電子精密儀器接地系統(tǒng)研究

李秀1，高偉杰2

（1.中核第四研究設(shè)計工程有限公司，河北 石家莊 050021；2.北方工程設(shè)計研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

接地系統(tǒng)在電子精密儀器設(shè)備運行中，能夠避免過量輸出電力導(dǎo)致的電子精密儀器被擊穿的危害。在接地的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照接地的原則，根據(jù)電子精密儀器運行的工作環(huán)節(jié)，將應(yīng)用接地系統(tǒng)的形式明確，無論是管理措施，還是事后核檢措施等都要一并做好，整體的工程建設(shè)，對于電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中電子精密儀器運行的需求能夠滿足，從而保障電力企業(yè)電子精密儀器設(shè)備的正常運行。

1 電子精密儀器接地的概念和目的

1.1 電子精密儀器接地概念

電子精密儀器接地，電子精密儀器金屬外殼與大地接觸，形成良好連接。直接接觸大地的金屬外殼通常稱為接地體。接地體主要包括2種：自然接地體和人工接地體。

（1）自然接地體，就是建筑物中鋼筋基礎(chǔ)以及金屬管道和金屬物等直接連接大地的接地體。

（2）人工接地體，就是將專門接地用的金屬物安裝到電子精密儀器設(shè)備上。

1.2 電子精密儀器接地的目的

電子精密儀器接地的主要目的，就是既要保護(hù)電子精密儀器和工作人員的安全，又要對外界的干擾進(jìn)行抵御。電子精密儀器的金屬外殼直接連接大地，能夠?qū)⑼诽峁┙o電子精密儀器中流出的靜電電荷，以防儀器內(nèi)部的靜電累積形成；電子精密儀器系統(tǒng)性基準(zhǔn)連接大地，具有抵抗干擾的重要作用。

2 電子精密儀器接地系統(tǒng)的類型

2.1 保護(hù)接地

為了使工作人員安全得到保證，電子精密儀器金屬外殼與接地體的良好連接必須形成，也就是保護(hù)接地。當(dāng)電壓太高或者機械操作損壞了電子精密儀器外層絕緣體時，沿著金屬導(dǎo)體電子精密儀器中的電流就會流入大地，流出的電流導(dǎo)致金屬外殼與大地之間的電壓變?yōu)榱悖軌虮苊怆姄羰鹿拾l(fā)生，從而使工作人員安全得到保障。電子精密儀器保護(hù)接地主要包括2種：

（1）在鄰近接地網(wǎng)中接入電子精密儀器的保護(hù)地線。

（2）運用配電系統(tǒng)性保護(hù)導(dǎo)體實行接地保護(hù)。若同時應(yīng)用兩種保護(hù)接地方式，就是重復(fù)保護(hù)接地，該方式能夠加強保護(hù)電子精密儀器。

2.2 屏蔽接地

為了防止外界電磁對電子精密儀器的干擾，而導(dǎo)致電子精密儀器無法正常運用，需要對電子精密儀器進(jìn)行屏蔽接地。屏蔽接地包括2種方式：交變電場屏蔽和靜電屏蔽。

（1）交變電場屏蔽，就是將金屬屏蔽體設(shè)置在電路與干擾源之間，不但能夠使交變電場干擾電路減少，而且電路正常工作也能夠得到保證。

（2）靜電屏蔽，主要運用無破損金屬屏蔽全部包圍導(dǎo)體，致使等量于導(dǎo)體的同種電荷和異種電荷，金屬屏蔽的外側(cè)和體內(nèi)都帶有接地屏蔽體，屏蔽體外側(cè)電荷便會流入大地，而屏蔽體外側(cè)的電場便沒有了，也就如同屏蔽了導(dǎo)體。

2.3 防雷接地

電子精密儀器設(shè)備遇到雷擊時，因為自身有電流通過，并且保護(hù)措施欠缺，容易遭到損壞，所以，為了防止雷擊損壞電子精密儀器，應(yīng)該將過壓保護(hù)接地安裝到電子精密儀器上，例如，電涌保護(hù)器設(shè)置到電子精密設(shè)備電源進(jìn)線側(cè)、建筑物上設(shè)置避雷針接等。

2.4 工作接地

電子精密儀器設(shè)備不同，工作需求也有所不同，電子精密儀器中某一部分接地，就是工作接地。工作接地的目的，就是能夠使電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到保證，以防突然低壓系統(tǒng)從高壓變成低壓，而危害到電子精密儀器設(shè)備。

2.5 防靜電接地

電子精密儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常精密，在靜電作用下，很容易損壞靜電敏感元件，為了防止靜電損害電子精密儀器而實行的接地，就是防靜電接地。為了避免靜電的損害，電子精密儀器的接地必須達(dá)到3點以上，電子精密儀器距離埋置地線點應(yīng)該達(dá)到20m以上。

3 電子精密儀器運行中存在的問題

3.1 靜電問題

眾所周知，摩擦?xí)痨o電，但是在電子精密儀器運行的過程中，通常靜電問題會產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。靜電放電的一瞬間，不但電流會流經(jīng)，而且附近線路和設(shè)備也會受到干擾，同時靜電產(chǎn)生電流，電子精密儀器損壞和電位變動等相關(guān)問題也會引起。

科學(xué)技術(shù)快速地發(fā)展，半導(dǎo)體元件也在向集成化和高密度的方向發(fā)展，靜電問題也越來越嚴(yán)重，通常靜電電流能夠擊穿MOS電路，造成電子精密儀器運行錯誤產(chǎn)生和受控器件誤動等現(xiàn)象出現(xiàn)，這些問題的影響率和程度等也有所不同，致使有關(guān)工作人員很難排查和尋找相關(guān)問題，使留存問題很大程度地影響了電子精密儀器運行的質(zhì)量。并且因為手機和計算機等一些電子精密儀器自身也具有控制和儲存功能，導(dǎo)致靜電過高，運行出錯和丟失數(shù)據(jù)以及控制失靈等相關(guān)問題也會出現(xiàn)，從而使電子精密儀器的使用和運行受到嚴(yán)重的影響。

此外，通常引起靜電問題產(chǎn)生的原因比較多，例如，座位與衣服摩擦、鞋底與地毯摩擦等都會導(dǎo)致人體帶有靜電，當(dāng)人體接觸到電子精密儀器控制面板時，自身帶有的靜電有可能會對電子精密儀器放電，導(dǎo)致靜電問題產(chǎn)生。接地系統(tǒng)靜電感應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1。

圖1 接地系統(tǒng)靜電感應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖

3.2 電磁干擾

對于一個城市而言，當(dāng)代電力能源是城市能夠正常運行至關(guān)重要的基礎(chǔ)能源，但是，在電力企業(yè)中，供電能力不斷地提高，電磁干擾也更加嚴(yán)重。所以，為了使電子精密儀器能夠穩(wěn)定運行，正常供電，許多電力企業(yè)中的工作人員都會日常查看電子精密儀器。但是，在電子精密儀器干擾比較強的環(huán)境中工作，不但工作人員察看安全和健康會受到影響，而且還會影響工作人員檢測的準(zhǔn)確性。

另外，嚴(yán)重電子干擾對于監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)裝置以及檢測裝置等都具有負(fù)面的影響，致使保護(hù)人機一體化工作產(chǎn)生問題。獲得了保護(hù)裝置錯誤的信息，開關(guān)誤跳閘等一些功能紊亂情況就會出現(xiàn)，使電子精密儀器正常的運行受到嚴(yán)重的影響，很大程度上也影響了現(xiàn)時代電力生活的穩(wěn)定。主要原因就是電子干擾問題形成的原因比較繁雜，例如，電力精密儀器運行的過程中，截流導(dǎo)線導(dǎo)致電磁干擾和對周圍磁場的干擾，并且雷電問題對其也會有干擾，雷電流經(jīng)相關(guān)儀器和線路以及雷電直擊電子精密儀器，電子精密儀器正常的運行都會受到嚴(yán)重的影響；還有一些低頻干擾和靜電干擾等相關(guān)問題，電磁場干擾的現(xiàn)象也經(jīng)常會出現(xiàn)。

4 接地系統(tǒng)在電子精密儀器運行中的實施與應(yīng)用

4.1 接地系統(tǒng)在電子精密儀器運行中實施

現(xiàn)在，許多電力供應(yīng)系統(tǒng)都是應(yīng)用三相四線制，該類系統(tǒng)運行的過程中，中性線連接大地，表示保護(hù)接零為該類接地的形式。在電力網(wǎng)絡(luò)中，精密儀器中性點不需要總線的轉(zhuǎn)接，就能夠直接接地處理，而內(nèi)部電子精密儀器需要設(shè)置保護(hù)接零。電子精密儀器運行的過程中，可以將電子精密儀器的金屬導(dǎo)體外殼連接接地零線，電力精密儀器一旦有過壓電流現(xiàn)象出現(xiàn)，由于金屬外殼已連接接地零線，可以將該回路看作單相電路短路的狀態(tài)，短時間內(nèi)電流有瞬增趨勢出現(xiàn)，承接電子精密儀器的繼電保護(hù)裝置就會自動出現(xiàn)反應(yīng)，電源迅速切斷，將整個帶電系統(tǒng)與繼電保護(hù)裝置內(nèi)的組件隔離開，這時金屬外殼的任何電性都不會帶有。但是，電子精密儀器運行中實施接地系統(tǒng)時，承接電子精密儀器運行的電源中線必須永遠(yuǎn)處在連接的狀態(tài)，將中線與電子精密儀器的防護(hù)機制構(gòu)建起來，從而使電子精密儀器運行更加的穩(wěn)定。

對于有一些電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)中性點沒有接地的情況，應(yīng)該將獨立保護(hù)接地形式設(shè)置給電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的電子精密儀器，對電力網(wǎng)絡(luò)耗能量進(jìn)行分化，并且單獨接地處理電子精密儀器外部的金屬導(dǎo)電體。電力網(wǎng)絡(luò)與電子精密儀器正常運行的過程中，通常承接電子精密儀器接地的線路為電流空載的狀態(tài)，這種情況若檢測出接地線內(nèi)有電流存在，大多是靜電場環(huán)境或者電子精密儀器運行導(dǎo)致的電流微弱。有效運用保護(hù)接地形式，能夠使電子精密儀器自身的電壓降數(shù)值降低，電子精密儀器運行機制為自動防護(hù)的狀態(tài)，既能夠使周邊工作人員安全得到保證，又能夠使其他關(guān)聯(lián)設(shè)備穩(wěn)定運行。

4.2 接地系統(tǒng)在電子精密儀器運行中的應(yīng)用

（1）工程施工以前的準(zhǔn)備工作。埋設(shè)接地系統(tǒng)以前，要勘查場地環(huán)境和安裝位置等，工作人員應(yīng)該對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)一步了解，開展合理科學(xué)的埋設(shè)工作，以便后續(xù)接地和維護(hù)工作更好地開展。勘查的過程中，處電阻率埋設(shè)要重視，結(jié)合地質(zhì)中含水量，選擇合理科學(xué)的接地方式。若含水量比較高時，采用增效劑將其導(dǎo)致的負(fù)面影響降低，從而使發(fā)生的問題減少。

開展勘測電阻工作，相關(guān)人員對電阻值能夠準(zhǔn)確地認(rèn)識，從而使接地安裝工作更好地開展；并且開展埋設(shè)接地系統(tǒng)工作要有安全性，致使操作人員生命安全能夠得到保障；特別是開展電子精密儀器的接地工作過程中，通常需要運用有效的安全措施，例如，接地工作以前，應(yīng)該首先處理電子精密儀器的金屬外殼，以防外殼導(dǎo)電有漏電問題產(chǎn)生。

電子精密儀器運行的過程中，通常有靜電聚焦導(dǎo)致的爆炸問題存在，因此，相關(guān)人員的接地工作要規(guī)范，或是有效運用相關(guān)儀器使電磁感應(yīng)現(xiàn)象減少，預(yù)防問題的產(chǎn)生，從而使電子精密儀器運行過程中接地安全性得以保證。并且電子精密儀器運行的過程中，也會一定程度上受到自然災(zāi)害的影響，比較嚴(yán)重的災(zāi)害就是雷電，既能夠損壞電子精密儀器，使其不能正常地運行，又威脅到工作人員的安全，因此，電子精密儀器運行中，要預(yù)防各種自然災(zāi)害，從而使電子精密儀器設(shè)備能夠安全正常地運行。

（2）接地網(wǎng)工程施工的過程。接地工程是一項隱蔽的工程，結(jié)束工程施工后，通常很難進(jìn)一步檢測其中存在的問題，因此，必須規(guī)范嚴(yán)格地操作接地安裝施工的過程，并且預(yù)防有可能出現(xiàn)的問題，從而使接地工程施工的質(zhì)量提升。

安裝接地的過程中，使用接地塊時，應(yīng)該先將0.8～1m的土坑挖出，并且處理好坑底部；平整以后，埋設(shè)的接地塊的受力必須均勻，并且接地塊設(shè)置的過程中，將接地網(wǎng)絡(luò)與連接頭應(yīng)用連接線連接好，固定螺栓以后，進(jìn)行熱融接或者熱焊接，致使連接質(zhì)量更好。焊接結(jié)束后，還要做好清理工作，并且采用防銹漆和防腐瀝青等相關(guān)材料養(yǎng)護(hù)處理焊接后的表面。

完成具體操作以后，回填挖坑，通常采用分層夯實方法進(jìn)行回填，回填后土質(zhì)保證密實以后，回填0.4～0.5m以后倒入相應(yīng)的水分，使土質(zhì)達(dá)到濕潤度；通常開挖后的地面高低不平，以及扁鋼自身也有稍微的彎曲。因此，接地的過程中，許多部位只是處在降阻劑勉強覆蓋全面的程度，致使鋼材防腐性能比較差，所以，工作人員操作過程中要重視防腐；運用降阻劑的過程中，包裹厚度要大于3cm，從而使鋼材腐蝕的速度很大程度地降低；該做法雖然使降阻劑用量和開挖工程量增加了，但是，材料防腐質(zhì)量和工程整體降阻都能夠得到更好的保障。

在電子精密儀器穩(wěn)定運行中，有效地運用接地系統(tǒng)是至關(guān)重要的保障，現(xiàn)在，接地系統(tǒng)能夠?qū)⒁粭l新的渠道提供給電子精密儀器的應(yīng)用，因此，相關(guān)工作人員要更好地了解和掌握接地系統(tǒng)，并且還要有效地運用接地系統(tǒng)，為電子精密儀器穩(wěn)定可持續(xù)的運行奠定良好的基礎(chǔ)。