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接地保护及方式

发布时间:2012-11-29

接地的基本概念 

一:接地的含义

接地,比较直观的就是接大地。实际上,接地是一个系统级的概念,是指借以确保在任何时候均能即时释放电能而不发生危险的与金属船体或非金属船的船底金属接地板的电气连接。引用亨利.奥特的定义:“接地是为电流返回其源提供的低阻抗通道”。
 
对于不同的应用,有不同的理解:
(1)、对于线路工程师来说,接地的含义通常是线路电压的参考点;
(2)、对于系统设计师来说,它常常是机柜或机架;
(3)、对电气工程师来说,它却是绿色安全地线或接到大地的意思。
 
二:接地的种类

设计中接地往往基于各种理由,例如电力配电、安全、信号综合、防雷、EMI和静电放电等等。接地设计时,电流幅度和频率是两项关键因素,他们决定着接地应采用何种方式以及系统对接地质量要求的高低。根据接地需求的不同,接地的种类有:
 
1、防雷接地

把可能受到雷击的物体和大地相接,以提供泄放大电流的通路称之为防雷地。这种接地的目的很明确,就是防止人及物体遭到雷击,这些物体可以是天线、大楼、电子或电气设备等。
由于雷电放电电流一般是脉冲性的大电流(可高达上百千安),其上升沿可达到微秒量级(1-10 微秒,持续时间100 微秒以下),因此要求防雷接地的接地阻抗要小。为了避免雷击电流引发机房设备之间的高电位差,要求设备之间特别是有电气联系或距离较近的设备进行低电感和电阻搭接。
 
2、保护接地

保护接地就是为了保护设备、装置、电路及人身的安全。因此,在设备、装置、电路的底盘及机壳端一定要采取保护接地。因保护接地和人身安全相关,保护接地的方式在配电的标准规范中以及安全规范都有严格规定。
 
保护地主要用以保护工频故障电压对人身造成的危害,其保护原理是:通过把带故障电压的设备外壳短路到大地或地线端,保护过程中产生的短路电流使熔丝或空气开关断开。保护地的工频电阻要求较小,同时要求保护地的可靠性很高。从电源频率的角度来看,如仅对人身安全的保护接地而言,可以不对保护地提出低电感的要求。
 
3、工作接地

工作地线是单板、母板或系统之间信号的等电位参考点或参考平面,它给信号回流提供了低的阻抗通道。信号质量很大程度上依赖于工作接地质量的好坏。由于受接地材料特性和其他技术因素的影响,接地导体的连接或搭接无论做的如何好,总有一定的阻抗,信号的回流会在工作地线上产生电压降,形成地纹波,对信号质量产生影响;信号越弱,信号频率越高,这种影响就越严重。尽管如此,在设计和施工中最大限度地降低工作接地导体的阻抗仍然是非常重要的。
 
4、屏蔽接地

屏蔽接地是和结构息息相关的措施。电磁屏蔽时并不要求与大地连接,屏蔽结构接到大地上更多的是安全等方面的需要。
 
为了防止电磁辐射和干扰,系统设计中常采用结构屏蔽的方法。为了使结构有较好的屏蔽效能,要求对结构箱体的开孔尺寸有一定限制,特别是通风孔。但是电缆出线往往会破坏了这种屏蔽效能,因此要求电缆在出屏蔽体时与机柜连接。
 
5、防静电接地

静电的危害是众所周知的,当人手触摸电子装备时,由人体附带的数以千伏的静电电压,会对设备中的电子器件发生放电,虽然静电的能量不高,但产生的瞬时电流足够大,有可能造成电子器件的损坏。
 
人体产生的高电压静电通过没有接好大地的单板上安装的金属拉手条,会产生放电现象,如果单板上的电子器件绝缘处理的不好,瞬态“大电流”足以破坏绝缘造成单板上器件的永久性损坏。如果在机箱上装了防静电手腕,在人体触摸设备之前,通过防静电手腕把静电泄放到大地,以使人体和设备之间的电位相等从而达到保护的目的。
 
由于防静电接地大多针对人和设备,因此在人体和设备之间增加保护电阻(如防静电手腕中的电阻)防止机柜带电对人身造成的可能伤害,当然也可限制人体对地产生的静电泄放电流,从而起到保护设备的作用

三:接地的方式
  
现代化的电力系统其本身就是强烈的电磁干扰源,主要通过辐射方式干扰该频段内的通信设备。为抑制外部高压输电线路的干扰影响,采用接地措施,常用的接地方式有两种

1、分散接地方式
 
分散接地就是将通信大楼的防雷接地、电源系统接地、通讯设备的各类接地以及其他设备的接地分别接入相互分离的接地系统,由于地线系统不断增多,地线间潜在的耦合影响往往难以避免,分散接地反而容易引起干扰。同时主体建筑物的高度不断增加,其接地方式所带的不安全因素也越来越大。当某一设施被雷击中,容易形成地下反击,损坏其他设备。

2、联合接地方式
  
联合接地方式也称单点接地方式,即所有接地系统共用一个共同的“地”。联合接地有以下一些特点:
  
(1)整个大楼的接地系统组成一个笼式均压体,对于直击雷,楼内同一层各点位比较均匀;对于感应雷,笼式均压体和大楼的框架式结构对外来电磁场干扰也可提供10-40dB的屏蔽效果;
  
(2)一般联合接地方式接地电阻非常小,不存在各种接地体之间的耦合影响,有利于减少干扰;
  
(3)可以节省金属材料,占地少。
  
由上不难看出,采用联合接地方式可以有效抑制外部高压输电线路的干扰。

 

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