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文檔簡介

第一章接地的基本知識

電子設(shè)備接地系統(tǒng)1-1接地的目的

(低阻抗接地的目的)1)

防止雷電放電對設(shè)備和人身造成的危害,并作為雷電和瞬態(tài)噪音的入地途徑;2)

為電源電流(中性線)和故障電流提供返回途徑;

3)

防止因機(jī)殼內(nèi)部偶然碰地時引起的電擊;4)

防止設(shè)備靜電荷的積累;5)

為射頻電流提供均勻和穩(wěn)定的導(dǎo)體,降低和消除機(jī)架和機(jī)殼上的射頻電位;6)

使繼電保護(hù)設(shè)備動作,排除接地故障;7)

穩(wěn)定電路的對地電位;8)

為數(shù)據(jù)電路提供邏輯參考點(邏輯地)。

1-2地的概念

所謂“地”,是指“大地的導(dǎo)電團(tuán),其電位在任何一點都等于零”。我國國家標(biāo)準(zhǔn)《信息系統(tǒng)雷電防護(hù)術(shù)語》的定義為“(1)導(dǎo)電性的土壤,具有等電位,且任意點的電位可以看成零電位。(2)導(dǎo)電體,如土壤或鋼船的外殼,作為電路的返回通道,或作為零電位參考點。(3)電路中相對于地具有零電位的位置或部分。”

大地是一個電阻非常低、電容量非常大的物體,擁有吸收無限電荷的能力,而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變,因此適合作為電氣系統(tǒng)中的參考電位體。

接地:一種有意或非有意的導(dǎo)電連接,由于這種連接,可使電路或電氣設(shè)備接到大地或接到代替大地的、某種較大的導(dǎo)電體。

[注:接地的目的是:(a)使連接到地的導(dǎo)體具有等于或近似于大地(或代替大地的導(dǎo)電體)的電位;(b)引導(dǎo)入地電流流入和流出大地(或代替大地的導(dǎo)電體)]。與大地緊密接觸并形成電氣接觸的一個或一組導(dǎo)電體稱為接地極或接地體。

自然接地體:具有兼作接地功能的但不是為此目的而專門設(shè)置的各種金屬構(gòu)件、鋼筋混凝土中的鋼筋、埋地金屬管道和設(shè)備等統(tǒng)稱.(最典型的是混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋,它兼有消散電流的作用)人工接地體:

人為特意在土壤中埋設(shè)的有接地功能,可以泄放電流入地的物體(金屬導(dǎo)體或石墨等固態(tài)物質(zhì))。

人工接地體按結(jié)構(gòu)分有單個接地體、多個接地體、網(wǎng)狀接地體和板狀接地體等;按埋設(shè)方式分有垂直接地體和水平敷設(shè)接地體(單一水平接地體、輻射狀水平接地體)。

平時,大地被看成是一個電位為0的等電位體(即可用它作為0電位參考點),接地體沒有電流流過時,大地和接地體間沒有電位差,也即接地體與大地等電位,并等于0。

通俗的講,接地就是使地面上的金屬物體或電氣電子設(shè)備通過接地體與大地保持等電位的關(guān)系(電位最好等于0)。實際上,土壤不是良導(dǎo)體,由于土壤電阻的關(guān)系,土壤中有電流時,土壤內(nèi)會產(chǎn)生電流流動,因此土壤兩點間會有電位差,這時地面不再是等電位體。

當(dāng)流入地中的電流I通過接地體向大地作半球形散開,在距接地體越近的地方電流密度越大,在距接地體越遠(yuǎn)的地方電流密度越小。這時接地體的電位U和注入電流之比Rg=U/I

被定義為接地體的接地電阻。若注入的電流為直流,便是直流接地電阻,若注入的電流為交流工頻電流,便是工頻接地電阻,若注入的電流為沖擊電流,便是沖擊接地電阻。一般用接地電阻測試儀測試的是工頻接地電阻。Issss圖2接地電阻原理設(shè)有一金屬球,將其一半埋在地下,電流I從金屬半球流向大地時,在大地上矩球心不同的半徑上的各點就有不同的電位,如圖2。隨著與球心距離的增大,電位越來越低,理論上,當(dāng)半球的半徑為無窮大時,即無限遠(yuǎn)處的為零電位。實際上,電流流過一段距離后,電流密度已經(jīng)很小,它的電位梯度dv/dl

可以被認(rèn)為為0。距半球圓心任意一點的電阻為:

R=р/(2πr)r是距半球圓心任意一點的距離,單位m;R是該點的接地電阻,單位Ω;

р是土壤電阻率,它的定義是,每個邊長為1m的正方體的土壤,兩相對兩面間測的電阻,單位是Ω·m。電氣地的位置散流的半球形球面,在距接地體越近的地方越小,越遠(yuǎn)的地方越大,半球形散開面積的半徑與土壤電阻率有關(guān),與接地體流過的電流的大小有關(guān)。所以在距接地體越近的地方電阻越大,而在距接地提越遠(yuǎn)的地方電阻越小。一般認(rèn)為,土壤電阻率為100Ω·m,雷電流為60kA時,在距單根接地體處20m以外的地方,呈半球形的球面已經(jīng)很大,實際已沒有什么電阻存在,不再有什么電壓降,電位等于零。電位等于0的地方叫電氣地。

若接地體不是單根而為多根組成時,屏蔽系數(shù)增大,上述20m的距離可能會增大。圖1中的散流區(qū)是指電流通過接地體向大地散流時產(chǎn)生明顯電位梯度的土壤范圍?!?”地電位是指散流區(qū)以外的土壤區(qū)域。在管網(wǎng)密集、電纜縱橫的地區(qū)或接地極分布很密的地方,很難找到電位等于零的“電氣地”。

為了降低接地電阻,往往用多根接地體并聯(lián)連接而組成多個接地體或接地體組。圖3是多個垂直接地體在土壤中的散流情況。由于各處單一接地體埋設(shè)的距離往往等于單一接地體長度而遠(yuǎn)小于20m的兩倍,此時,電流流入各單一接地極時,將受到相互的限制,而妨礙電流的流散。換句話說,即等于增加各單一接地體的電阻。這種影響電流散流的現(xiàn)象,稱為屏蔽作用。

由于屏蔽作用,接地極組的流散電阻,并不等于各單一接地極流散電阻的并聯(lián)值。此時,接地極組的流散電阻

Rd=Rd1/(n·η)(1)式中:Rd1──單一接地極的流散電阻

n──單一接地極的根數(shù)

η──接地極的利用系數(shù),它與接地極的形狀、單一接地極的根數(shù)和位置有關(guān)

由于雷電流是個非常強(qiáng)大的沖擊波,其幅度往往大到幾萬甚至幾十萬安的數(shù)值。這樣,使流過接地裝置的電流密度增大,并受到由于電流沖擊特性而產(chǎn)生電感的影響,此時接地電阻稱為沖擊接地電阻簡稱“沖擊電阻”。由于流過接地裝置電流密度的增大,以致土壤中的氣隙、接地極與土壤間的氣層等處發(fā)生火花放電現(xiàn)象,這就使土壤的電阻率變小和土壤與接地極間的接觸面積增大。結(jié)果,相當(dāng)于加大接地極的尺寸,降低了沖擊電阻值。所以,接地體的沖擊電阻值比我們通常測試的工頻接地電阻要小。

1-3接地電阻的組成:

1)接地線與接地極的自身電阻:由于它們?yōu)榻饘賹?dǎo)體,因此這部分電阻一般只占總接地電阻的1%~2%。對于高頻情況,由于要考慮總引線的電感所引起的感抗,此時的“電阻”會大些。2)接地極與土壤間的接觸電阻:它的大小與接地極的形狀,與土壤接觸的松緊程度有直接關(guān)系,其值可占總接地電阻的20%~60%不等。

3)電流經(jīng)接地極流入土壤后的流散電阻,它的大小與接地極的形狀、幾何尺寸及土壤電阻率ρ0有關(guān)。即:R=ρ0·f.。式中f為接地極的形狀因子。對于接地電阻的技術(shù)一般就是指對流散電阻的計算。1-4工頻接地電阻R與沖擊接地電阻R1接地電阻定義:Rg=U/I接地體的電位U和注入電流之比沖擊接地電阻Ri的定義如下:Ri=Ui/Ii上式中Ui為沖擊電壓的幅值,Ii為沖擊電流的幅值工頻接地電阻R2與沖擊接地電阻R1

的關(guān)系:

R2=AR1式中A為換算系數(shù),它的取值與自然土壤電阻率ρ0及接地裝置的有效長度L1有關(guān),可參照圖5來查得A的大小,其值一般在1~3之間。作為近似計算,換算系數(shù)A與土壤的電阻率P0有如下的關(guān)系:ρ0≦100Ω·MA≈1ρ0=500Ω·MA≈1.5ρ0=1000Ω·MA≈2.0ρ0>1000Ω·MA≈31-5降低接地電阻的措施1)更換土壤:由垂直棒狀接地體的計算公式R=(ρ0/π2L)·ln(4L/d)可知,接地體的接地電阻R與土壤電阻率成反比。2)適當(dāng)增加接地體長度和體積:3)深埋接地體:深埋到土壤電阻率較低的土壤中。4)物理降阻:在土壤中添加木炭,煤粉和碳黑粉等可以降低土壤電阻率和含養(yǎng)水分。日本生產(chǎn)了一種馬可尼降阻劑,將鹼性的水泥和特制的微孔碳黑混合,使其為中性。5)化學(xué)降阻:

工頻接地電阻我們測試的接地體接地電阻是交流接地電阻,或者稱“工頻接地電阻”,在雷電防護(hù)中我們關(guān)心的是“沖擊接地電阻”,因為,雷電是一個沖擊波。一般測試出來的“沖擊接地電阻”都比“工頻接地電阻”小,因此,“工頻接地電阻”合格,“沖擊接地電阻”絕對合格。接地電阻測試電壓電流表測試法必備條件:交流電源和一電流表、電壓表

電壓極、電流極根據(jù)測試地方的測試條件,可采以用0.618布極法,也可采用三角形布極法

交流電源應(yīng)當(dāng)是獨立的,可用電焊變壓器、1:1隔離變壓器或?qū)S米儔浩鳌J┘咏涣麟娫吹耐瑫r,用電流表和電壓表測試電壓U和電流I,R=U/I。

用接地電阻測試器測接地電阻C2P2C1P1EPC30°GRGCS圖12用ZC-系列地阻儀測接地電阻(直線布極)20m20mEPCC2P2C1P1GCGRS地阻儀進(jìn)行接地電阻值測量時,應(yīng)將地阻儀平放,調(diào)整G的指針至零位。然后將倍率調(diào)整旋鈕S放在較高擋位,慢搖發(fā)電機(jī)GR,同時轉(zhuǎn)動測量度盤C,使指針至零時測量度盤C示數(shù)乘以倍率調(diào)整旋鈕倍數(shù)之積即為接地電阻值。若C轉(zhuǎn)至讀數(shù)最小而指針不為零,這時應(yīng)將倍率調(diào)整旋鈕S換到較小倍率檔后繼續(xù)調(diào)整測量度盤C直至指針正好為零,這時測量度盤C示數(shù)乘以倍率調(diào)整旋鈕倍數(shù)之積即為接地電阻值。關(guān)于測試誤差問題1)接地電阻測試中電壓表內(nèi)阻引起的測試誤差若電壓表內(nèi)阻為無窮大,不會引起測試誤差,但電壓表都有一定數(shù)值的內(nèi)阻,如圖內(nèi)阻Rv的大小將直接影響測試的準(zhǔn)確性。021~ARvR0R2R1UvIv在電壓表接入前,Rv=∞,0對2點的電壓為U02,該值是接地體電阻電位的真實值。電壓表接入后,0對2點的電壓為Uv,則有:Uv=U02-IvR2圖14中,R0為接地體電阻、R2為電壓極電阻、R1為電流極電阻,Iv為流過電壓表的電流:Iv=U02/(Rv+R2)小于將該式代入Uv=U02-IvR2Uv=U02[1-R2/(Rv+R2)]可見,由于電壓表內(nèi)阻的存在,電壓表讀出的電壓值Uv小于0—2間的真實電壓值U02。因此,要求Rv比較大,研究證明,當(dāng)Rv>49R2時,誤差可以小于0.2。2)地中雜散電場引起的測試誤差

自然因素和人為因素產(chǎn)生的電場,干擾接地電阻測試的準(zhǔn)確性自然因素:金屬礦藏在大地中產(chǎn)生的電化學(xué)電場,人為因素:電力系統(tǒng)中性點接地、電氣化鐵路經(jīng)大地返回的不平衡容性電流、直流設(shè)備泄散到大地的漏泄電流等產(chǎn)生的電場。在進(jìn)行接地電阻測試時,這些大地中固有的電場一定會不同程度的給測試帶來誤差,因此要在測量中消除這些干擾。減少測試誤差的方法1)被測接地裝置的面積較大而土壤電阻率不均勻時

1、將電流極離被測接地裝置的距離增大,電壓極離被測接地裝置的距離也增大,測試電極延長2、多點測試后取平均值作為該地網(wǎng)的接地電阻值。

2)增大測試電流

增大注入接地系統(tǒng)的測試電流,減少地中電場的干擾

增大注入接地系統(tǒng)的測試電流后接地體與電極間的電壓U02增大,使地中電場產(chǎn)生的干擾電壓⊿Ui在整個電壓回路中所占的電壓比例相對減少。當(dāng)U02≥⊿Ui時,⊿Ui對電壓測量值的影響已經(jīng)很小。增大注入接地系統(tǒng)的測試電流,減小大地散流由于接地網(wǎng)的面積很大,在測試接地網(wǎng)時,注入接地體的測試電流若太小,往往在接地網(wǎng)中有散流,使測試的電壓偏低。若增大注入接地系統(tǒng)的測試電流,也可減少測試誤差。

電壓極

D

D

2D

電流極

地網(wǎng)

接地電阻測試儀表

1電位計型接地電阻測試儀根據(jù)電位差原理制成實際是將電流源、電壓表、電流表結(jié)合在一個測試儀表中。測量時不需另接外加電源,攜帶方便,使用簡單,測試范圍大(0—1000)Ω測試誤差小,是我國電力、電信、氣象等部門的法定測試儀表。測試時,電極布置可用0.618法或三角形法。2流比計型接地電阻測試儀

這種接地電阻測試儀有兩個動圈,一個電流動圈,一個電壓動圈,測量電源由一臺手搖直流發(fā)電機(jī)供給。電流動圈與接地體、電流電極和直流發(fā)電機(jī)串聯(lián),并構(gòu)成電流回路。電壓動圈串接在接地體與電壓極之間,并與它們構(gòu)成回路。測量時,先用手搖直流發(fā)電機(jī)發(fā)出直流電壓,在電流和電壓兩個回路中將同時出現(xiàn)電流。流過電流動圈的電流直接反映注入接地體的測量電流I的大小,而流過電壓動圈的電流則反映接地體在測量電流I作用下所產(chǎn)生的電壓U的大小,測量儀器的指針將根據(jù)電流和電壓兩個動圈之比來偏轉(zhuǎn),并在R=U/I刻度上停下。因為這種方式用的是直流發(fā)電機(jī),因此,誤差很大,已經(jīng)不太被人利用。

3數(shù)字化接地電阻測試儀變頻電源(10—300Hz正弦波)I/O微處理器被測接地體信號調(diào)理A/Dui電源:可變頻電源電壓可達(dá)幾百伏,電流可調(diào)到20A。頻率變化可以控制。輸出電壓和頻率變化用I/O電路的到的信號控制。信號處理:將接地體上取得的電流和電壓信號進(jìn)行處理??梢砸种茰y量現(xiàn)場的干擾,實施信號的隔離與保護(hù),保證后續(xù)電路安全穩(wěn)定的工作。數(shù)據(jù)采集:將采集的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量、通過I/O電路實現(xiàn)對可變頻電源和信號處理電路等的控制。微處理機(jī):測量儀的中樞(以上三種測試原理一樣,使用儀表不同)2-3-4鉗形地阻表

電力線路架空地線

鉗形表

架空地引下線

接地體

發(fā)送線圈

接收線圈

鉗形地阻表在電力系統(tǒng)的使用優(yōu)點:方便、快捷,外形酷似鉗形電流表,測試時不需輔助測試樁,只需往被測地線上一夾,幾秒鐘即可獲得測量結(jié)果,極大地方便了地阻測量工作。可以對在用設(shè)備的地阻進(jìn)行在線測量,而不需切斷設(shè)備電源或斷開地線缺點:被測接地體必須能形成電流回路,同時測量誤差較大,因此國家為將其納入法定檢測儀表中去

測量原理

鉗形地阻表有兩組線圈,一為發(fā)送線圈,這一特殊的電磁變換器送入線纜1.7kHz的交流恒定電壓。另一線圈為接收圈,發(fā)送線圈在被測接地體(接地體必須有閉合回路)上感應(yīng)出電流,

該感應(yīng)電流由回路電阻決定。接收圈線圈采集到這一感應(yīng)電流后,便可計算出閉合回路上的電阻。從圖中可知,實際上鉗形地阻表測量出的是R1+R0

不過R0很小。因此將鉗形地阻表示數(shù)作為被測的這一個接地體的接地電阻是不準(zhǔn)確的。為了獲得精確的測試值,應(yīng)當(dāng)有多少個引下線測試多少次后,解方程后求解。如有N個個求知數(shù),必須解N個方程的非線性方程組,它是有確定解的,但是人工解它是十分困難的,當(dāng)N較大時甚至是不可能的。因此廠家往往提供求解此類問題的微機(jī)程序,以便于用戶使用辦公電腦或手提電腦進(jìn)行機(jī)解。另外,本方法對于兩個接地體的接地系統(tǒng)是無能為力的。對單點接地系統(tǒng),從測試原理來說,單點接地是測不出來的數(shù)值的。但是,用戶完全可以利用您的接地系統(tǒng)的周圍環(huán)境,人為地制造一個回路進(jìn)行測試。當(dāng)然,這種選擇比用搖表還繁,并且似乎有些牽強(qiáng)。對接地網(wǎng),這種方法得出的數(shù)值準(zhǔn)確性如何,大家可以得出自己的結(jié)論。第三章電子設(shè)備的接地系統(tǒng)電子設(shè)備的接地系統(tǒng)是特指電子設(shè)備系統(tǒng)本身的接地系統(tǒng)。但是,由于目前共用接地系統(tǒng)被證明有許多優(yōu)越性而的到廣泛的應(yīng)用,因此在研究電子設(shè)備接地系統(tǒng)是要談到電子設(shè)備機(jī)房建筑物的接地。電子系統(tǒng)本身的接地必須遵循的各項要求美國國家標(biāo)準(zhǔn)IEEE1100寫到:1)所有含有易受或能夠產(chǎn)生射頻干擾的電子設(shè)備的建筑物或綜合機(jī)房,必須設(shè)置低電阻的參考地或接地匯流排;2)不同類型的系統(tǒng)必須相互絕緣,防止系統(tǒng)間地電位差產(chǎn)生的飛弧;3)裝有電子設(shè)備的機(jī)架或機(jī)箱,必須有效的直接連接到專用的參考接地點,也可采用樹干形接地中的一支;4)必須避免形成閉合回路;5)當(dāng)靈敏的電子設(shè)備和電磁干擾源設(shè)置在同一建筑物內(nèi)時,電纜和機(jī)箱必須屏蔽。3-1電子設(shè)備機(jī)房建筑物直擊雷防護(hù)建筑物防雷設(shè)施包括對直擊雷、側(cè)擊雷和雷電電磁脈沖防護(hù)三大部分,直擊雷是雷電擊中建筑物的天面部分;側(cè)擊雷是指雷電擊中建筑物的天面以下部分,地面以上的部分;感應(yīng)雷則是當(dāng)雷云發(fā)生自閃,云際閃,云地閃時,在進(jìn)入建筑物的各類金屬管,線上產(chǎn)生的雷電電磁脈沖。雷電電磁脈沖(習(xí)慣上稱為感應(yīng)雷)的防護(hù)設(shè)施是對這種雷電電磁脈沖起限制作用,從而保護(hù)建筑物內(nèi)各類電器設(shè)備的安全。3-2電子設(shè)備機(jī)房的建筑物的避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶1)避雷針:避雷針是引雷針,它可以主動的將雷電引向自己,增加了雷擊建筑物的概率,因此,含電氣電子設(shè)備的建筑物應(yīng)當(dāng)避免設(shè)置避雷針。2)若雷電被動擊到建筑物怎么辦?可以在平頂建筑物頂部繞女兒墻一周安裝避雷帶,在坡頂建筑物的屋脊和周遍敷設(shè)避雷帶,使雷擊建筑物時,可迅速將雷電泄放到大地。3)在要求防護(hù)等級較高的建筑物,還可以在屋頂設(shè)置格柵形避雷網(wǎng)。避雷網(wǎng)不但有接閃的功能,還可以是建筑物屏蔽(法拉第籠)的一部分。避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶必須有良好的接地裝置。3-3電子設(shè)備機(jī)房的建筑物的接地系統(tǒng)防雷地:機(jī)房建筑物的避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶的地,交流電源工作地(交流電源中性地線)設(shè)備安全保護(hù)地(PE)、屏蔽地,通信及計算機(jī)直流地(在數(shù)據(jù)通信中叫邏輯地)防靜電地從前通行的做法是各自獨立設(shè)置接地裝置,各接地裝置間保持?jǐn)?shù)m以至20m的距離。

獨立接地裝置優(yōu)點:各系統(tǒng)相對獨立,不會相互干擾,尤其通信系統(tǒng)防止干擾十分重要。缺點:在抗過壓能力較低的微電子設(shè)備廣泛使用的現(xiàn)代,由于分開接地,雷擊時,有的接地系統(tǒng)處于高電位,有的處于低電位,即使各接地系統(tǒng)間的電位差不太大,都可能造成微電子設(shè)備的損壞。

共用接地系統(tǒng)把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個地網(wǎng)上,或把各系統(tǒng)原來的接地網(wǎng)通過金屬在地下或地上連接起來,使各接地系統(tǒng)之間成為電氣相通的一個地網(wǎng)。采用共用接地系統(tǒng)的電子設(shè)備,雷擊時,各接地子系統(tǒng)處于共同的電位(即等電位)下,因此,不會產(chǎn)生電位差而被擊壞。其次,在一個電子設(shè)備機(jī)房建筑物狹小的空地上要做相互距離大于20m的多個接地裝置,并與各種地下金屬管道、電纜金屬護(hù)套(或屏蔽層)、各大金屬構(gòu)件有足夠的距離不易做到。因此,共用接地系統(tǒng)逐漸被人們接受。從防雷的角度講,共地系統(tǒng)的防雷效果最好。但是,現(xiàn)代電子設(shè)備的抗電氣或電磁干擾的能力很低,共地系統(tǒng)有可能造成與共地系統(tǒng)連接的各設(shè)備間的相互干擾或外界電磁場輻射通過共地系統(tǒng)干擾。因此,共地系統(tǒng)是有嚴(yán)格規(guī)范的。3-4“通信大樓的連接布置和接地”主要技術(shù)介紹3-4-1通信設(shè)備連接結(jié)構(gòu)和接地方式的不同種類注:1)代表設(shè)備或設(shè)備系統(tǒng)群;2)代表建筑鋼結(jié)構(gòu)為主體的共用接地系統(tǒng)CBN;3)代表設(shè)備地線與附近鋼結(jié)構(gòu)(共用地線系統(tǒng))的連接點或設(shè)備地線與專門接地點的連接點。星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)基本的等電位連接網(wǎng)格單點連接法多點連接法與共用接地系統(tǒng)CBN連接方法A、內(nèi)部星狀隔離連接法B、內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接法C、內(nèi)外網(wǎng)狀多點連接法無法實現(xiàn)1)對整個大樓(局站建筑)來看,圖中小方塊就是一個系統(tǒng)(或一個機(jī)房)了;而對單獨一個系統(tǒng)(或一個機(jī)房)來說,圖中的小方塊就是一臺設(shè)備或一個機(jī)框。2)從簡單連接結(jié)構(gòu)與接地原理來看,可以將接地方式分為圖中的三種基本模式:A、內(nèi)部星狀隔離連接法(STAR-IBN):如圖A所示,內(nèi)部星狀連接,但與共用接地系統(tǒng)CBN(如建筑鋼結(jié)構(gòu))只有一個點連接。B、內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接法(MESH-IBN):如圖B所示,內(nèi)部網(wǎng)格狀連接,但與共用接地系統(tǒng)CBN(如建筑鋼結(jié)構(gòu))只有一個點連接。C、內(nèi)外網(wǎng)狀多點連接法(MESH-BN):如圖C所示,內(nèi)部網(wǎng)格狀連接,外部也是與共用接地系統(tǒng)CBN網(wǎng)格狀連接(與建筑鋼結(jié)構(gòu)多點連接)。3-5一點接地和多點接地從防雷的角度講,共用接地系統(tǒng)的防護(hù)效果最好,而共用接地系統(tǒng)又是在微電子設(shè)備大量使用時提出的。微電子設(shè)備傳輸?shù)亩际堑碗娖叫盘?,因此任何電氣或電磁干擾都會影響傳輸。大家在進(jìn)行雷電防護(hù)時,一定要記住這樣一個原則,即電源防護(hù)是人身防護(hù)第一,設(shè)備防護(hù)第二,電子設(shè)備防護(hù)是傳輸質(zhì)量第一,雷電防護(hù)第二。雷電是小概率事件,不是時時刻刻都有雷擊,但信號傳輸是時時在進(jìn)行,因此,在采用防雷措施時,作為用戶來講,第一要問的是“會不會影響信號傳輸”。防雷措施不當(dāng)響信號傳輸?shù)脑蛑饕袃蓚€1)防雷設(shè)備的問題:選用的工作電壓不合適、與信號傳輸線阻抗不匹配、在使用頻率內(nèi)對信號衰耗過大;2)接地、屏蔽不合理使干擾信號通過電阻耦合或輻射影響信號傳輸。

為什么要單點接地?二三十年前,無線電頻率(RFI)被認(rèn)為是對電子設(shè)備的主要干擾,因為當(dāng)時傳輸?shù)闹饕悄M信號(解調(diào)后的語音信號時常被噪音干擾)。隨著計算機(jī)技術(shù)的使用,由電氣電子設(shè)備產(chǎn)生的雜散電磁波也會對數(shù)字信號產(chǎn)生干擾。長時間的電磁干擾,可以使數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備無法識別傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。電磁干擾有兩個途徑,一是輻射干擾,我們將機(jī)箱、機(jī)柜接地,采用接地的屏蔽電纜及對計算機(jī)機(jī)房采取屏蔽措施等等,就是為了減少雜散電磁波的輻射干擾。二是傳導(dǎo)干擾,主要通過導(dǎo)線、電阻耦合等從一個系統(tǒng)傳輸?shù)搅硪粋€系統(tǒng)。解決的方法是采用濾波器和合理接地。多點接地抗干擾能力低計算機(jī)房內(nèi)的三個內(nèi)部有連接的設(shè)備機(jī)柜,用多點接地的方式接到同一共用接地網(wǎng)上,并且在接地網(wǎng)分別引入三條接地線。由各種原因產(chǎn)生的干擾電流Ig在接地地平面內(nèi)流動,并在A、B點間和B、C點間產(chǎn)生感應(yīng)電壓Vg1和Vg2(因為兩點間有電阻,干擾電流Ig經(jīng)電阻產(chǎn)生電壓)。

A、B、C三點間電位不一樣,即Vg1和Vg2是干擾源。該共模干擾電壓Vg1和Vg經(jīng)接地線耦合到兩個設(shè)備間,干擾了設(shè)備的正常傳輸數(shù)據(jù)。單點接地可以減少干擾若采用左圖的方式,將三臺設(shè)備的地線全部都接于B點,因此避免了由地中的干擾電流Ig引起公共阻抗耦合效應(yīng),感應(yīng)電壓為0。當(dāng)電子設(shè)備信號頻率低時,可以忽略接地線的阻抗(電阻、感抗、容抗),所以,A’、B’、C’的電壓與B點基本一致。這種將各設(shè)備(系統(tǒng))都接到接地網(wǎng)(或接地母線)同一點的連接方法叫“一點接地法”。一點接地法使各設(shè)備(系統(tǒng))的地線處于同一電位下,重要的是各接地線間沒有干擾電流流動。各設(shè)備(系統(tǒng))間的干擾問題基本得到解決,尤其50Hz的干擾得到消除。所以,在工作頻率10MHz以下的在電子設(shè)備應(yīng)當(dāng)采用“一點接地法”。一點接地法在高頻段還是有干擾當(dāng)信號或電磁干擾的頻率相當(dāng)高或者采用快速邏輯時,不可以忽略接地線的阻抗(電阻、感抗、容抗),這時需要用級短的接地引線將設(shè)備接到“0電位基準(zhǔn)面”上。使串連電阻減到最小和將駐波減到最小。用沒有阻抗的最短的線將設(shè)備接到地表面是不可能的,因此通常采將地網(wǎng)的延伸到建筑物機(jī)房內(nèi),即選用一個大的導(dǎo)體作為接地平面,將設(shè)備多點接到金屬平面上。左圖的內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接法中的網(wǎng)狀連接,實際就是多點連接。注意圖中機(jī)架上方的金屬等電位平面。

…..直流電源配電柜機(jī)柜………多點互連的地電位參考平臺圖27采用內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接網(wǎng)MENSH-IBN方法的通信系統(tǒng)至總地排CBN至直流正極單點連接點SPC3-6接地分配系統(tǒng)電子系統(tǒng)極其分支系統(tǒng)可以用節(jié)點型的接地分配系統(tǒng)連接。圖30所示的接地分配系統(tǒng)是從一點接地的概念發(fā)展起來的。一點接地的概念要求接地分配系統(tǒng)按樹干形或星形結(jié)構(gòu)布置,以免形成磁場敏感環(huán)路,引入噪音。

第一級節(jié)點是總接地匯流排(美國標(biāo)準(zhǔn)稱為總接地匯流排MGB或系統(tǒng)接地點SEGP),第二級節(jié)點是接地匯流排,第三級節(jié)點是機(jī)架和機(jī)箱的分配點,第四級節(jié)點是電路板上的接地分配點。接地裝置建立以后,應(yīng)設(shè)置總接地匯流排(也可用銅板,圖30畫的是銅板)完成與接地裝置的單點接地,這算是第一級節(jié)點。第二級節(jié)點接地匯流排一般作成條形或不閉合的環(huán)形,以與機(jī)柜等的連接線最短(一般不應(yīng)超過30cm),也可用母線。電子設(shè)備的機(jī)殼、機(jī)架內(nèi)的接地螺栓是第三級節(jié)點。通常接地螺栓設(shè)在機(jī)殼的底部,以便于從底部接線,或在機(jī)殼的頂部,以便于從機(jī)殼上面的電纜托架內(nèi)的接地匯集線連接。第四級節(jié)點是設(shè)在機(jī)殼內(nèi)的或機(jī)架一側(cè)的接地匯流條,用來與機(jī)殼內(nèi)電路板或機(jī)架內(nèi)的設(shè)備底盤連接。3-7歐洲鐵路對信號機(jī)房的電磁兼容防護(hù)1)防護(hù)雷電過電壓的總的原則是使用防雷器和接地匯流排,在過電壓時,用防雷器保證雷擊時信號線路與設(shè)備機(jī)殼之間等電位,并允許電荷盡可能釋放到大地和軌道上去。2)電纜托架、建筑物鋼筋混凝土地網(wǎng)和鋼筋網(wǎng)、建筑物金屬屋頂、供電設(shè)備(UPS配電柜,轉(zhuǎn)轍機(jī)配電柜)、計算機(jī)機(jī)柜、繼電器架等適當(dāng)連接組成金屬網(wǎng),建立一

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