防靜電體系中接地系統的搭建

摘 要：靜電防護越來越受到家電、電子類廠家的重視，接地系統是防靜電體系中的重要組成部分，其涉及接地體、等電位、工具及設備接地、人體接地、耗散材料的使用等方面。文章從具體的方案進行闡述，其符合性測試標準引用了國標GB50169、美國國家標準委員會ESD20.20標準、國際電工委員會IEC61340-5-1等標。希望此文可以給讀者在防靜電接地系統的搭建上帶來幫助。

關鍵詞：接地體；等電位；設備接地；人體接地；耗散材料

中圖分類號：TB497；TN948.55 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2018）01-0061-02

Construction of Grounding System in Antistatic System

XING Le

（Hisense（Shandong） Air Conditioning Co.，Ltd.，Qingdao 266736，China）

Abstract：Electrostatic protection is being paid more and more attention by home appliances and electronics manufacturers.Grounding system is an important part of antistatic system. It involves grounding body，equipotential，grounding of tools and equipment，body grounding，dissipation material and so on. The article elaborates from the specific plan，and its conformity test standard refers to the national standard GB50169，the American National Standard Committee ESD20.20 standard，the International Electrotechnical Commission IEC61340-5-1 and so on. It is hoped that this article will help the reader to build an anti static grounding system.

Keywords：grounding body；equipotential；tool and equipment grounding；human grounding；dissipative material

0 引 言

隨著變頻驅動器、電控器的廣泛使用，以及易燃易爆制冷劑的使用，靜電防護逐漸被空調、冰箱等白色家電制造商所重視。ESD20.20[1]和IEC61340-5-1[2]防靜電認證也逐步被廠商認可。防靜電系統中常用的靜電消除方法有以下幾種：等電位、離子化、屏蔽、濕度控制。其中等電位的方法就是將受保護的靜電敏感器件與靜電源進行等電位設置，從而減小靜電敏感器件與靜電源之間的電壓差。本文將從接地裝置、等電位設置、耗散材料、工具及設備接地、人體接地五個方面對防靜電體系中的接地系統進行闡述。

1 接地裝置

接地體和接地線構成接地裝置。接地的目的一般是用于防雷，同樣也可以用于靜電感應、電磁感應和雷電波入侵的防護，其實質都是等電位設置，都是將異常的電壓與電流進行接地釋放。

1.1 接地體

（1）接地體區域設置。良好的接地體應設置在避雷用接地體與三項供電接地點20米以外，其原因如下：首先避雷接地體會在雷擊時對地進行高壓泄放，會在一定區域內形成“跨步電壓”，因此這個泄放點20米以內不會有干凈的零電位存在；其次，三項電零線無相對平衡電壓或者說存在非平衡電流接地，故三相電的接地點同樣非干凈的零電位點。（2）接地體的設置。應不小于三點作為接地觸點，即每隔5米，挖深1.5米以上坑，將2米以上金屬管打入坑內，再用3毫米以上的銅排將這接地接觸點進行連接，焊接未最優，根據標準使用絕緣皮導線連接作為干線引入室內。埋設過程中可以施加適量木炭粉（也有使用工業鹽的情況，但工業鹽對金屬存在一定的腐蝕性，所以不建議使用），增加導電性。（3）接地體測試。參照GB50169[3]接地電阻應<4歐姆，且每年不少于一次。

1.2 防靜電地線

防靜電地線通過30-40安培的開關，使用6平方毫米銅線引出。檢查線可以在防靜電地線局部引出，用于日常的測試。

1.3 測量

靜電地與靜電地線之間的電阻應符合5～15歐姆，理想應為0歐姆，如測量結果趨于無窮大，則防靜電地線或測量線有斷線情況。防靜電地與設備地間電阻，這一阻值為防靜電地線本身線阻和設備地線本身線阻組成。這一阻值范圍較大，通常可以達到千歐的等級。

2 等電位的設置

通常的工廠中，地線的設置會分為三個部分：靜電地、設備地、電源地。各種接地設置的目的均有不同，處于安全角度的考慮，人體的防靜電接地、設備接地、電源地應分別連接至接地體，并要求其等電位，如果設備或電源漏電，其形成的漏電壓可能會連接至人體防靜電接地上，造成人員觸電風險。

3 耗散材料接地

靜電防護區中靜電敏感器件的使用區域或流轉區域應進行等電位設置，通常使用接地設置，在工作區域的地面或工作臺面應使用耗散材料進行接地，耗散材料的表面阻值通常為105-1012歐姆，以控制靜電釋放的強度及速度。

3.1 防靜電地板

通常工廠中的水泥地面具備接地的條件，水泥地面的表面電阻及接地電阻一般可以滿足105-1012歐姆的標準。但其一致性較差，大面積的水泥地面所具有的表面電阻及接地電阻會因水泥材料的差異造成接地電阻超標的情況，所以在防靜電等級較高且要求人體接地的區域需鋪設防靜電地板。

防靜電地板使用耗散材料制成，鋪設時需在防靜電地板下發鋪設導電銅網，并將導電銅網有效連接至防靜電地板，完成銅網鋪設后應在其經緯兩向進行連接并通過106歐姆/20瓦的功率電阻連接至防靜電地線，其連接點按照距離均勻鋪設，有效距離應不大于5米。防靜電地板鋪設完成后應使用表面電阻測試儀測試表面電阻及接地電阻，其阻值應符合ESD STM7.1[4]或 IEC61340-5-1[2]中的104≤R<109（單位：歐姆）。

3.2 防靜電工作臺面

防靜電臺墊頂層綠色面為耗散材料，底層黑色為絕緣材料，其綠色表面電阻值應符合ESD STM4.2[5]，IEC61340-2-3[6]中的105≤R<5х107（單位：歐姆）。防靜電工作臺面鋪設后應使用接地扣增加106歐姆的接地電阻連接至防靜電地線上，其接地電阻要求符合ESD STM4.1，IEC61340-2-3中的105≤R<5х107（單位：歐姆）。

4 工具及設備接地

通常工廠中使用大量的交流或直流電動工具，例如：電批、洛鐵、焊爐等，這類的電動工具會直接接觸到靜電敏感器件，其不接地的情況下一般會攜帶一定漏電壓，會直接將漏電壓加載到與其接觸的靜電敏感器件上。例如不接地的交流電批其樓電壓可高至70伏，所以必須將其進行接地。

工具的接地應接至電源地或設備地上，決不可與人體防靜電地進行連接，這有可能會造成人員的觸電風險。

工具接地后可使用萬用表進行漏電壓及接地電阻測試，由于不同工廠生產的產品對漏電壓的要求不同一般可以將漏電壓的范圍控制在0.05-5伏之間。接地電阻應控制在ESD20.20[1]要求的2歐姆。

設備的接地需使用設備地進行連接，其漏電壓及接地電阻的要求應根據不同設備的具體要求進行設定。

5 人體接地

人體接地通常使用腕帶、防靜電鞋、防靜電腳跟帶、具有接地功能的防靜電服進行接地。防靜電人體接地應接入人體防靜電接地線，切不能與電源地或設備地進行連接，以免造成觸電風險。

5.1 防靜電服

防靜電服使用耗散材料制成，其主要的作用是屏蔽、抑制摩擦電壓及接地功能，具有接地功能的防靜電服是通過導線將防靜電服的各個部分進行連接的，有些防靜電服的設計可以通過導線獨立接地，另外有些可以將其連接至防靜電鞋上通過防靜電鞋進行接地。防靜電帽和防靜電手套可以看做為防靜電服的附屬物，其標準要求可參照防靜電服的測試標準。防靜電服的衡量指標可以用表面電阻測試儀測試其兩點之間的表面電阻與接地電阻，另外，人體行走電壓及表面摩擦電壓也可以作為防靜電服衡量標準。

5.2 防靜電手環

防靜電手腕是人體接地的另一種方式，其通過手環將人體靜電通過1兆歐的限流電阻接地釋放，為確保其有效性可以連接至接地報警器后進行接地。在實際的使用中還有一種無繩的防靜電手環，這種手環并不是嚴格意義上的防靜電手環，其放電原理是通過手環中內置的放電電阻進行靜電釋放，這種釋放的模式只能將2000伏以上的靜電通過電弧放電的形式進行放電，也就是說其靜電電壓只能控制到2000伏左右，這類無繩腕帶一般僅局限于易燃易爆品的防靜電操作要求中。

5.3 防靜電鞋

防靜電鞋的鞋底材質使用耗散材料制成，穿著后與人體接觸與地面形成靜電釋放回路，應配合防靜電地板或耗散材料的臺墊使用，水泥地面也可以配合防靜電鞋使用，但一定要注意前文提到的水泥地面接地及表面電阻的一致性。

6 結 論

文章對接地裝置、等電位設置、耗散材料、工具及設備接地、人體接地五個方面對防靜電體系中的接地系統進行闡述。其中的原則應建立在安全第一的前提下，這也是新版ESD20.20的要求。另外文章對接地體的施工及控制進行了著重關注，提及了等電位的安全設置。總之，接地系統是一項立體工程，涉及到整個研發、生產、檢測過程，隨著接地系統的不斷提升，接地數據的收集分析、實時監控也將逐步納入到接地系統中；不斷提升的防靜電需求也將不斷促進接地系統的升級。

參考文獻：

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作者簡介：邢樂（1981.07-），男，本科，畢業于山東理工大學電子信息工程專業，中級職稱，現任工藝部電控專家。主要從事白色家電整機、控制器開發、生產工作。