電子精密儀器接地系統(tǒng)研究

李秀1，高偉杰2

（1.中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司，河北 石家莊 050021；2.北方工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

接地系統(tǒng)在電子精密儀器設(shè)備運(yùn)行中，能夠避免過量輸出電力導(dǎo)致的電子精密儀器被擊穿的危害。在接地的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照接地的原則，根據(jù)電子精密儀器運(yùn)行的工作環(huán)節(jié)，將應(yīng)用接地系統(tǒng)的形式明確，無論是管理措施，還是事后核檢措施等都要一并做好，整體的工程建設(shè)，對于電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中電子精密儀器運(yùn)行的需求能夠滿足，從而保障電力企業(yè)電子精密儀器設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 電子精密儀器接地的概念和目的

1.1 電子精密儀器接地概念

電子精密儀器接地，電子精密儀器金屬外殼與大地接觸，形成良好連接。直接接觸大地的金屬外殼通常稱為接地體。接地體主要包括2種：自然接地體和人工接地體。

（1）自然接地體，就是建筑物中鋼筋基礎(chǔ)以及金屬管道和金屬物等直接連接大地的接地體。

（2）人工接地體，就是將專門接地用的金屬物安裝到電子精密儀器設(shè)備上。

1.2 電子精密儀器接地的目的

電子精密儀器接地的主要目的，就是既要保護(hù)電子精密儀器和工作人員的安全，又要對外界的干擾進(jìn)行抵御。電子精密儀器的金屬外殼直接連接大地，能夠?qū)⑼诽峁┙o電子精密儀器中流出的靜電電荷，以防儀器內(nèi)部的靜電累積形成；電子精密儀器系統(tǒng)性基準(zhǔn)連接大地，具有抵抗干擾的重要作用。

2 電子精密儀器接地系統(tǒng)的類型

2.1 保護(hù)接地

為了使工作人員安全得到保證，電子精密儀器金屬外殼與接地體的良好連接必須形成，也就是保護(hù)接地。當(dāng)電壓太高或者機(jī)械操作損壞了電子精密儀器外層絕緣體時，沿著金屬導(dǎo)體電子精密儀器中的電流就會流入大地，流出的電流導(dǎo)致金屬外殼與大地之間的電壓變?yōu)榱?，能夠避免電擊事故發(fā)生，從而使工作人員安全得到保障。電子精密儀器保護(hù)接地主要包括2種：

（1）在鄰近接地網(wǎng)中接入電子精密儀器的保護(hù)地線。

（2）運(yùn)用配電系統(tǒng)性保護(hù)導(dǎo)體實(shí)行接地保護(hù)。若同時應(yīng)用兩種保護(hù)接地方式，就是重復(fù)保護(hù)接地，該方式能夠加強(qiáng)保護(hù)電子精密儀器。

2.2 屏蔽接地

為了防止外界電磁對電子精密儀器的干擾，而導(dǎo)致電子精密儀器無法正常運(yùn)用，需要對電子精密儀器進(jìn)行屏蔽接地。屏蔽接地包括2種方式：交變電場屏蔽和靜電屏蔽。

（1）交變電場屏蔽，就是將金屬屏蔽體設(shè)置在電路與干擾源之間，不但能夠使交變電場干擾電路減少，而且電路正常工作也能夠得到保證。

（2）靜電屏蔽，主要運(yùn)用無破損金屬屏蔽全部包圍導(dǎo)體，致使等量于導(dǎo)體的同種電荷和異種電荷，金屬屏蔽的外側(cè)和體內(nèi)都帶有接地屏蔽體，屏蔽體外側(cè)電荷便會流入大地，而屏蔽體外側(cè)的電場便沒有了，也就如同屏蔽了導(dǎo)體。

2.3 防雷接地

電子精密儀器設(shè)備遇到雷擊時，因?yàn)樽陨碛须娏魍ㄟ^，并且保護(hù)措施欠缺，容易遭到損壞，所以，為了防止雷擊損壞電子精密儀器，應(yīng)該將過壓保護(hù)接地安裝到電子精密儀器上，例如，電涌保護(hù)器設(shè)置到電子精密設(shè)備電源進(jìn)線側(cè)、建筑物上設(shè)置避雷針接等。

2.4 工作接地

電子精密儀器設(shè)備不同，工作需求也有所不同，電子精密儀器中某一部分接地，就是工作接地。工作接地的目的，就是能夠使電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到保證，以防突然低壓系統(tǒng)從高壓變成低壓，而危害到電子精密儀器設(shè)備。

2.5 防靜電接地

電子精密儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常精密，在靜電作用下，很容易損壞靜電敏感元件，為了防止靜電損害電子精密儀器而實(shí)行的接地，就是防靜電接地。為了避免靜電的損害，電子精密儀器的接地必須達(dá)到3點(diǎn)以上，電子精密儀器距離埋置地線點(diǎn)應(yīng)該達(dá)到20m以上。

3 電子精密儀器運(yùn)行中存在的問題

3.1 靜電問題

眾所周知，摩擦?xí)痨o電，但是在電子精密儀器運(yùn)行的過程中，通常靜電問題會產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。靜電放電的一瞬間，不但電流會流經(jīng)，而且附近線路和設(shè)備也會受到干擾，同時靜電產(chǎn)生電流，電子精密儀器損壞和電位變動等相關(guān)問題也會引起。

科學(xué)技術(shù)快速地發(fā)展，半導(dǎo)體元件也在向集成化和高密度的方向發(fā)展，靜電問題也越來越嚴(yán)重，通常靜電電流能夠擊穿MOS電路，造成電子精密儀器運(yùn)行錯誤產(chǎn)生和受控器件誤動等現(xiàn)象出現(xiàn)，這些問題的影響率和程度等也有所不同，致使有關(guān)工作人員很難排查和尋找相關(guān)問題，使留存問題很大程度地影響了電子精密儀器運(yùn)行的質(zhì)量。并且因?yàn)槭謾C(jī)和計(jì)算機(jī)等一些電子精密儀器自身也具有控制和儲存功能，導(dǎo)致靜電過高，運(yùn)行出錯和丟失數(shù)據(jù)以及控制失靈等相關(guān)問題也會出現(xiàn)，從而使電子精密儀器的使用和運(yùn)行受到嚴(yán)重的影響。

此外，通常引起靜電問題產(chǎn)生的原因比較多，例如，座位與衣服摩擦、鞋底與地毯摩擦等都會導(dǎo)致人體帶有靜電，當(dāng)人體接觸到電子精密儀器控制面板時，自身帶有的靜電有可能會對電子精密儀器放電，導(dǎo)致靜電問題產(chǎn)生。接地系統(tǒng)靜電感應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1。

圖1 接地系統(tǒng)靜電感應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖

3.2 電磁干擾

對于一個城市而言，當(dāng)代電力能源是城市能夠正常運(yùn)行至關(guān)重要的基礎(chǔ)能源，但是，在電力企業(yè)中，供電能力不斷地提高，電磁干擾也更加嚴(yán)重。所以，為了使電子精密儀器能夠穩(wěn)定運(yùn)行，正常供電，許多電力企業(yè)中的工作人員都會日常查看電子精密儀器。但是，在電子精密儀器干擾比較強(qiáng)的環(huán)境中工作，不但工作人員察看安全和健康會受到影響，而且還會影響工作人員檢測的準(zhǔn)確性。

另外，嚴(yán)重電子干擾對于監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)裝置以及檢測裝置等都具有負(fù)面的影響，致使保護(hù)人機(jī)一體化工作產(chǎn)生問題。獲得了保護(hù)裝置錯誤的信息，開關(guān)誤跳閘等一些功能紊亂情況就會出現(xiàn)，使電子精密儀器正常的運(yùn)行受到嚴(yán)重的影響，很大程度上也影響了現(xiàn)時代電力生活的穩(wěn)定。主要原因就是電子干擾問題形成的原因比較繁雜，例如，電力精密儀器運(yùn)行的過程中，截流導(dǎo)線導(dǎo)致電磁干擾和對周圍磁場的干擾，并且雷電問題對其也會有干擾，雷電流經(jīng)相關(guān)儀器和線路以及雷電直擊電子精密儀器，電子精密儀器正常的運(yùn)行都會受到嚴(yán)重的影響；還有一些低頻干擾和靜電干擾等相關(guān)問題，電磁場干擾的現(xiàn)象也經(jīng)常會出現(xiàn)。

4 接地系統(tǒng)在電子精密儀器運(yùn)行中的實(shí)施與應(yīng)用

4.1 接地系統(tǒng)在電子精密儀器運(yùn)行中實(shí)施

現(xiàn)在，許多電力供應(yīng)系統(tǒng)都是應(yīng)用三相四線制，該類系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，中性線連接大地，表示保護(hù)接零為該類接地的形式。在電力網(wǎng)絡(luò)中，精密儀器中性點(diǎn)不需要總線的轉(zhuǎn)接，就能夠直接接地處理，而內(nèi)部電子精密儀器需要設(shè)置保護(hù)接零。電子精密儀器運(yùn)行的過程中，可以將電子精密儀器的金屬導(dǎo)體外殼連接接地零線，電力精密儀器一旦有過壓電流現(xiàn)象出現(xiàn)，由于金屬外殼已連接接地零線，可以將該回路看作單相電路短路的狀態(tài)，短時間內(nèi)電流有瞬增趨勢出現(xiàn)，承接電子精密儀器的繼電保護(hù)裝置就會自動出現(xiàn)反應(yīng)，電源迅速切斷，將整個帶電系統(tǒng)與繼電保護(hù)裝置內(nèi)的組件隔離開，這時金屬外殼的任何電性都不會帶有。但是，電子精密儀器運(yùn)行中實(shí)施接地系統(tǒng)時，承接電子精密儀器運(yùn)行的電源中線必須永遠(yuǎn)處在連接的狀態(tài)，將中線與電子精密儀器的防護(hù)機(jī)制構(gòu)建起來，從而使電子精密儀器運(yùn)行更加的穩(wěn)定。

對于有一些電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)中性點(diǎn)沒有接地的情況，應(yīng)該將獨(dú)立保護(hù)接地形式設(shè)置給電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的電子精密儀器，對電力網(wǎng)絡(luò)耗能量進(jìn)行分化，并且單獨(dú)接地處理電子精密儀器外部的金屬導(dǎo)電體。電力網(wǎng)絡(luò)與電子精密儀器正常運(yùn)行的過程中，通常承接電子精密儀器接地的線路為電流空載的狀態(tài)，這種情況若檢測出接地線內(nèi)有電流存在，大多是靜電場環(huán)境或者電子精密儀器運(yùn)行導(dǎo)致的電流微弱。有效運(yùn)用保護(hù)接地形式，能夠使電子精密儀器自身的電壓降數(shù)值降低，電子精密儀器運(yùn)行機(jī)制為自動防護(hù)的狀態(tài)，既能夠使周邊工作人員安全得到保證，又能夠使其他關(guān)聯(lián)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 接地系統(tǒng)在電子精密儀器運(yùn)行中的應(yīng)用

（1）工程施工以前的準(zhǔn)備工作。埋設(shè)接地系統(tǒng)以前，要勘查場地環(huán)境和安裝位置等，工作人員應(yīng)該對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)一步了解，開展合理科學(xué)的埋設(shè)工作，以便后續(xù)接地和維護(hù)工作更好地開展?？辈榈倪^程中，處電阻率埋設(shè)要重視，結(jié)合地質(zhì)中含水量，選擇合理科學(xué)的接地方式。若含水量比較高時，采用增效劑將其導(dǎo)致的負(fù)面影響降低，從而使發(fā)生的問題減少。

開展勘測電阻工作，相關(guān)人員對電阻值能夠準(zhǔn)確地認(rèn)識，從而使接地安裝工作更好地開展；并且開展埋設(shè)接地系統(tǒng)工作要有安全性，致使操作人員生命安全能夠得到保障；特別是開展電子精密儀器的接地工作過程中，通常需要運(yùn)用有效的安全措施，例如，接地工作以前，應(yīng)該首先處理電子精密儀器的金屬外殼，以防外殼導(dǎo)電有漏電問題產(chǎn)生。

電子精密儀器運(yùn)行的過程中，通常有靜電聚焦導(dǎo)致的爆炸問題存在，因此，相關(guān)人員的接地工作要規(guī)范，或是有效運(yùn)用相關(guān)儀器使電磁感應(yīng)現(xiàn)象減少，預(yù)防問題的產(chǎn)生，從而使電子精密儀器運(yùn)行過程中接地安全性得以保證。并且電子精密儀器運(yùn)行的過程中，也會一定程度上受到自然災(zāi)害的影響，比較嚴(yán)重的災(zāi)害就是雷電，既能夠損壞電子精密儀器，使其不能正常地運(yùn)行，又威脅到工作人員的安全，因此，電子精密儀器運(yùn)行中，要預(yù)防各種自然災(zāi)害，從而使電子精密儀器設(shè)備能夠安全正常地運(yùn)行。

（2）接地網(wǎng)工程施工的過程。接地工程是一項(xiàng)隱蔽的工程，結(jié)束工程施工后，通常很難進(jìn)一步檢測其中存在的問題，因此，必須規(guī)范嚴(yán)格地操作接地安裝施工的過程，并且預(yù)防有可能出現(xiàn)的問題，從而使接地工程施工的質(zhì)量提升。

安裝接地的過程中，使用接地塊時，應(yīng)該先將0.8～1m的土坑挖出，并且處理好坑底部；平整以后，埋設(shè)的接地塊的受力必須均勻，并且接地塊設(shè)置的過程中，將接地網(wǎng)絡(luò)與連接頭應(yīng)用連接線連接好，固定螺栓以后，進(jìn)行熱融接或者熱焊接，致使連接質(zhì)量更好。焊接結(jié)束后，還要做好清理工作，并且采用防銹漆和防腐瀝青等相關(guān)材料養(yǎng)護(hù)處理焊接后的表面。

完成具體操作以后，回填挖坑，通常采用分層夯實(shí)方法進(jìn)行回填，回填后土質(zhì)保證密實(shí)以后，回填0.4～0.5m以后倒入相應(yīng)的水分，使土質(zhì)達(dá)到濕潤度；通常開挖后的地面高低不平，以及扁鋼自身也有稍微的彎曲。因此，接地的過程中，許多部位只是處在降阻劑勉強(qiáng)覆蓋全面的程度，致使鋼材防腐性能比較差，所以，工作人員操作過程中要重視防腐；運(yùn)用降阻劑的過程中，包裹厚度要大于3cm，從而使鋼材腐蝕的速度很大程度地降低；該做法雖然使降阻劑用量和開挖工程量增加了，但是，材料防腐質(zhì)量和工程整體降阻都能夠得到更好的保障。

在電子精密儀器穩(wěn)定運(yùn)行中，有效地運(yùn)用接地系統(tǒng)是至關(guān)重要的保障，現(xiàn)在，接地系統(tǒng)能夠?qū)⒁粭l新的渠道提供給電子精密儀器的應(yīng)用，因此，相關(guān)工作人員要更好地了解和掌握接地系統(tǒng)，并且還要有效地運(yùn)用接地系統(tǒng)，為電子精密儀器穩(wěn)定可持續(xù)的運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。