科技论坛 民营科技２０１３年第７期 电气设备的接地技术研究 程强 陈瑛霞 （１、石家庄市公安消防支队通信科，河北石家庄０５００００；２、中国移动通信集团河北有限公司石家庄分公司，河北石家庄０５００００） 摘要：对电气设备及其相关系统的接地概念进行了阐述，详细分析了设备的接地型式，对接地型式的选择及需要注意的问题进 行了分析。 关键词：电气设备；接地概念；接地形式 线）或保护中性线（ＰＥＮ）与低压配电系统的接地点（即中性 ）进行直 接的电气连接。）。其接地型式一般有以下几种： 凡是电气设备或设施的任何部位（不论它带电或不带电）人为地 或自然地与零电位的“地”相连通，便称为“接地”。 接地是电气设备安全的核心技术。但电气设备的接地并不是孤 立的，它和电气设备的网管系统的接地，电气设备的供电系统的接地， 电气机房的接地，电气线路的接地等是彼此关联的 。因此，必须用系 系统的接地一般可以区分为工作接地和保护接地，保护接地又可以分 为“接地”和“接零”两种（这里“接地”具体指受电设备的外露可导电部 分对地直接的电气连接；而“接零”指外露可导电部分通过保护线（ＰＥ 统的观念来全面认识电气设备的接地。 １接地的型式鳓 １．１通信设备的接地型式。１）当接地引线长度小于波长二十分之一， 频率在１ＭＨＺ以下时，一般采用辐射式（星形）接地系统。这种接地系 统是将电子设备的信号地、功率地、保护地分开，用绝缘接地引线分别 先接到电源室总接地端子（板）上，再引至接地体，又叫“一点接地系 统”或“单点接地系统”，多用于低频电子设备的接地。２）当接地引线长 度大于波长二十分之一，频率在１０ＭＨｚ以上时，一般采用环状（网形） 接地系统。这种接地系统是将电子设备的信号地、功率地、保护地都接 在—个公用的环状（网形）接地母线上，再引至接地体，又叫“多点接地 系统”，适用于高频电子设备的接地。３）当接地引线长度等于波长二十 分之一，频率在１ＭＨｚ到１０ＭＨｚ之间时，可以采用混合式接地系统。 辐射式（星形）接地系统与环状（网形）接地系统相结合的接地系统称 为混合式接地系统。这种接地型式的采用是辐射式接地引线将电子设 备的信号地、功率地、保护地分开，在机壳或机架上汇接一点，然后再 把若干设备的汇接点接至公用的环状（网形）接地母线上，再引至接地 体。多用于电子仪表等的接地。 １．２计算机设备的接地型式。以计算机设备为主的现代通信设备的 网管系统自成体系，因此计算机设备的接地与通信设备的接地密切相 关。计算机设备一般有三种接地：逻辑地、功率地、保护地。根据需要， 有可能还包括重复接地、屏蔽接地、防静电接地等，这时它们可以和保 护地统称安全地。计算机设备的接地型式实际上是逻辑地与其它地的 关系，—般有四种型式。 １）直流地悬浮接地系统。直流地悬浮就是直流地不接大地，与地 严格绝缘，要求对地电阻的大小一般在１ＭＯ以上。采用直流地悬空 的理论依据是：可以避免地磁场及地电位差的影响，不使其形成回路 而造成噪声耦合；同时逻辑地与交流功率地分开，可以避免交流电网 的干扰以及仪器仪表、检修工具等漏电进入计算机造成的干扰。２）交 直流接地系统。这种接地系统是把逻辑地与直流功率地合接在一起， 接在单独接地网上（即将计算机的直流地用编织铜线或多股铜线连接 成地网，再用接地线引出机房外，焊接到单独的接地体上，有称分支式 直流工作地布局）；交流功率地和保护地合接在一起，接到单独的接地 网及接地体上，或交流功率地通过电容器与逻辑地、直流功率地联接 在一起，接在单独的接地网及接地体上。这两种作法都可以避免交流 电网的干扰。３）一点接地系统。这种接地系统是将逻辑地、功率地、保 护地分开，相互绝缘并分别与（地板下）铜排网或格栅均压网相联，然 后通过同一点（如电源室总接地端子板上）再接到接地体上。这种接地 系统的优点是通过铜排网或格栅均压网来使逻辑地有一个统一的相 对稳定的基准电位（零电位），减少了相互干扰，同时静电荷得到了泄 漏。４）联合接地系统。这种接地系统是将逻辑地、功率地、保护地均接 到机柜内专用接地端子上，然后通过保护地或交流功率地的接地引线 接地。这种接地系统的优点是安装简单，只需将符合要求的接地引线 接到接地端子上即可。 １．３配电系统的接地型式。通信设备由低压配电系统直接或间接供 电，其接地安全与低压配电系统的接地型式往往密切相关。低压配电 １）ＴＮ系统：电源端有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分 通过保护线（ＰＥ线）或保护中性线（ＰＥＮ）与电源端的接地点相连接， 且必须将能同时触及的所有受电设备的外露可导电部分接至同一接 地装置上。２）ＩＴ系统：电源端的带电部分与大地无直接连接（或有一点 经足够大的阻抗接地），而受电设备的外露可导电部分可以通过保护 线接至接地极。也称为“不接地系统”。 在ＩＴ系统中的任何带电部分（包括中性线）严禁直接接地；系统 中的电源系统对地应保持良好的绝缘水平。 １．４通信机房的接地型式。通信机房的接地是为通信设备及其相关 设备的接地服务，主要是提供基准电位参考点并确保设备的安全运 行。常见的接地型式有以下两种： １）一点接地系统：即所有要接地的设备接地线都绝缘地接到—个 单独的接地汇集点上，从而为所有设备提供一个公共参考点，不受地 电流和电位差的影响；同时将设备的电容、电阻、电感、变压器等元件 和机壳之间在机壳上进行一点接地，以便使杂散电容短路，保持元件 底板或外壳与机壳的等电位。这个接地汇集点一般是总接地端子板， 它向外用绝缘接地引线与机房外的接地体或闭合环形接地网连接，向 内用绝缘接地引线与机房内的接地端子板或接地母线连接，再从接地 端子板或接地母线引出绝缘接地线与设备的机壳或机架内的接地螺 栓连接。单个机房等情况时往往省去接地端子板或接地母线这个环 节；同一楼层有多个机房时，必须在楼层增设楼层接地排这个环节（供 同一楼层内的所有设备的绝缘机架及共用的电源设备使用，且交流电 缆金属外皮或金属管道也必须通过接地排接地后再进入机房）。２）共 用接地系统：即将不同设备和不同接地点的接地线，在较多点互相连 接起来，形成—个等电位面，不致产生较大电位差，减少通信回路干扰 并防止雷电等过电压反击。现在多层建筑一般利用钢筋作为避雷引下 线，若想将建筑物的防雷接地系统与通信设备等的接地系统从电气上 真正分开，两接地体必须保持２０ｍ以上（在单根接地极时，距接地极 ２０ｍ处才可近似看成零电位）目设备极其有电气连系的各中线缆、金 属管道等也必须与钢筋等保持一定距离绝缘，以防雷电反击、闪击、电 位差干扰等。这实际上难以做到，经济上也不合算。而采用共用接地系 统则可以避免这些隋况。即使有外来干涉干扰，其参考电平也会跟着 浮动。 ’ 共用接地系统一般是建筑物的主钢筋互相焊接成一个法拉第 笼，在建筑物顶敷设闭合避雷带（网），在建筑物外敷设闭合环形接地 网，在楼层敷设闭合均压网，在机房内敷设环形接地母线，上述带、网、 线、主钢筋之间应多 且均匀分布连接。机房内设备的各种接地，电缆 金属外皮、金属管道、金属结构等都要与环形接地母线多点且均匀分 布连接。 １．５通信线路的接地型式。通信线路（一般分为信息线路和供电线 路，供电线路包括低压交流线路和直流线路两种）的接地主要是防雷、 防静电、防电磁干扰、防强电误碰等，全长地埋电缆还要防腐蚀，有的 线路还要提供零电位。即有防雷接地、防静电接地、屏蔽接地、保护接 地，及防腐蚀接地、工作接地等。其接地型式单一，即将电缆金属外皮 或屏蔽层两端接地且每隔一定长度接地；架空电缆进入通信站（通信 民营科技２０１３年第７期 科技论坛 机房等）前还要入地直埋一定长度和深度并两端接地；线路的其它设 对地故障电压蔓延和相线对地短路引起的中性点电位升高或位移等 ＴＮ－Ｃ．ｓ系统电源结构简单，又保证一定的安全水平（建筑物 施（如电杆、钢绞线、分线箱、接头盒等）也要接地等。具体作法详见有 问题。４）内的ＰＥ线消除了电源线路的ＰＥＮ线上的电压降），也可以用于通信 关规程。 设备等电子设备。５） ＩＴ系统内，由于设备的外露可导电部分采用单独 ２接地型式的选择及注意问题 和电源的接地在电气上没有联系，避免了故障电压会 无论采用哪种接地型式，接地引线长度等于四分之一及其奇数 的接地体接地，也适用于对接地要求较高的通信设备的供电。 倍的情况应避开。电子设备接地电阻值除另有规定外，一般不宜大于 沿ＰＥＮ线串击的危险；也会因装置的正常泄漏电流引起微量电位 ４Ｑ并采用一点接地方式。电子设备接地宜与防雷接地系统共用接地 因为即使采用ＴＮ—Ｓ系统，体，但此时接地电阻值不宜大于１Ｑ；若与防雷接地系统分开，两接地 变化，影响电子电路的正常工作，而ｒＩＴｒ系统因其和电源的接地在电 气上无联系，因而不会发生这类问题。但ＴＴ系统绝缘损坏时短路故 系统的距离不宜小于２０ｍ。 为防止干扰，使计算机系统稳定可靠地工作，无论计算机直流地 障电流小，必须用较灵敏的漏电保护装置和较小的接地电阻（不大于 才能确保设备安全。６）当专用变压器位于通信设备所在建筑物院 采用何种接地型式，其接地线在机房内不允许于交流工作接地线相短 ｌｎ）只能采用ＴＮ＿ｓ系统供电；无论是采用 ｒｒ系统还 接或混接，也不允许与交流线路紧贴或近距离平行敷设。另外，计算机 内或建筑物内等时，通信设备及相关系统都不得采用中性线 设备的三种接地的接地电阻一般要求均不大于４０；三种接地装置可 是ＴＮ．ｓ系统哪种接地型式，以分开设置，但此时彼此之间的距离不宜小于２０ｍ。通常ｌ青况下，计算 （Ｎ）作为保护线且中性线（Ｎ）必须采用绝缘导线。 点接地要求机房内的所有设备及其接地线都必须与建筑钢 机设备的接地不宜采用悬浮接地系统，而采用联合接地系统，其接地 系统的接地电阻应以诸种接地装置中最小—种接地电阻值为依据。若 筋、电缆管道、其它金属结构或管道等保持绝缘。＿点接地还要求直流 地及直流功率地的接地装置与交流工作地及防雷地的接地装置分设。 与防雷接地系统共用，接地电阻缸应不大于１Ｑ。 则合设 同—低压配电系统中，不宜同时采用两种接地型式。但当全部采 但当机房所在建筑物利用钢筋等金属构件作为防雷引下线时，或当设备不易作到与站内各种金属构件绝缘时，也应合设 用ＴＮ系统确有困难时，也可部分采用ＴＴ系统；但采用ＴＴ系统供电 接地装置；一部分均应装设能自动切除节电故障的装置（包括漏电电流动作保护装 置）或经由隔离变压器供电。在选择低压配电系统的接地型式时，应根 据其安全保护所具备的条件及所供电的通信设备的实际睛况来确定： １）ＩＴ系统一般用于有特殊安全要求的场合如井下，纺织车间等， 通信设备一般不采用ＩＴ系统这种接地型式。２）ＴＮ－－Ｃ系统因其中ｌ生线 （Ｎ）与保护线（ＰＥ线）合为ＰＥＮ线，具有简单、经济的优点，但ＰＥＮ线 带有电位（运行中的ＰＥＮ线不仅要通过正常负荷电流，有时尚有三次 谐波电流通过），可能产生杂音干扰，通信设备等电子设备不宜采用； 另外，当ＰＥＮ线断线或相线对地短路等事故发生时，故障电压会沿 ＰＥＮ线串击，从而使事故范围扩大。３）ＴＮ＿ｓ系统，ＰＥ线不通过正常负 荷电流，避免了交流电网的干扰，可以用于通信设备等电子设备；绝缘 损坏时短路故障电流大，易使保护装置动作来切除故障。但不能解决 接地装置。上述各种地的绝缘接地线可以在总接地端子板处或建筑物 外闭合环形接地网处联接在一起。一点接地系统抗交流电网干扰及地 电位干扰能力较强，但实施比较困难。现在通信机房一般采用共用接 地系统。 结束语：通过电气设备接地技术的分析，在实际工程中做到正确 地选择接地型式，对需要注意的问题要进行合理的分析，在此基础上 对接地的具体做法进行科学施工，从而提升设备的电气安全。 参考文献 『１１傅洪畴．低压电气安 Ｍ１．北京：中国标准出版社，１９９４． ｆ２］叶佩生．计算机机房环境技术 ．北京：人民邮电出版社，１９９９． Ｉ３ｌ ＧＢ ５００５７—９４建筑物防雷设计规范 １９９４． ｆ４１ ＪＧＪ１６—２００８民用建筑电气设计规范『Ｓ］２００８． （上接３页）行，膜污染状况可通过跨膜压差（ＴＭＰ）的变化来间接表 示，确定了粉活性炭的最佳投量后，采用ＰＡＣ￣Ｉ滤处理工艺对跨膜压 差的影响进行了研究比较了单独超滤和ＰＡＣ－ＵＦ组合工艺在过滤周 期内ＴＭＰ的增长趋势，如图３所示。从图中可以看出，粉末活性炭投 加与否会对跨膜压差有显著的影响。当投入２０ｍｇ／Ｌ的粉末活性炭后， 并没有加重膜污染，反而使跨膜压差的增长趋势相对与单独超滤过程 相比非常缓慢，这表明ＰＡＣ和超滤联用工艺是延缓膜污染的一种有 效的方法，这种方法可使膜系统在较长时间在相对较低的跨膜压差下 对ｕＶ 和ＣＯＤ￣，去除 ２ｓ 率增加，可以很好的延缓 膜污染。考虑到经济因 ： 素，确定组合工艺ＰＡＣ 量：。 的最优投量为２０ｍｇ｛Ｌ。３） ＰＡＣ－ＵＦ工艺对跨模压 ：： 差的增长有一定的控制 ∞ ２２ ＾４ 作用，对大分子有机物有 运行，可以很大程度上延长了膜的化学清洗周期，从而延长了膜的使 很好的去除效果，对消毒 用寿命，节约了制水的成本。 时删ｔ ｈ） 副产物前体物所代表的 类小分子物质也有明 图４投加粉末活性炭对超滤膜跨膜压差 增长的影响 显的去除。 一Ｉ２ ｉ 参考文献 【１］黄福昌，詹健超滤膜的过懑陛能影响及其应用研究进展加－江西化 ’工．２００９（４）：２３～２６． ［２］范茂军，等．ＰＡＣ／超滤组合工艺处理常规工艺出水的中试研究『Ｊ１．中 国给水排水，２００７（１７）：８４—８６． 『３］杨艳玲，等．粉末炭一超滤＿ｚ－Ｅ出水氯和氯胺消毒安全｝生评价 华 中科技大学学报（自然科学版），２０１１（１２）：１１５—１１８． Ｃ０ＤＭｎ ［４］齐鲁，等．浸没式超滤膜净化松花江水的集成工艺叽沈阳建筑大学 ３结论 学报（自然科学版），２０１ ｌ（１）：１ １９—１２４． １）ＰＡＣ－ＵＦ组合工艺对浊度具有很好的去除效果，投加ＰＡＣ并没 【５Ｊ潘若平，等．粉末活性炭一超滤膜组合工艺处理微污染原水试验研 有明显提高超滤膜对浊度的去除。２）随着ＰＡＣ投加量的增加，超滤膜 究叨．水处理技术，２０１０（８）：１０４—１０７． 图３不同粉末活性炭投加量对有机物的去除：（１）ＵＶ２５４，（２）
