒有了電場，相當于將導(dǎo)體屏蔽。交變電場屏蔽就是在干擾源和電路之間設(shè)置金屬屏蔽體，這樣能夠減少交變電場對電路的干擾，確保電路的正常工作。

（四）防靜電接地

精密電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為精細，其中的靜電敏感元件在受到靜電時容易被損壞，為避免因靜電對電子設(shè)備或人體產(chǎn)生損害進行的接地被稱為防靜電接地。為防止靜電破壞，應(yīng)該確保設(shè)備有三點以上接地，地線的埋置點應(yīng)距離設(shè)備20米以上。

（五）工作接地

針對不同精密電子設(shè)備的工作需求，對電子設(shè)備中的某一部分進行接地，被稱為工作接地。工作接地的主要目的是確保電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止低壓系統(tǒng)突然由高壓變?yōu)榈蛪憾鴮﹄娮釉O(shè)備造成危害。

三、精密電子設(shè)備接地的應(yīng)對措施

為了確保精密電子設(shè)備的正常運行以及工作人員安全，提高設(shè)備測量的精確度和運行速率，延長設(shè)備的使用壽命，我們必須對精密電子設(shè)備接地采取相應(yīng)的保護措施，例如電子設(shè)備接地的金屬外殼的電阻要求小于2Ω，電源中線的電壓不能高于5V等，與此同時操作過程要求必須規(guī)范。對于精密電子設(shè)備接地的應(yīng)對措施主要包括了安裝良好的接地裝置和接地線、遵守操作規(guī)程和提供良好的供電系統(tǒng)三個方面。

（一）安裝良好的接地裝置和接地線

接地線的作用一方面是電源線或電子設(shè)備發(fā)生短路時作為電流的回路，另一方面是電子設(shè)備安裝時的地參照。安裝良好的接地線應(yīng)該使安裝的接地裝置的接地電阻值小于2Ω。所安裝的接地線的電阻越小，電子設(shè)備接地的質(zhì)量也就越高。接地裝置的接地電阻就是電流從接地體流向大地土壤時所形成的電阻。該電阻的值就是接地體的電位和流入大地的電流之比。通過高斯定理對接地電阻的公式進行推導(dǎo)得：

R=ρε/C

C—接地體電容

ρ—為接地的電阻率

ε—為接地的介電常數(shù)

由該式可知，通過擴大電子設(shè)備接地體的接地面積或者是對接地網(wǎng)中的土壤進行人工改造，有利于降低電阻率和介電常數(shù)，當然還可以采用增加接地電容的方式來減小接地的電阻，但是由于這種方式成本高而且作用不明顯，因此很少使用。

在對接地電阻進行設(shè)計時，首先應(yīng)該考慮的是接地網(wǎng)的面積。而接地網(wǎng)中垂直的接地體對于減小電阻作用并不明顯。一般接地體的數(shù)量限定在十六根左右，而對于大型的接地體數(shù)量也不能超過三十二根。而深度設(shè)計一般取兩米左右，有時根據(jù)地質(zhì)條件的不同可以更深一些。接地電阻的大小與接地網(wǎng)的形狀關(guān)系不大，通常是根據(jù)地形條件來確定的。接地體的材料選擇范圍很廣，可以選用銅棒、銅條、鋼板或其他金屬制品，而地面引出部分最好的材料是紫銅帶，選用厚2mm，寬60mm左右的紫銅帶最好，當然也可以選擇其他金屬制品。電子設(shè)備接地宜與防雷接地系統(tǒng)共用接地網(wǎng)，接地電阻不應(yīng)大于lΩ，當電子設(shè)備接地與防雷接地系統(tǒng)分開時，兩接地網(wǎng)的距離不宜小于10m。

由于各地的環(huán)境條件不同，其接地方式也不一致，我們在某鋼廠檢化驗樓的設(shè)計和施工中，就遇上同一廠區(qū)其土壤電阻率差異就非常大，由于設(shè)備供應(yīng)商對接地電阻值要求很嚴格，在對其試驗設(shè)備做單獨接地施工過程中，檢化驗樓區(qū)域其土壤就為高電阻率，設(shè)計中采用國家標準圖集《接地裝置安裝》中銅板做接地裝置，并加降阻劑進行施工，但連續(xù)打了多個接地裝置，并將其連起來，接地電阻值均達不到要求，后改為打井的方式，采用深井接地的降阻措施后，才滿足設(shè)備接地電阻值的要求。

（二）嚴格按照安全操作規(guī)范進行操作

在電子設(shè)備操作過程中應(yīng)該嚴格按照操作規(guī)范進行操作，由于不同的電子設(shè)備的操作規(guī)程不同，因此每臺設(shè)備都應(yīng)有合格的操作規(guī)范。

（三）提供良好的供電系統(tǒng)

為精密電子設(shè)備的運行提供一個良好的供電系統(tǒng)，對于確保設(shè)備的正常運行有重要作用。如果供電系統(tǒng)不完善，就會對設(shè)備運行產(chǎn)生嚴重的干擾，而中線的對地壓就不能降下來。如果對地電壓不低于5V，那對于精密電子設(shè)備來說，不但設(shè)備測量結(jié)果達不到精度要求，可能造成設(shè)備失靈，而且還存在極大的安全隱患。如何為精密電子設(shè)備提供良好的供電系統(tǒng)，主要包括以下幾個方面。

1.專用地線

對于精度要求很高、梯形較大的精密電子設(shè)備應(yīng)該盡量采用專用地線，其目的是減小公共地線相互干擾給設(shè)備帶來的影響。

2.三相平衡

精密電子設(shè)備的運行不能受到來自空調(diào)機、電動機等設(shè)備的干擾，因此，精密電子設(shè)與空調(diào)機等設(shè)備不能直接接在一條電網(wǎng)上，應(yīng)該依照用電設(shè)備功率和作用的不同，分別配置電網(wǎng)，避免因空調(diào)和電動機的運行而對精密電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。

3.選擇地線

因為較粗的多芯銅電纜電阻率低、穩(wěn)定性好、載流量大，所以適合被作為精密電子設(shè)備的地線。多芯銅電纜的一端與室內(nèi)的紫銅帶焊接，有些時候還會采用螺釘連接，但是由于螺釘連接時間長了會出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，影響供電系統(tǒng)的運行，因此大都采用焊接的方式。采用焊接代替螺釘連接可以很好的降低對地電壓。接地線的長度應(yīng)盡量的短，這樣可以減小電壓對精密電子設(shè)備造成的干擾。

4.穩(wěn)壓電源

在設(shè)備安裝穩(wěn)壓電源前，首先應(yīng)該確定穩(wěn)壓電源是否有漏電現(xiàn)象，也就是說要確定穩(wěn)壓電源的零線對電子設(shè)備的機殼的電壓很小。一旦出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，應(yīng)及時修理或更換穩(wěn)壓電源。例如某精密電子設(shè)備的中線對地電壓一直超過5V，根據(jù)排查發(fā)現(xiàn)是穩(wěn)壓電源有嚴重的漏電現(xiàn)象，更換穩(wěn)壓電源后，對地電壓將為0.5V峰值，說明穩(wěn)壓電源對設(shè)備機殼的電壓有很好的控制作用。

（四）做好設(shè)備采購時的技術(shù)談判

在設(shè)備采購簽訂技術(shù)協(xié)議時，設(shè)備供應(yīng)商往往對接地電阻值要求相當苛刻，而我們的采購人員對這個條件沒有注意，致使在設(shè)備安裝施工階段，如果土質(zhì)不好的情況下，會增加很大的資金費用于滿足其接地值的要求，而在實際的工作中，采用聯(lián)合接地的接地電阻滿足不大于1歐姆即可。因此在設(shè)備采購的談判階段，一定要提醒采購人員，注意接地電阻值的要求，尤其是些進口設(shè)備，外方有時提的接地條件相當苛刻，有些要求在0.5歐姆以下，我們一定要在合同簽字時認真看清，提出我們的要求。

四、結(jié)語

計算機技術(shù)的快速發(fā)展對電子設(shè)備的精度要求越來越高，對電子設(shè)備的工作環(huán)境要求也在不斷提高。精密電子設(shè)備的接地問題對于確保電子設(shè)備的正常運行、提高設(shè)備的測量精度以及提高設(shè)備的抗干擾能力有重要作用。電子設(shè)備的接地提高了設(shè)備的電磁兼容性，包括了保護接地、防雷接地、屏蔽接地、放靜電接地和工作接地等方式，對于精密電子設(shè)備接地的應(yīng)對措施主要包括了安裝良好的接地線、遵守操作規(guī)程和提供良好的供電系統(tǒng)。

參考文獻

[1]郝威，范文玉.實驗室電氣建設(shè)中需要注意的幾個問題[J].實驗技術(shù)與管理，2005（3）.

[2]董宏.通過計算確定地線的埋設(shè)方法[J].雁北師范學(xué)院學(xué)報，2002（2）.

[3]閆允杰，唐國翌，鄭大力.場發(fā)射電子顯微鏡實驗室設(shè)計[J].電子顯微學(xué)報，2010（5）.

[4]龔家軍.防雷接地檢測電阻值偏離真值的原因和對策[J].安全與電磁兼容，2009（6）.