電子廠房的接地類型及其設(shè)計(jì)

陳立廣

中圖分類號：TN

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-0992(2009)03-0009-01

摘要：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越多地應(yīng)用于各類生產(chǎn)生活領(lǐng)域。與之相適應(yīng)，電子生產(chǎn)廠房的修建也與日俱增。電子廠房的接地設(shè)計(jì)不容忽視，接地技術(shù)較常規(guī)的建筑接地種類繁多，涉及面廣。

關(guān)鍵詞：電子廠房接地設(shè)計(jì)

廠房的生產(chǎn)設(shè)備一般有很多是微電子設(shè)備，這些設(shè)備的特點(diǎn)是工作信號電壓很低，抗干擾能力差，對防靜電的要求高，車間內(nèi)有IT信息中心及網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)管理。所以接地在該項(xiàng)目中具有重要的作用。其接地系統(tǒng)根據(jù)用途具體可分為電源系統(tǒng)接地、電氣保護(hù)接地、防靜電接地、信息系統(tǒng)的接地、電子設(shè)備接地、防雷接地等種類。

一、電源系統(tǒng)接地

我以兩棟三層主廠房、辦公樓和食堂等附屬建筑物組成。建筑面積有數(shù)萬平方米，建筑群體集中的一個(gè)案例為例。由于建筑物集中，所以在設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮TN-S系統(tǒng)。變壓器中性點(diǎn)接地，系統(tǒng)的保護(hù)線與中性線完全分開，這種方式對供電、保護(hù)、經(jīng)濟(jì)合理性等均十分有利，其選擇原則與常規(guī)建筑一致。這里不再贅述。對于傳達(dá)室等距離主體建筑較遠(yuǎn)的零星建筑單體，采用帶PE線的五芯電力電纜予以供電，距離超過50米以上的建筑須按規(guī)范要求重復(fù)接地。

二、電氣保護(hù)接地

采用TN—S系統(tǒng)時(shí)，電氣設(shè)備不帶電的金屬外露部分與電力網(wǎng)的接地點(diǎn)采用直接電氣連接。當(dāng)帶電相線因絕緣損壞碰設(shè)備外殼時(shí)，通過設(shè)備外殼構(gòu)成該故障相對地線的單相短路。利用很大的短路電流，使線路上的保護(hù)裝置迅速動作。切斷電路，從而消除人身觸電危險(xiǎn)。在電子生產(chǎn)廠房中，生產(chǎn)流水線上設(shè)備密集，且多為金屬外殼的用電設(shè)備。若保護(hù)接地不到位或不符合要求，在發(fā)生接地故障時(shí)。很容易引起工作人員觸電危險(xiǎn)。因此，保護(hù)接地問題不容忽視，無論在設(shè)計(jì)過程還是施工過程中，都應(yīng)切實(shí)地把保護(hù)接地落實(shí)到位。應(yīng)進(jìn)行保護(hù)接地的物體主要包括：變壓器、高壓開關(guān)柜、配電柜、控制屏等的金屬框架或外殼；固定式、攜帶式及移動式用電器具的金屬外殼：電力線路的金屬保護(hù)管或橋架、接線盒外殼，鎧裝電纜外皮等。保護(hù)接地的連接線可采用扁鋼或銅導(dǎo)線，要求形成可靠的電氣通路。

三、防靜電接地

靜電主要是由不同物質(zhì)相互摩擦而產(chǎn)生，在電子廠房生產(chǎn)過程中，靜電所造成的危害是多方面的。首先，該工程中很多設(shè)備及儀器對靜電電壓比較敏感，靜電會影響其正常工作甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤；其次，由靜電產(chǎn)生的高電壓會引起人身觸電；另外，當(dāng)靜電嚴(yán)重時(shí)可能會引起火花放電。嚴(yán)重的會造成火災(zāi)事故。為了消除靜電所產(chǎn)生的危害，就必須采取措施。消除靜電的方法很多，但最簡單和最有效的辦法是采取接地措施。該電子生產(chǎn)廠房中，對所有會產(chǎn)生靜電的設(shè)備都應(yīng)保證可靠接地。為了防止積聚在設(shè)備和人身上的靜電荷達(dá)到危險(xiǎn)電位，在主要生產(chǎn)場合采用了防靜電地坪。這類地坪在的防護(hù)材料中，分布有銅線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，這些金屬網(wǎng)絡(luò)彼此形成電氣通路，用于防靜電地坪的靜電傳導(dǎo)。作為電氣設(shè)計(jì)配合，應(yīng)在防靜電地坪所在空間的建筑柱上，適當(dāng)預(yù)留接地端子。在地坪敷設(shè)完畢后，將防靜電地坪內(nèi)的金屬線與該接地端子相連。另外，接地端子須通過柱內(nèi)主筋與接地極連通，以使靜電通過接地端子沿柱內(nèi)主筋流向接地極。

四、信息系統(tǒng)的接地

本工程設(shè)置綜合布線系統(tǒng)，在辦公樓設(shè)有一個(gè)IT信息中心，并在各廠房的輔房內(nèi)設(shè)有IT管理室，信息點(diǎn)遍布車間及辦公室，用于將來的生產(chǎn)監(jiān)控和管理。另外，本工程設(shè)置了火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)。這就涉及到信息系統(tǒng)的接地問題。

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，在本工程信息系統(tǒng)接地的設(shè)計(jì)中，采用S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)。在信息設(shè)備較集中的部位，如中心機(jī)房、弱電豎井等設(shè)接地基準(zhǔn)點(diǎn)，此基準(zhǔn)點(diǎn)與建筑物的共用接地系統(tǒng)連接，信息系統(tǒng)的所有金屬組件，如各種箱體、殼體、機(jī)架等通過等電位連接線與基準(zhǔn)點(diǎn)連接。設(shè)備之間的所有線路和電纜當(dāng)無屏蔽時(shí)宜按星形結(jié)構(gòu)與各等電位連接線平行輻射，以免產(chǎn)生感應(yīng)環(huán)路。

五、電子設(shè)備的接地

該生產(chǎn)廠房中有部分用于檢測的工業(yè)電子設(shè)備。電子設(shè)備的接地主要不是為了人身安全。而是為了設(shè)備工作的準(zhǔn)確性。因?yàn)楦哳l電壓對人體并無傷害，而且電子設(shè)備的外殼即使不接地，并與地保持絕緣時(shí)，其設(shè)備外殼與地形成電容，隨著頻率增高，電容的電抗值將減少。當(dāng)頻率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)。就等于接地。但為了減少雜散電流對儀表讀數(shù)的影響、最好還是用短而粗的導(dǎo)線與地相連，一般采用6平方毫米的銅線，與設(shè)置在設(shè)備附近的專門的接地母排連接，然后再與總接地干線連接起來。接地電阻要求不超過10歐姆。對于產(chǎn)品說明書對接地電阻有特別要求者。則根據(jù)要求接地。

六、防雷接地

對于一般建筑來說，在采取了防雷措施后，可以將直擊雷與雷電波侵人的雷害的概率降低很多。對于一般電氣設(shè)備，允許的雷電脈沖較高。因此采取避雷針、避雷網(wǎng)防直擊雷等措施是極其有效的。而微電子設(shè)備非常靈敏，耐壓水平很低，一般只有10V左右，對雷擊電磁脈沖極為敏感，易受到電磁干擾和損壞。雷擊電磁脈沖因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生，并且可以通過電源線、天線、信號線的耦合被引入微電子設(shè)備。是微電子設(shè)備損壞的主要原因。如果僅按照一般建筑進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，建筑電子設(shè)備受雷擊的損壞率就很高，所以對于電子生產(chǎn)廠房的防雷接地設(shè)計(jì)應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

在選擇接閃器時(shí)。應(yīng)優(yōu)先選用避雷網(wǎng)形式。因?yàn)楸芾揍樖峭ㄟ^把雷電引向自身來完成保護(hù)對象免遭直接雷擊的：這種引雷的機(jī)理使避雷系統(tǒng)增加被雷擊的概率。當(dāng)然，避雷針也不是完全不能采用，現(xiàn)在有的避雷針生產(chǎn)企業(yè)已推出新型優(yōu)化避雷針，它具有防止直擊雷和抑制二次感應(yīng)雷的兩種功能，是一種防雷市場上相對先進(jìn)的產(chǎn)品。

在布置引下線時(shí)，應(yīng)沿建筑物四周設(shè)置而避免采用中間柱的柱內(nèi)主筋作為引下線。因?yàn)樵陔娮有畔⑾到y(tǒng)接地時(shí)，通常采用單點(diǎn)接地系統(tǒng)，將接地基準(zhǔn)點(diǎn)在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上，如防雷引下線設(shè)置在四周則可以減少引下線產(chǎn)生的強(qiáng)磁場的干擾。

對于接地裝置設(shè)置的問題，防雷接地、電源系統(tǒng)接地、電氣保護(hù)接地、防靜電接地可同時(shí)利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋作為接地極。對于信息系統(tǒng)的接地，曾經(jīng)在很長時(shí)間內(nèi)存在著意見分歧。以往普遍認(rèn)為信息系統(tǒng)的接地系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置。與建筑物絕緣，國外稱其為絕緣接地方式。但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)獨(dú)立的接地系統(tǒng)不利于過電壓保護(hù)，這是因?yàn)楫?dāng)建筑物接閃雷電流后，建筑物的電壓很高，而信息設(shè)備的“信號地”是與建筑物20米以外的大地相連。其電位比防雷接地裝置低得很多，設(shè)備電壓在雷擊時(shí)維持在“信號地”電位水平，二者之間的電位差通過電容的耦合作用，將耐壓能力很低的電子器件損壞。

在今后的電子技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用中，各種先進(jìn)的接地技術(shù)及產(chǎn)品也在源源不斷地涌現(xiàn)，電子廠房的接地設(shè)計(jì)技術(shù)必將會有新的進(jìn)步，我們期待著設(shè)計(jì)工作能為社會生產(chǎn)提供更加科學(xué)有利的技術(shù)支持和保障。