淺談接地線

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淺談接地線

　　接地

　　目錄簡介作用相關信息

　　簡介

　　接地 jiēdì

　　(1) [earthing;grounding;ground connection] [電]∶為防止觸電或保護設備的安全,把電力電訊等設備的金屬底盤或外殼接上地線

　　(2) [touchdown;ground contact]∶利用大地作電流回路

　　接地線

　　以美國的電源系統而言，除了火線 ( Hot Line ) 與零線 ( Neutral Line ) 外，中間圓頭的插 Pin 即是所謂的接地 Pin ，其接地的功用除了將一些無用的電流或是噪聲干擾導入大地外，最大功用為保護使用者不被電擊，以 UPS 而言，有些 UPS 會將零線與地線間的電壓標示出來，確保產品不會造成對人體的電擊傷害。

　　作用

　　在電力系統中，將設備和用電裝置的中性點、外殼或支架與接地裝置用導體作良好的電氣連接叫做接地。

　　接地的作用總的步說可以分為有兩個：保護人員和設備不受損害叫保護接地；保障設備的正常運行的叫工作接地。這里的分類是指接地工程設計施工中考慮的各種要求，并不表示每種“地”都需要獨立開來。相反，除了有地電信號抗干擾、設備本身專門要求等特殊原因之外，我們提倡盡量采用聯合接地的方案。

　　1、保護接地

　　防雷接地是受到雷電襲擊（直擊、感應或線路引入）時，為防止造成損害的接地系統。常有信號（弱電）防雷地和電源（強電）防雷地之分，區分的原因不僅僅是因為要求接地電阻不同，而且在工程實踐中信號防雷地常附在信號獨立地上，和電源防雷地分開建設。

　　機殼安全接地是將系統中平時不帶電的金屬部分（機柜外殼，操作臺外殼等)與地之間形成良好的導電連接，以保護設備和人身安全。原因是系統的供電是強電供電（380、220或11OV），通常情況下機殼等是不帶電的，當故障發生（如主機電源故障或其它故障）造成電源的供電火線與外殼等導電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心觸到這些帶電體，那么就會通過人身形成通路，產生危險。因此，必須將金屬外殼和地之間作很好的連接，使機殼和地等電位。此外，保護接地還可以防止靜電的積聚。

　　2、工作接地

　　工作接地是為了使系統以及與之相連的儀表均能可靠運行并保證測量和控制精度而設的接地。它分為機器邏輯地、信號回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系統中還有本安接地。

　　機器邏輯地，也叫主機電源地，是計算機內部的邏輯電平負端公共地，也是+5V等電源的輸出地。

　　信號回路接地，如各變送器的負端接地，開關量信號的負端接地等。屏蔽接地（模人信號的屏蔽層的接地）。

　　本安接地，是本安儀表或安全柵的接地。這種接地除了抑制干擾外，還有使儀表和

　　系統具有本質安全性質的措施之一。本安接地會因為采用的設備的本實措施不同而不同，下面以齊納式安全柵為例，說明其接地內容。

　　安全柵的作用是保護危險現場端永遠處于安全電源和安全電壓范圍之內。如果現場端短路，則由于負載電阻和安全柵電阻R的限流作用，會將導線上的電流限制在安全范圍內，使現場端不至于產生很高的溫度，引起燃燒。第二種情況，如果計算機一端產生故障，則高壓電信號加入了信號回路，則由于齊納二級的嵌位作用，也使電壓位于安全范圍。

　　值得提醒的是，由于齊納安全柵的引入，使得信號回路上的電阻增大了許多，因此，在設計輸出回路的負載能力時，除了要考慮真正的負載要求以外，還要充分考慮安全柵的電阻，留有余地。

　　除了上述幾種接地外，在很多場合下容易引起混亂的還有一個供電系統地，也叫交流電源工作地，它是電力系統中為了運行需要設的接地(如中性點接地）。

　　現代化的電力系統其本身就是強烈的電磁干擾源，主要通過輻射方式干擾該頻段內的通信設備。為抑制外部高壓輸電線路的干擾影響，采用接地措施，常用的接地方式有兩種，現分別討論如下：

　　2.2.1 分散接地方式

　　分散接地就是將通信大樓的防雷接地、電源系統接地、通訊設備的各類接地以及其他設備的接地分別接入相互分離的接地系統，由于地線系統不斷增多，地線間潛在的耦合影響往往難以避免，分散接地反而容易引起干擾。同時主體建筑物的高度不斷增加，其接地方式所帶的不安全因素也越來越大。當某一設施被雷擊中，容易形成地下反擊，損壞其他設備。

　　2.2.2 聯合接地方式

　　聯合接地方式也稱單點接地方式，即所有接地系統共用一個共同的“地”。聯合接地有以下一些特點：

　　(1)整個大樓的接地系統組成一個籠式均壓體，對于直擊雷，樓內同一層各點位比較均勻；對于感應雷，籠式均壓體和大樓的框架式結構對外來電磁場干擾也可提供10－40dB的屏蔽效果；

　　(2)一般聯合接地方式接地電阻非常小，不存在各種接地體之間的耦合影響，有利于減少干擾；

　　(3)可以節省金屬材料，占地少。

　　由上不難看出，采用聯合接地方式可以有效抑制外部高壓輸電線路的干擾。防靜電接地的接地線應串聯一個1兆歐的限流電阻,即通過限流電阻與接地裝置相連。接地電阻不是越小越好嗎？為何還要串電阻？

　　計算機接地是以接地電流易于流動為目標，要求接地電阻越小越好。計算中心的接地應盡量減少噪音引起的電位變動，同時應注意信號電路與電源電路、高電平電路與低電平電路不能使用同一共地回路。對傳輸帶寬要求較高的網絡布線，應采用隔離式屏蔽接地，以防止靜電感應產生干擾。在設計上力求簡單、經濟和實效接地如能和屏蔽有效地結合起來，將能更好地解決干擾，抑制噪音。

　　1 直流地

　　計算機機房的直流地是系統中所有邏輯電路的共同參考點，設計直流地應考慮兩個方面：

　　消除各電路電流流向一個公共地線阻抗時所產生的噪聲電壓；

　　避免受磁場和地電位差的影響，不讓其形成回路；如果接地方式或接法不妥當將會形成噪聲耦合。

　　1.1 直流地接法分類

　　計算機系統的直流地是數字電路的基準電位，不一定是大地電位，如該地線經一低阻通路接至大地，則該地線的電位可認為是大地電位，被稱為接大地。在計算機術語中人們常常把計算機設備直流地的接地形式稱為計算機的接地。從目前的接法及形式看，與大地的接法不外乎兩種：一是直流地懸浮；二是直流地接大地。

　　(1)直流地懸浮

　　直流地懸浮就是直流地不接大地，與地嚴格絕緣，要求對地電阻的大小一般在1ＭΩ以上。那么直流地為什么要懸空？因為如果數字電路的直流地與交流地接在一起，有可能引入交流電力網電壓的干擾，為了防止這種干擾需要把交流地和直流地嚴格地分開。直流地懸浮的缺點是由于交流電電網的中線一般接地（接大地）這就等于把數字電路的直流地也接大地，這樣容易形成漏電，使交流與直流兩者之間形成電流回流，還可能因直流地懸浮使這些設備帶有瞬態電壓，通過相互間連線的電容耦合去干擾鄰近設備，萬一發生交流火線與機柜相碰現象，就

　　會使機柜帶有很高的交流電壓，如果機柜無安全地，大量的靜電荷無處可去，淤積到機柜外殼上，使靜電荷越積越多，影響機器的穩定運行，遇雷雨季節而避雷設備又不完善時，會遭雷擊的危害。

　　(2)直流地接大地

　　直流地接大地就是將計算機機房中數字電路的等位地與大地相接，為了取得一定的公共電位，以減少電路的耦合，降低干擾影響，減少電氣元件的電腐蝕和因線路對地絕緣不良而產生的串音等現象，一般接地電阻應＜4Ω。直流地接大地方式克服了直流地懸空所帶來的問題，筆者建議在計算機局域網機房系統中采用直流地接大地的做法。由于直流地與機柜外殼是分開的，因此機柜外殼接大地為高頻干擾提供了低阻通路，對防止高頻干擾和防止靜電也起到一定的保護作用。

　　相關信息

　　1.2 直流地的具體接法

　　在直流地的接法上可以分為3種類型：串聯接地、并聯接地和網狀接地。

　　(1)串聯接地

　　機房中設備直流地線以串聯的方式接在直流地的銅皮上，此種接法雖然個別處電位有差異，但由于電阻非常小，所以在簡單的接地系統中應用較多。其缺點是在要求較高配置時，從防止噪聲的角度來看，因串聯接地，各串聯的電阻使得各點電位產生偏差，容易產生噪聲。

　　(2)并聯接地

　　此方法中各電路的地電位只與本電路的地電流和地線阻抗有關，各點間的電位差較平衡，可獲得較好的低頻接地，因此應用得較多。由于計算機的直流電壓較低，各機架之間的地電流不容易形成耦合，但這種連接方式需要很多根地線，布線較繁雜。

　　(3)網狀地

　　在大型機房中，對地要求相對嚴格，目前廣泛使用網狀地線作為直流地，稱為網狀地。直流網狀地是用一定截面積的銅帶在活動地板下面交叉排列成600ｍｍ×600ｍｍ的方格，其交叉點與活動地板支撐點的位置交錯排列，腳點處用錫焊焊接或壓接在一起。為了使直流網狀地和大地絕緣，在銅帶下面應墊2～3ｍｍ厚的絕緣膠皮或聚氯乙烯板等絕緣材料，要求對地電阻在10ＭΩ以上。直流網狀地系統不僅有助于更好地保證邏輯電路電位參考點的一致，而且大大提高了機器內部和外部抗干擾能力。但是網狀地系統比較龐大，施工復雜，且費用較高，因而只適用在大型計算機機房中應用。

　　2 交流工作地、安全保護地和避雷地

　　（1）交流工作地

　　在計算機系統中，除了使用直流電器設備外，還大量配備和使用交流電器設備。交流工作接地就是把計算機系統中使用交流電的設備做2次接地或經特殊設備與大地作金屬連接，其作用是確保人身和設備安全。交流工作地的實施可分為計

　　算機系統使用的交流設備和計算機系統配套的交流設備兩種情況，應各自獨立地按電器標準規定接地，以防止因絕緣損壞而發生觸電危險。

　　（2）安全保護地

　　把與電器設備帶電部分相絕緣的金屬外殼或機架同地之間做良好的接地稱為安全保護地。若機殼不接地則機殼帶有較高電位，人體接觸后就有觸電的危險，當絕緣被擊穿時，接地短路電流將沿著接地線和人體兩條通路同時流入大地。通常計算機機房使用的交流設備的機殼（如：空調機、穩頻穩壓裝置、變壓器、ＵＰＳ備份電源等設備的外殼）也應按有關電器規范進行接地處理。

　　（3）避雷地

　　防雷保護地主要是用來向大地引泄雷電流的，目的在于保護人員和建筑物的安全。防雷保護地與計算機中心建筑物采用的避雷措施有關，由于雷電流產生的電磁感應現象，造成巨大的電磁場，對計算機中心及相關設備具有極大的破壞作用，要求防雷地線裝置與所有其他電器設備之間保持足夠的距離。因此防雷保護措施是不可忽視的。在1997年夏季的一次雷雨天氣，國航內蒙古分公司因未完善避雷裝置，致使網絡癱瘓、設備損壞，造成直接經濟損失。因此建筑物避雷設施必須嚴格遵循防雷設施的規定，按標準進行施工，每年至少要檢測一次避雷接地樁的良好程度。

　　3 計算機中心的各類設備接地之間的關系

　　計算機中心的各類設備接地之間的關系實際上就是直流地與其他地間的相互關系，計算機直流地的接地電阻的大小、接法及與諸地之間的相互關系是以不同的設計要求而定的。

　　（1）直流地懸浮時與諸地的關系

　　在直流地懸浮的系統中，其他諸地可以分別接地，也可接在一起。

　　（2）直流地接大地時與諸地的關系

　　在直流地接大地系統中，由于各計算機系統的要求不同，因此其直流地與其他諸地的關系有很大的不同，大體上有以下幾種接法。

　　ａ）直流地、安全地、交流地和避雷地分別接入不同的地樁。此種接法看來似乎各地相互之間沒有關系，不產生任何影響，而且單個地樁的造價便宜，但實際上這種方法不但復雜、造價昂貴，而且諸地之間難以達到相對隔離的要求，因此易對直流系統產生沖擊，影響設備的可靠性。

　　ｂ）直流地、避雷地各自接地，安全地和交流地共用一個地樁。情況基本同ａ）。

　　ｃ）機房的直流地、交流地、安全地均各成系統，各用一根接地母線接入配電柜的中線，這種方法施工方便，可以與避雷地保持要求的距離，這是很多計算機系統中采用的接地方法。

　　ｄ）如所有地均接入避雷地，為了防止雷電壓的反擊，要求防雷接地裝置與所有電器設備之間保持足夠的距離。但是要保證滿足這一條件是困難的，特別是利用鋼筋混凝土建筑的結構以鋼筋作為防雷網時，此距離實際上是無法保證的，在這種情況下應將諸地連在一起，采用共同接地方式。為了防止雷電沖擊時接地電位的升高，共同接地的電阻最好能限制在1Ω以下。

　　ｅ）機房內諸設備的交流地、直流地和安全地共用同一地樁。把諸地特別是直流地與避雷地共用同一地樁給人們帶來極大的不安全，加之接地設施會因年久

　　失修致使接地電阻增加，從而給計算機的安全性、可靠性帶來極大的威脅。因此筆者建議不采用這種接地方法，而是采用直流地、交流地和安全地連在一起后接入同一地樁的處理方法。

　　4 在處理共地的地線時需要注意的問題

　　（1）接地電阻——共用接地地樁的接地電阻應滿足各種接地中最小接地電阻的要求。

　　（2）為防止接地系統的相互干擾，確保對建筑物的絕緣，接地母線應使用帶有絕緣外皮的屏蔽線，屏蔽套的一端應進行接地。

　　（3）直流地、交流地和安全地雖然最后都接在地樁上，但并不意味著各種地之間可以隨意連接，也應按照上述要求在其未接入同一地樁之前彼此應保持嚴格的絕緣。

　　（4）在直流地與機殼安全地分開接地的計算機設備中，因其直流地與機架嚴格絕緣，各自分別接系統地樁，但有些計算機的機殼與直流地在電器上是接在一起的，其交流設備的工作地與機殼是嚴格絕緣的。

　　5 防護靜電的有效措施——接地與屏蔽

　　靜電是引起計算機等電子設備故障的重要因素之一，主要體現在靜電聚積在計算機的機殼上，當電荷聚積的能量達到一定程度時，會給人以觸電的感覺；當靜電帶電體觸及計算機時形成對計算機的放電，有可能使邏輯元件送入錯誤信號、引起計算機運算錯誤，嚴重時還會造成程序紊亂，甚至燒毀設備。如何防止靜電帶來的危害，分析靜電對計算機設備的影響，找出靜電產生的根源，減少以致消除靜電是一個不可忽視的課題。

　　減少靜電對計算機設備的影響除采用防靜電地板和隔離墻外，一般多采用接地屏蔽的方法，其中設備的外殼接地是最基本的防靜電措施，要求計算機本身具備一套合理的接地和屏蔽系統，這樣當靜電帶電體觸及計算機機殼放電時，靜電就能通過接地導線漏泄入地而不至于引起系統運行故障，通常靜電瞬間電勢過高很容易引起接地電位的波動。其次，要盡量切斷靜電噪聲侵入音頻通道，在跳接音頻和數字線時應盡量采用屏蔽線，屏蔽線的外絕緣皮應進行良好地接地，從而泄漏掉聚集在周圍的電荷。

　　鑒于接地系統是提高計算機網絡可靠性、抑制噪音、保證機房設備安全的重要手段，因此應對計算機設備的接地認真加以對待，如果重視不夠或接地系統處理不當，將會影響計算機的穩定工作從而引發故障，甚至燒毀接口和器件，嚴重的還危及人身安全。

　　“地線”在計算機應用技術中要求越來越高，還需要我們在工作中不斷探索總結經驗

　　21種靜電接地相關術語

　　1) 地

　　任何一點的電位按慣例取為零的大地或導電物質。

　　2)接地

　　電氣連接到能提供或接受大量電荷的物體上（如在地、艦船或運載工具金屬外殼等）。

　　3）（靜電）接地

　　將金屬導體（通過接地極）與大地進行電氣上的連接，使金屬導體的電位接近大地電位的措施。

　　3)接地

　　a、直接接地或通過一個低阻抗同地相連。

　　b、通過一個具有很小或幾乎為零電阻（阻抗）的導線或其他導體與地連接。