2.電源工作接地

    電子設(shè)備供電系統(tǒng)的接地關(guān)系到操作人員的人身可靠和電子設(shè)備的可靠穩(wěn)定運行，電子設(shè)備的供電系統(tǒng)的接地通常包括工作接地和保護(hù)接地。工作接地是系統(tǒng)電源某一點的接地，這個點通常是電源（變壓器、發(fā)電機(jī)）的中性點，工作地的主要作用是使供電系統(tǒng)正常運行。而保護(hù)接地是供電系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)金屬的電氣設(shè)備外殼和敷設(shè)用的金屬套管、線槽等電氣裝置外露不導(dǎo)電部分的接地。如果不做保護(hù)接地，故障電壓可達(dá)系統(tǒng)的相電壓；做了保護(hù)接地后故障電壓僅為PE線和接地電阻（RA）上的電壓降，大大的低于相電壓，接地電阻（RA）還為故障電流Id提供返回電源的通路，使保護(hù)電器及時切斷電源，從而起到防電擊和防電氣火災(zāi)的保護(hù)作用。目前低壓供電系統(tǒng)設(shè)計選用較多的接地系統(tǒng)有TN、TT系統(tǒng)。

    2.1工作接地的目的　

    電力系統(tǒng)由于運行和可靠的需要,常將中性點(N線)接地,這種接地方式稱為工作接地。工作接地有下列目的:

    2.1.1降低觸電電壓；

    在中性點不接地的系統(tǒng)中,當(dāng)一相接地而人體觸此及另外兩相之一時,觸電電壓為相電壓的1.732倍。而在中性點接地的系統(tǒng)中,觸電電壓就降低到等于或接近相電壓。

    2.1.2迅速切斷故障設(shè)備；

    在中性點不接地的系統(tǒng)中,當(dāng)一相接地時,接地電流很小(因為導(dǎo)線和地面間存在電容和絕緣電阻,也可構(gòu)成電流的通路)不足以使保護(hù)裝置動作而切斷電源,接地故障不易被發(fā)現(xiàn),將長時間持續(xù)下去,對人身不可靠。而中性點接地的系統(tǒng)中,一相接地后的接地電流較大(接近單相短路)保護(hù)裝置迅速動作,斷開故障點。

    2.1.3降低電氣設(shè)備對地的絕緣水平；

    在中性點不接地的系統(tǒng)中,一相接地時將使另外兩相的對地電壓升高到線電壓。而在中性點接地的系統(tǒng)中,則接近于相電壓,故可降低電氣設(shè)備和輸電線的絕緣水平,節(jié)省技資。為此本文分別對TN、TT系統(tǒng)作以分析。

    2.2TN系統(tǒng)
 

    TN系統(tǒng)的電源端中性點直接接地，用設(shè)備金屬外殼、保護(hù)零線與該中性點連接，這種方式簡稱保護(hù)接零或接零制。按中性線（工作零線）與保護(hù)線（保護(hù)零線）的組合情況TN系統(tǒng)又分以下三種形式：

    2.2.1.TN-C系統(tǒng)；

    在TN-C系統(tǒng)中，由于PNE線兼起PE線和N線的作用，節(jié)省了一根導(dǎo)線，但在PEN線上通過三相不平衡電流I，其上有電壓降IZPEN使電氣裝置外露導(dǎo)電部分對地帶電壓。三相不平衡負(fù)荷造成外殼帶電壓甚低。并不會在一般場所造**身事故，但它可能對地引起火花，不適宜醫(yī)院、計算機(jī)中心場所及爆炸危險場所。TN-C系統(tǒng)不適用于無電工管理的住宅樓，這種系統(tǒng)沒有專用的PE線，而是與中性線（N線）合為一根PEN線，住宅樓內(nèi)如果因維護(hù)管理不當(dāng)使PEN線中斷，電源220V對地電壓將如圖1所示經(jīng)相線和設(shè)備內(nèi)繞組傳導(dǎo)至設(shè)備外殼，使外殼呈現(xiàn)220V對地電壓，電擊危險很大。另外PEN線不允許切斷（切斷后設(shè)備失去了接地線），不能作電氣隔離，電氣檢修時可能因PEN對地帶電壓而引起人身電擊事故。TN-C系統(tǒng)中，不能裝RCD（剩余電流動作保護(hù)器），因為當(dāng)發(fā)生接地故障時，相線和PEN線的故障電流在電流互感器中的磁場互相抵消，RCD將檢測不出故障電流而不動作，因此在住宅樓內(nèi)不應(yīng)采用TN-C系統(tǒng)。

    2.2.2.TN-S系統(tǒng)；

    在TN-S系統(tǒng)中，工作零線N和保護(hù)零線PE從電源端中性點開始完全分開，PE線平時不通過電流，只在發(fā)生接地故障時通過故障電流，故外露導(dǎo)電部分平時對地不帶電壓比較完全，但需要增加一根導(dǎo)線，由于設(shè)備設(shè)備外殼保護(hù)零線PE，正常工作時漏電開關(guān)無剩余電流，所以在相同短路保護(hù)靈敏度不夠時，可裝設(shè)漏電開關(guān)來保護(hù)單相接地。RCD對接地故障電流有很高的靈敏度，即使接觸220V時，也能在數(shù)十毫秒的時間內(nèi)切斷以毫安計的故障電流，使人免于電擊事故，但它只能對其保護(hù)范圍內(nèi)的接地故障起作用，不能防止從別處傳導(dǎo)來的故障電壓引起的電擊事故。

    2.2.3.TN—C—S；

    TN—C—S是TN—C和TN—S兩種系統(tǒng)的組合，如圖2所示；弟一部分是TN—C系統(tǒng)，弟二部分是TN—S系統(tǒng)，分界面在N線與PE線的連接點。該系統(tǒng)一般用在建筑物有區(qū)域變電所供電引來的場所，進(jìn)戶線之前采用TN—C系統(tǒng)，進(jìn)戶處作重復(fù)接地，進(jìn)戶后變成TS—S系統(tǒng)，TN—C—S系統(tǒng)介于以上兩者之間。

    根據(jù)《低壓配電設(shè)計規(guī)范》有關(guān)條文，建筑電氣設(shè)計當(dāng)選用TN系統(tǒng)時應(yīng)作等電位聯(lián)結(jié)，消除自建筑外沿PEN線或PE線竄入的危險故障電壓，同時減少保護(hù)電器動作不可*帶來的危險及有利于消除外界電磁場引起的干擾，改善裝置的電磁兼容性能。

    2.3TT系統(tǒng)

    TT系統(tǒng)的電源端中性點直接接地，用電設(shè)備金屬外殼用保護(hù)地線接至與電源接地點無關(guān)的接地極。TT系統(tǒng)正常運行時，用電設(shè)備金屬外殼電位為零，當(dāng)電氣設(shè)備一相碰殼時，則短路電流較TN系統(tǒng)小，通常不足以使相間短路保護(hù)裝置動作。當(dāng)人體偶然觸及帶電部分時危險較大，當(dāng)在干線首端及用電設(shè)備處裝有RCD時可保證可靠。當(dāng)變壓器中性點和用電設(shè)備處接地電阻為4歐姆時，單相短路電流為Ld=220/（4+4）=27.5A（線路阻抗不計）。不論干線首端或用電設(shè)備處，當(dāng)熔斷器溶絲電流較大或自動開關(guān)瞬時脫扣器整定電流較大時，均不能可*動作。所以TT系統(tǒng)內(nèi)往往不能采用熔斷器、低壓短路器作接地故障保護(hù)而需采用漏電保護(hù)器。TT系統(tǒng)還有一個特點是中性線N與保護(hù)地線PE無一點電氣聯(lián)接，即中性點接地與PE線接地是分開的，所以不存在外部危險故障電壓沿著PE進(jìn)入建筑招致電擊事故發(fā)生。在TT系統(tǒng)內(nèi)每棟建筑物各有其專用的接地極和PE線，各棟建筑物的PE線互不導(dǎo)通，故障電壓不致自一建筑物傳導(dǎo)至另一建筑物。但TT系統(tǒng)以大地為故障電流返回電源的通路，故障電流小，必須采用對接地故障反應(yīng)靈敏的漏電保護(hù)器來防人身電擊。這些系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，需按具體情況選用。如果建筑物由供電部門以低壓供電，應(yīng)按供電部門的要求采用接地系統(tǒng)，以與地區(qū)的接地系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致。如果采用TN-C-S系統(tǒng)，應(yīng)注意從建筑物電源進(jìn)線配電箱開始即將PEN線分為PE線和中性線，使建筑物內(nèi)不再出現(xiàn)PEN線，這是因為PEN線因通過負(fù)荷電流而帶有電位，容易產(chǎn)生雜散電流和電位差的緣故。

    如果供電部門以10KV電壓給住宅樓供電，且10/0.4KV變電所即在建筑物內(nèi)，則這棟建筑物只能采用TN-S系統(tǒng)。因為采用TN-C-S系統(tǒng)將在建筑物內(nèi)出現(xiàn)PEN線；TT系統(tǒng)則要求設(shè)置分開的工作接地和保護(hù)接地，而在同一個建筑物內(nèi)是很難做到兩個分開的接地，維護(hù)工作也是困難的。無論采用哪種接地系統(tǒng)都必須按規(guī)范要求作前述的等電位聯(lián)結(jié)。
3.電子設(shè)備的系統(tǒng)工作接地

    電子設(shè)備的系統(tǒng)工作接地是為了使電子設(shè)備以及與之相連的儀器儀表均能可*運行并保證測量和控制精度而設(shè)的接地。它分為機(jī)器邏輯地、信號回路接地、屏蔽接地，防爆系統(tǒng)中還有本安接地。

    3.1邏輯接地

    將電子設(shè)備的金屬板作為邏輯信號的參考點而進(jìn)行的接地,稱為邏輯接地。它的作用是保證電路有一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位,不致于浮動而引起信號誤差。

    3.2信號接地

    各種電子電路，都有一個基準(zhǔn)電位點，這個基準(zhǔn)電位點就是信號地。它的作用是保證電路有一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位，不至于浮動而引起信號誤差。信號地的連接是:同一設(shè)備的信號輸入端地與信號輸出端地不能聯(lián)在一起,而應(yīng)分開;前級(設(shè)備)的輸出地只有后級(設(shè)備)的輸入地相連。否則,信號可能通過地線形成在反饋，引起信號的浮動。這在設(shè)備的測試中，信號地的連接尤其要引起注意。

    3.3保護(hù)接地

    保護(hù)接地就是將設(shè)備正常運行時不帶電的金屬外殼(或構(gòu)架)和接地裝置之間作良好的電氣連接。如果不作保護(hù)接地,當(dāng)電氣設(shè)備其中-相的絕緣破損,產(chǎn)生漏電而使金屬外殼帶上相電壓時,人一接觸就會發(fā)生觸電事故。實行保護(hù)接地后,設(shè)備的金屬外殼和大地已有良好的連接。如果發(fā)生漏電,只要接地電阻符合規(guī)定的要求,接地就能成為保障人身可靠、防止電事故發(fā)生的有效措施。此外，保護(hù)接地還可以防止靜電的積聚。

    3.4防雷接地

    為把雷電流迅速導(dǎo)人大地,以防止雷害為目的的接地叫作防雷接地。

    3.5屏蔽接地

    為使設(shè)備或布線達(dá)到電磁適應(yīng)性要求而采取的屏蔽措施的接地稱為屏蔽接地。對于弱電設(shè)備電磁兼容設(shè)計是非常重要的，為了避免所用設(shè)備的機(jī)能障礙，避免會出現(xiàn)的設(shè)備損壞，構(gòu)成布線系統(tǒng)的設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠防止內(nèi)部自身傳導(dǎo)和外來干擾。因此對這些設(shè)備及其布線必須采取保護(hù)屏蔽措施，免受來自各種方面的干擾。

    3.6防靜電接地

    將帶靜電物體或有可能產(chǎn)生靜電的物體(非絕緣體),通過導(dǎo)靜電體與大地構(gòu)成電氣回路的接地叫防靜電接地。在潔凈、干燥的房間內(nèi),人的走步、移動設(shè)備,各自磨擦均會產(chǎn)生大量靜電。例如在相對濕度10%—20%的環(huán)境中人的走步可以積聚3.5萬V的靜電電壓。如果沒有良好的接地,不僅僅會產(chǎn)生對電子設(shè)備的干擾,甚至?xí)⒃O(shè)備芯片擊壞。

    3.7本安接地

    是本安儀表或可靠柵的接地。這種接地除了抑制干擾外，還有使儀表和系統(tǒng)具有本質(zhì)可靠性質(zhì)的措施之一。本安接地會因為采用的設(shè)備的本實措施不同而不同。

    可靠柵的作用是保護(hù)危險現(xiàn)場端永遠(yuǎn)處于可靠電源和可靠電壓范圍之內(nèi)。如果現(xiàn)場端短路，則由于負(fù)載電阻和可靠柵電阻R的限流作用，會將導(dǎo)線上的電流限制在可靠范圍內(nèi)，使現(xiàn)場端不至于產(chǎn)生很高的溫度，引起燃燒。弟二種情況，如果計算機(jī)一端產(chǎn)生故障，則高壓電信號加入了信號回路，則由于齊納二級的嵌位作用，也使電壓位于可靠范圍。

    值得提醒的是，由于齊納可靠柵的引入，使得信號回路上的電阻增大了許多，因此，在設(shè)計輸出回路的負(fù)載能力時，除了要考慮真正的負(fù)載要求以外，還要充分考慮可靠柵的電阻，留有余地。

    4.接地原則與技術(shù)要求

    在一個系統(tǒng)中安裝有大量的電子設(shè)備,這些設(shè)備分屬于不同的專系統(tǒng),由于這些設(shè)備工作頻率、抗干擾能力和功能等都不相同,對接地的要求也不同。在實際工程設(shè)計和施工中,電子設(shè)備的信號接地、邏輯接地、防靜電接地、屏蔽接地和保護(hù)接地,一般合用一個接地極,其接地電阻不大于4Ω；當(dāng)電子設(shè)備的接地與工頻交流接地、防雷接地合用一個接地極時，其接地電阻不大于1Ω。屏蔽接地如單獨設(shè)置,則接地電阻一般為300Ω。對抗干擾能力差的設(shè)備,其接地應(yīng)與防雷接地分開,兩者相互距離宜在20m以內(nèi),對抗干擾能力較強的電子設(shè)備，兩者的距離可酌情減少,但不宜低于5m。當(dāng)電子設(shè)備接地和防雷接地采用共同接地裝置時,兩者避免雷擊時遭受反擊和保證設(shè)備可靠，應(yīng)采用埋地鎧裝電纜供電。電纜屏蔽層必須接地,為避免產(chǎn)生干擾電流,對信號電纜和1MHz及以下低頻電纜應(yīng)一點接地;對1MHz以上電纜,為保證屏蔽層為地電位,應(yīng)采用多點接地。閉路電視和工業(yè)電視都必須采用一點接地。

    上面介紹了的幾種接地各設(shè)備制造商有各自的具體技術(shù)要求，雖然大都強調(diào)一點接地，接地電阻必須小于1歐姆等，但具體內(nèi)容上差別很大。結(jié)合工控系統(tǒng)對接地的技術(shù)要求闡述其接地原則和接地方法。

    4.1供電系統(tǒng)地

    在很多企業(yè)，特別是電廠、冶煉廠等，其廠區(qū)內(nèi)有一個很大的地線網(wǎng)，而通常供電系統(tǒng)的地是與地線網(wǎng)連在一起的。有的廠家強調(diào)計算機(jī)系統(tǒng)的所有接地必須和供電系統(tǒng)地以及其它（如避雷地）嚴(yán)格分開，而且之間至少應(yīng)保持15m以上的距離。為了徹底防止供電系統(tǒng)地的影響，建議供電線線路用隔離變壓器隔開。從抑制干擾的角度來看，將電力系統(tǒng)地和計算機(jī)系統(tǒng)的所有地分開是很有好處的，因為一般電力系統(tǒng)的地線是不太干凈的。但從工程角度來看，在有些場合下單設(shè)計算機(jī)系統(tǒng)地并保證其與供電系統(tǒng)地隔開一定距離是很困難的，這時可以考慮能否將計算機(jī)系統(tǒng)的地和供電地共用一個，這要考慮幾個因素：

    4.1.1供電系統(tǒng)地上是否干擾很大，如大電流設(shè)備啟停是否頻繁，對地產(chǎn)生的干擾是否大；4.1.2供電系統(tǒng)地的接地電阻是否足夠小，而且整個地網(wǎng)各個部分的電位差是否很小，即地網(wǎng)的各部分之間是否阻值很小;

    4.1.3微電子裝置的抗干擾能力以及所用到的傳輸信號的抗干擾能力，例如有無小信號(電偶，熱電阻)的直接傳輸?shù)取?/span>

    4.2微電子裝置工作地

    所有計算機(jī)接線涉及到的接地采用一點接地方式，在這一點上，也有很多爭議。有的廠家系統(tǒng)提出幾個地：邏輯地、屏蔽地（又叫模擬地）、信號地、保護(hù)地分別自己接地在地上打接地裝置，而大部分系統(tǒng)則指出各種地在機(jī)柜內(nèi)部自己分別接地，匯于一點，然后用較粗的導(dǎo)體（銅）將各匯地點朕這里有幾點需要注意：

    控制系統(tǒng)本身是由多臺設(shè)備組成的，除了控制站以外，還包括很多外設(shè)，而且數(shù)量也不止一臺，這就涉及到了多臺設(shè)備，多種接地的問題。

    4.2.1保護(hù)接地：所有的弱電設(shè)備均有一個保護(hù)地，該保護(hù)一般在機(jī)柜和其它設(shè)備設(shè)計加工時就已在內(nèi)部接好，有的系統(tǒng)中已將該保護(hù)地在內(nèi)部同電源進(jìn)線的保護(hù)地（三芯插頭的中間頭）連在一起，有的不允許將保護(hù)地同該線相連，用戶一定要仔細(xì)閱讀廠家提供的接地安裝說明書，不管哪種方式，機(jī)柜地必須將一臺設(shè)備（控制站、操作員站等）上所有的外設(shè)或系統(tǒng)的機(jī)柜地連在一起，然后用較粗的絕緣銅導(dǎo)線將各站的機(jī)柜地連在一起，濟(jì)后從一點上與大地接地系統(tǒng)相連。還有一點值得提醒的是，一個系統(tǒng)的所有外設(shè)必須從一條供電線上供電，而且一臺設(shè)備（如操作員站位所連接的所有外設(shè)和主機(jī)系統(tǒng)（CRT、打印機(jī)、拷貝機(jī)主機(jī)系統(tǒng)）的電源必須從設(shè)備的供電分配器上取電，而不允許從其它地方取電，否則可能會燒壞接口甚至設(shè)備，對于不得不用長線連接的場合，應(yīng)用較粗導(dǎo)線提供為其供電，或采取通信隔離措施。各站的機(jī)柜地在連接時可以采用幅射連接法，也可以采用串行接法。

    4.2.2電源邏輯地（P）;首先，各站內(nèi)的邏輯地必須位于一點PG，然后，粗絕緣導(dǎo)線以輻射狀接到一點上，然后接到大地接地線上。在有些系統(tǒng)中，所有的輸入，輸出均是隔離的，這樣其內(nèi)部邏輯地就是一個獨立的單元，與其它部分沒有電器連接，這種系統(tǒng)中往往不需要PG接地，而是保持內(nèi)部浮空。所以，用戶在設(shè)計和施工接地系統(tǒng)時，一定要仔細(xì)閱讀產(chǎn)品的技術(shù)要求和接地要求。

    4.2.3模擬地（AG）；是所有的接地中要求濟(jì)高的一種。幾乎所有的系統(tǒng)都提出AG一點接地，而且接地電阻小于1歐。微電子裝置設(shè)計和制造中，在機(jī)柜內(nèi)部都安置了AG匯流排或其它設(shè)施。用戶在接線時將屏蔽線分別接到AG匯流排上，在機(jī)柜底部，用絕緣的銅辮連到一點，然后將各機(jī)柜的匯流點再用絕緣的銅辮或銅條以輻射狀連到接地點。

    4.2.4信號地；原則上不允許各變送器和其它的傳感器在現(xiàn)場端接地，而都應(yīng)將其負(fù)端在計算機(jī)端子處一點接地。但在有些場合，現(xiàn)場端必須接地，這時，必須注意原信號的輸入端子（上雙端）**不許和計算機(jī)的接地線有任何電氣連接，而計算機(jī)在處理這類信號時，必須在前端采用有效的隔離措施。

    4.2.5可靠柵的接地：可靠柵線路有三個接地點：B，E，D，通常B和E兩點都在計算機(jī)這一側(cè)?？梢赃B在一起，形成一點接地。而D點是變送器外殼在現(xiàn)場的接地，若現(xiàn)場和控制室兩接地點間有電位差存在，那么，D點和E點的電位就不同了。假設(shè)我們以E作為參考點，假定是D點出現(xiàn)10V的電勢，此時，A點和E點的電位仍為24V，那么A和D間就可能有34V的電位差了，己超過可靠極限電位差，但齊納管不會被擊穿，因為A和E間的電位差沒變，因而起不到保護(hù)作用。這時如果不小心現(xiàn)場的信號線碰到外殼上，就可能引起火花，可能會點燃周圍的可燃性氣體，這樣的系統(tǒng)也就不具備本安性能了。所以，在涉及到可靠柵的接地系統(tǒng)設(shè)計與實施時，一定要保證D點和B（E）點的電位近似相等。在具體實踐中可以用以下方法解決此問題：用一根較粗的導(dǎo)線將D點與B點連接起來，來保證D點與B點的電位比較接近。另一種就是利用統(tǒng)一的接地網(wǎng)，將它們分別接到接地網(wǎng)上，這樣，如果接地網(wǎng)的本身電阻很少，再采用較好的連接方法，也能保證D點和B點的電位近似相等。但注意，此接地一定不要與上面幾種接地發(fā)生沖突。

    以上討論了幾種接地的方法和注意事項。在不同的系統(tǒng)中，對這幾種接地的要求不同，但大多數(shù)系統(tǒng)對AG的接地電阻一般要求1歐姆以下，而可靠柵的接地電阻應(yīng)＜4歐姆，濟(jì)好<1歐姆，PG和CG的接地電阻應(yīng)小于4歐姆。起來，接到一個公共的接地體上。