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對(duì)于防靜電接地的正確理解

日期：2024-12-23 18:20
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摘要：
對(duì)于防靜電接地的正確理解
 
1.正確理解接地的意義
    1．1“地"的定義
  “地"是電氣工程中的電位參考點(diǎn)(經(jīng)常作為零電位)。電氣工程包括電力工程和電子工程。
 “地"可以是大地(Earth)，“點(diǎn)"的尺度為三維地球；“地"也可以是電路中的某一點(diǎn)(Ground)，其尺度是一個(gè)有限的導(dǎo)體面、線、點(diǎn)。
   電位參考點(diǎn)就是電位的基準(zhǔn)點(diǎn)，可以是電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)，如變壓器中性點(diǎn)；也可以是直流電源的正、負(fù)極或其中間某一點(diǎn)。
    1．2接地的作用
   接地通常分為系統(tǒng)接地和保護(hù)接地。有的分為功能性接地和保護(hù)性接地。保護(hù)也是一種功能，所以前一分法更為確切。系統(tǒng)接地是為了使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，如變壓器中性點(diǎn)接地，信號(hào)交流時(shí)的公共電位參考點(diǎn)等：保護(hù)接地如電源接地故障保護(hù)、靜電接地、屏蔽接地、防雷接地等：也有的接地具有上述兩種作用。接地是電氣工程中必不可少的措施。
    1．3接地方式
   接地有的是與直接與大地連接，如防雷引下線、變壓器中性點(diǎn)接地等；有的是經(jīng)過(guò)阻抗器件與接地體連接，如經(jīng)電阻、電抗器、消弧線圈等接地：有的“地"不與大地相連接，如某些電子設(shè)備的信號(hào)地(主要是模擬量信號(hào))往往不與大地連接，此時(shí)稱為懸浮地。
    2．接地電阻屬于工程術(shù)語(yǔ)，“不可測(cè)論"的說(shuō)法錯(cuò)誤
    2．1接地電阻值是接地系統(tǒng)性能的基本量化標(biāo)志
   接地是電氣工程中重要的技術(shù)措施，接地系統(tǒng)的檢測(cè)是必要的。接地電阻是接地系統(tǒng)性能*常用的、首要的基本量化標(biāo)志。在非直流系統(tǒng)中采用接地阻抗更為準(zhǔn)確，但其測(cè)量比較困難。
    2．2接地電阻的定義
   接地電阻的定義有多種。例如：接地電阻是接地體對(duì)地電阻和接地引線電阻的總和，數(shù)值上等于接地裝置對(duì)地電壓與通過(guò)接地體流入地中電流的比值(辭海)；工頻接地電阻是工頻電流流過(guò)接地裝置時(shí)，接地極與遠(yuǎn)方大地之間的電阻，其數(shù)值等于接地裝置相對(duì)遠(yuǎn)方大地的電壓與通過(guò)接地極流入地中電流的比值(GB／T19663-2005)；接地極與電位為零的遠(yuǎn)方接地極之間的歐姆定律；當(dāng)一個(gè)接地極通過(guò)接地電流I時(shí)，接地極的電位比接地電流通入前的電位升高到U，將U／I作為接地極的接地電阻(日本)：常規(guī)接地阻抗是接地電壓峰值與接地電流峰值的比，通常不會(huì)同時(shí)發(fā)生，接地端子電壓是接地裝置與遠(yuǎn)方大地之間的電位差(1EC62305-3)等等。
   從純物理學(xué)角度看，上述定義都不嚴(yán)密。定義都與“遠(yuǎn)方"相關(guān)。遠(yuǎn)方在哪里?而且有的定義的數(shù)值應(yīng)當(dāng)是接地阻抗，不僅是電阻。盡管如此，“接地電阻“一詞在世界上使用了100多年，而且還繼續(xù)使用。其原因是接地電阻不是純物理概念，它是工程術(shù)語(yǔ)。
    2．3接地電阻屬于工程術(shù)語(yǔ)范疇
   在電氣工程中許多場(chǎng)合可以忽略接地電感和電容的影響，用接地電阻代替接地阻抗：通常在遠(yuǎn)離接地極20～40m之后，便可稱為遠(yuǎn)方零電位點(diǎn)，其計(jì)算誤差能滿足工程要求。例如接地電阻經(jīng)常用于電源接地故障保護(hù)計(jì)算，并為實(shí)踐所證明。
   工頻接地電阻測(cè)量方便；在雷閃放電的主要頻譜內(nèi)，則使用沖擊電阻這一術(shù)語(yǔ)，也容易從工頻接地電阻近似換算出來(lái)。地電阻的定義的不嚴(yán)密性，工程可以接受。接地電阻這一術(shù)語(yǔ)廣泛用于電氣工程中，這是不可質(zhì)疑的。
    2．4接地電阻“不可測(cè)論"有害于工程建設(shè)
   在工程實(shí)踐中，接地電阻的測(cè)量出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題。一是使用不同型式的儀器對(duì)同一地點(diǎn)測(cè)試結(jié)果不同；二是同一儀器向不同方向測(cè)量的結(jié)果不同。
   **種情況產(chǎn)生的原因可能有：儀器都是否都通過(guò)認(rèn)證;操作是否正確；不同的儀器測(cè)量原理設(shè)計(jì)與被測(cè)對(duì)象特性的匹配差異；不同儀器對(duì)于土壤中雜散電流的敏感程度不一；**次測(cè)量之后土壤化學(xué)及物理結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆或短時(shí)不可逆性變化，換儀器測(cè)量時(shí)土壤狀況已有所變化。**種情況產(chǎn)生的原因可能有：儀器的電流極、電壓極在不同的方向上受到地下管道布局的影響不同；各個(gè)方向上的土壤物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)未必完全相同；各次測(cè)量對(duì)土壤化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響也有差異等。
   測(cè)量中出現(xiàn)的差異可以通過(guò)對(duì)儀器的矯正和正確的統(tǒng)計(jì)方法處理，接地電阻是可以測(cè)量的，其精度滿足工程要求。這已為國(guó)內(nèi)外無(wú)數(shù)的工程實(shí)踐所驗(yàn)證。接地電阻“不可測(cè)論"會(huì)造成思想混亂而不知所措，喪失查找原因的信心，這不利于工程建設(shè)。接地電阻“不可測(cè)論"應(yīng)當(dāng)拋棄。
    3．接地電阻值的確定要有根據(jù)，要講究經(jīng)濟(jì)效益
    接地電阻值的定量要求要有定量的公式計(jì)算為依據(jù)。
    3．1接地電阻值與接地電流密切相關(guān)
    接地阻抗取決于接地電流大小及頻率。在頻率較低時(shí)電阻為阻抗的主要分量。
    3．2工頻電源系統(tǒng)接地電阻
   低壓配電系統(tǒng)接地電阻R取決于電源接地電流，它應(yīng)限制接地電流在設(shè)備外露導(dǎo)電部分產(chǎn)生的接觸電壓小于50V的(一般環(huán)境)。TN系統(tǒng)忽略感抗時(shí)應(yīng)滿足R≤<50／I(1為保護(hù)器件動(dòng)作的接地故障電流A)；TT、IT系統(tǒng)為R×ld≤50V(Id為接地電流A)。10kV小電阻接地系統(tǒng)為R≤(1500-250)／Id(1d為10kV接地電流A)。
   在35kV以上的高壓變電所還有個(gè)跨步電壓?jiǎn)栴}，也是通過(guò)計(jì)算高壓線路接地時(shí)產(chǎn)生的跨步電壓來(lái)提出接地接地電阻要求的。
    3．3電子系統(tǒng)接地電阻
   在接地線不作為信號(hào)的通路時(shí)(目前幾乎極少用大地作為信號(hào)回路的設(shè)備)，地面上的電子系統(tǒng)有的“地"是懸浮的，但易受干擾；航天器的電子系統(tǒng)不可能接大地，但信號(hào)系統(tǒng)的防干擾措施十分完善，代價(jià)高；地面電子系統(tǒng)的“地"基本都與大地相接，主要是防止外界電磁干擾和消除靜電危害，取得更加穩(wěn)定的信號(hào)參考點(diǎn)。
   電子系統(tǒng)防止干擾的接地電阻計(jì)算公式極為少見。防靜電的接地電阻可以幾百歐以上；空間干擾信號(hào)恒壓源分量不受接地電阻影響；其恒流源分量數(shù)值極小，其中低頻率分量在接地電阻控制在一定數(shù)值內(nèi)時(shí)不會(huì)超過(guò)電子電路誤動(dòng)作閾值(筆者曾有過(guò)論述)，高頻分量的影響與接地電阻關(guān)系不大，因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)的感抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻。例如在1MH＃＃＃Z下3m長(zhǎng)的25mm銅導(dǎo)體電阻為0．05Ω，感抗為26Ω：在100MH＃＃＃Z下電阻為0．5Ω，感抗為26kΩ。盲目降低接地電阻代價(jià)高而無(wú)意義。
    3．4防雷接地電阻
   防雷接地目的是使雷電流順利入地。為了減小地面電壓，特別是采用A型接地裝置時(shí)接地電阻在可能條件下不宜大于10Ω(1EC62305-3)。從等電位角度說(shuō)，接地裝置的形狀和尺寸更為重要，特別是對(duì)于安裝有電子系統(tǒng)或高火險(xiǎn)建筑物以及在裸露堅(jiān)硬巖石地區(qū)，*好采用B型接地裝置。
    3．5共用接地系統(tǒng)的接地電阻
    3．5．1共用接地系統(tǒng)接地電阻值取各類接地設(shè)備接地要求的*小值
   設(shè)備接地有工作接地(系統(tǒng)接地)和電源接地故障保護(hù)兩種。在安裝高頻電子設(shè)備的建筑物，后者接地電阻要求*小，應(yīng)以電源接地故障保護(hù)為主，并且已經(jīng)有公式計(jì)算。
    3．5．2共用接地系統(tǒng)接地電阻的誤區(qū)
   某些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定共用接地的接地電阻要小于單獨(dú)接地的電阻值，沒有道理。一是不了解接地系統(tǒng)“三——二——一"的發(fā)展過(guò)程。當(dāng)年三個(gè)地時(shí)，設(shè)計(jì)人員將電子設(shè)備制造商管不著的防雷和電源接地合二為一，后來(lái)向電子設(shè)備制造商妥協(xié)，將共用接地裝置接地電阻降低為1Ω，才實(shí)現(xiàn)了三合一：其二是某些標(biāo)準(zhǔn)相互“克隆"。當(dāng)年提出1Ω的制造商早不再提1Ω了，但我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)沒有及時(shí)修訂，后面的標(biāo)準(zhǔn)照抄，如GB50116-98、GB50038-2005等。應(yīng)當(dāng)走出共用接地電阻1Ω的誤區(qū)。
 

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