淺談精密電子設備的接地問題及應對措施

【摘要】由于輸電線路分布較為密集，設備的開關產生的電磁場、設備間信號的互相干擾對電子設備的正常工作都會產生很大的干擾，尤其是對精密電子設備的正常運行的影響。目前電網采用的運行方式主要是接地，精密電子設備接地是電網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，還是精密儀器設備運行的基礎和信號的基準。精密電子設備的接地問題對電子設備的正常運行有很大的影響，本文主要介紹了精密電子設備接地的概念和類型，以及精密電子設備接地的應對措施。

【關鍵詞】精密電子設備；接地保護；智能化

隨著計算機技術的快速發展，電子設備正逐漸朝著智能化、精密化、自動化的方向發展，大部分電子設備都擁有很高的精確度和高效的運行速度。但是要實現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備接地的質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備的運行有重要作用，如果在安裝時電子設備接地出現問題，很可能導致設備測量不精準甚至是電子設備損壞。

一、精密電子設備接地的概念及目的

（一）精密電子設備接地的概念

精密電子設備接地就是電子設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與大地直接相連的接地體。

（二）精密電子設備接地的目的

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

二、精密電子設備接地的類型

根據不同精密電子設備的作用和工作性質的不同，可以將電子設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，精密電子設備的金屬外殼和接地體應形成良好的連接，被稱為保護接地。當電子設備外層的絕緣體由于機械操作或電壓過高被破壞時，電子設備中的電流就會沿金屬導體流入大地，流出的電流使得金屬外殼與大地間的電壓會變為零，這樣可以防止造成電擊事故，確保工作人員的安全。

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

（二）防雷接地

當精密電子設備在遇到雷擊時，由于自身缺乏相應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備或人身造成傷害，需要在精密電子設備上安裝過壓保護的接地，如建筑物上避雷針的接地，設備電源進線側設置電涌保護器等。

（三）屏蔽接地

為了避免精密電子設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備產生電磁干擾而對設備進行屏蔽的接地。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體完全包圍，使得金屬屏蔽體內、外側分別帶有與導體等量的異種電荷和同種電荷，將屏蔽體接地，屏蔽體外側的電荷就會流入大地，則屏蔽體的外側就沒有了電場，相當于將導體屏蔽。交變電場屏蔽就是在干擾源和電路之間設置金屬屏蔽體，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

精密電子設備內部結構較為精細，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備或人體產生損害進行的接地被稱為防靜電接地。為防止靜電破壞，應該確保設備有三點以上接地，地線的埋置點應距離設備20米以上。

（五）工作接地

針對不同精密電子設備的工作需求，對電子設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的穩定性，防止低壓系統突然由高壓變為低壓而對電子設備造成危害。

三、精密電子設備接地的應對措施

為了確保精密電子設備的正常運行以及工作人員安全，提高設備測量的精確度和運行速率，延長設備的使用壽命，我們必須對精密電子設備接地采取相應的保護措施，例如電子設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范。對于精密電子設備接地的應對措施主要包括了安裝良好的接地裝置和接地線、遵守操作規程和提供良好的供電系統三個方面。

（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備發生短路時作為電流的回路，另一方面是電子設備安裝時的地參照。安裝良好的接地線應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，電子設備接地的質量也就越高。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

由該式可知，通過擴大電子設備接地體的接地面積或者是對接地網中的土壤進行人工改造，有利于降低電阻率和介電常數，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計時，首先應該考慮的是接地網的面積。而接地網中垂直的接地體對于減小電阻作用并不明顯。一般接地體的數量限定在十六根左右，而對于大型的接地體數量也不能超過三十二根。而深度設計一般取兩米左右，有時根據地質條件的不同可以更深一些。接地電阻的大小與接地網的形狀關系不大，通常是根據地形條件來確定的。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。電子設備接地宜與防雷接地系統共用接地網，接地電阻不應大于lΩ，當電子設備接地與防雷接地系統分開時，兩接地網的距離不宜小于10m。

由于各地的環境條件不同，其接地方式也不一致，我們在某鋼廠檢化驗樓的設計和施工中，就遇上同一廠區其土壤電阻率差異就非常大，由于設備供應商對接地電阻值要求很嚴格，在對其試驗設備做單獨接地施工過程中，檢化驗樓區域其土壤就為高電阻率，設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，才滿足設備接地電阻值的要求。

（二）嚴格按照安全操作規范進行操作

在電子設備操作過程中應該嚴格按照操作規范進行操作，由于不同的電子設備的操作規程不同，因此每臺設備都應有合格的操作規范。

（三）提供良好的供電系統

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

2.三相平衡

精密電子設備的運行不能受到來自空調機、電動機等設備的干擾，因此，精密電子設與空調機等設備不能直接接在一條電網上，應該依照用電設備功率和作用的不同，分別配置電網，避免因空調和電動機的運行而對精密電子設備產生干擾。

3.選擇地線

因為較粗的多芯銅電纜電阻率低、穩定性好、載流量大，所以適合被作為精密電子設備的地線。多芯銅電纜的一端與室內的紫銅帶焊接，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接觸不良的現象，影響供電系統的運行，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。接地線的長度應盡量的短，這樣可以減小電壓對精密電子設備造成的干擾。

4.穩壓電源

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

（四）做好設備采購時的技術談判

在設備采購簽訂技術協議時，設備供應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，致使在設備安裝施工階段，如果土質不好的情況下，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，采用聯合接地的接地電阻滿足不大于1歐姆即可。因此在設備采購的談判階段，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、結語

計算機技術的快速發展對電子設備的精度要求越來越高，對電子設備的工作環境要求也在不斷提高。精密電子設備的接地問題對于確保電子設備的正常運行、提高設備的測量精度以及提高設備的抗干擾能力有重要作用。電子設備的接地提高了設備的電磁兼容性，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，對于精密電子設備接地的應對措施主要包括了安裝良好的接地線、遵守操作規程和提供良好的供電系統。

參考文獻

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