电气设备的接地与安全

侯云强 张洁

【摘要】    根据电气设备接地分类，以一则网络中断故障举例，分析了该次故障的原因，提供了排查故障的思路，说明电气设备接地安全的重要性，以飨读者。

【关键词】    接地分类    接地安全

一、电气设备接地分类

所谓接地，就是电气设备的任何部分与土壤间作良好的连接，电气设备按接地的作用可分为工作接地、保护接地、过压保护接地、防静电接地、屏蔽接地、信号地等多种：

1.保护接地。保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全而设置的保护装置，它有接地与接零两种方式。按电力规定，凡采用三相四线供电的系统，由于中性线接地，所以应采用接零方式，而把设备的金属外壳通过导体接至零线上，而不允许将设备外壳直接接地。这在信息化机房中的电源开关设备，中央空调机、传输设备等大耗电设备中尤为常见。在规划设计时，应从地网中引出接地母线至各设备上，再将机器外壳用导体连至接地母线上。值得指出的是：接地线应接在设备的接地专用端子上，另一端最好使用焊接。

2.屏蔽地。为防止电磁感应而对视、音频线的屏蔽金属外皮、电子设备的金属外壳、屏蔽罩、建筑物的金属屏蔽网（如测灵敏度、选择性等指标的屏蔽室）进行接地的一种防护措施。在所有接地中，屏蔽地最复杂，有种说不清，道不明的感觉。因为屏蔽本身既可防外界干扰，又可能通过它对外界构成干扰，而在设备内各元器件之间也须防电磁干扰，如大家熟知的中周外壳、电子管屏蔽罩就是例子。屏蔽不良、接地不当会引起干扰，这些干扰主要有：交流干扰：这主要由交流电源引起。高频干扰：这类干扰来自各类无线发射台的变频或超变频信号，它们窜入电子设备后在机内得到非正常解调而形成声频干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。可将设备外壳与PE线连接;导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接;室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。

3.信号地。各种电子电路，都有一个基准电位点，这个基准电位点就是信号地。它的作用是保证电路有一个统一的基准电位，不至于浮动而引起信号误差。信号地的连接是：同一设备的信号输入端地与信号输出端地不能联在一起，而应分开;前级（设备）的输出地只有与后级（设备）的输入地相连。否则，信号可能通过地线形成反馈，引起信号的浮动。这在设备的测试中，信号地的连接尤其要引起注意。不然就会造成测试结果的不准确。

4.工作接地。在正常或事故状态下，为了保证电气设备可靠运行，而将电力系统中某一点进行接地，无论是直接接地或经特殊装置接地均称工作接地。

总而言之，无论是接地和接零，其目的不外乎有两个：一是电气设备在任何范围内，它的金属外壳及其靠近它的金属结构都始终保持低电位，以防触电危险，确保人身安全。二是提供可靠的电气通路。就是在接地短路电流通过时也不会有火花或其它明显的过热现象，以避免易燃物质或气体引燃，造成火灾危险。

二、网络中断故障分析

随着智能化建筑的增多以及电气設备性能的提高，楼宇系统对电气接地可靠性的要求也越来越高，在楼宇建筑中，电气接地技术在电气系统中起着保护设施和人身安全的重要作用，因此接地设施的可靠性，将直接影响整个楼宇系统的安全运行。下面以一则网络中断故障，说明接地安全的重要性。

2021年2月3日，我们正在达州市进行数字信息化巡检运维，接到某单位电话：企业网络全部中断。我们立即赶往该单位，一进该单位机房，就闻到一股刺鼻的焦臭味，检查中发现有三台华为S5720交换机已被烧坏，此次故障造成直接经济损失数万余元，我们拆开被烧坏的交换机，如下图。

我们在细致的检查中看到，三台交换机分别是不同端口被烧毁。

是什么原因引起的交换机端口被烧毁呢？

我检查三台交换机的供电情况：该单位机房通信设备都是UPS供电，220伏非常的稳定，而且查看这三台交换机的电源部分，元器件工作都正常，故障原因不在供电上面，既然端口被烧毁，接在交换机端口上的是网线，那就应该是由网线引入了高电压引起。我用万用表逐根检查接在该三台交换机上的网线，竟然发现有5根网线有110伏左右电压，其余网线有的有3至95伏左右电压，网线引入高电压导致交换机端口被烧毁。经过仔细询问得知，该单位办公楼为租用原先的老式楼房，整栋楼房都没有接地，我们找到网线上有110伏左右电压的5台台式电脑，发现都是新款的小机箱型的台式主机，紧凑型小机箱台式主机，由于工艺上的原因，散热和电磁屏蔽都相对较差，我用万用表测量，机箱上有110伏左右电压，为验证该次故障的原因是没有接地引起，我们让该单位技术人员拿来接地线，把电脑机箱搭接在金属水管上，让电脑机箱外壳接地，再用万用表测量机箱，110伏左右的电压消失了，网线上的电压也消失了。

该单位人员根据我们的建议，在征得领导同意后，立即对办公楼进行接地整改，消除了没有接地的安全隐患，现在即使在极端的雷暴天气，该单位的信息化设备仍然可以安全平稳的运行。

三、结束语

接地和接零是电气防火、安全技术重要的研究内容。美国加利福尼亚州编辑的工业电气事故统计资料指出，可靠的接地设施能够消除人身事故;火灾保险公司在总结工业经验时也指出，工业设施中大约有15%的火灾起源于电气系统，而采用更可靠的接地装置便能有效地减少火灾危险。

在建筑物电气系统中，各电气设备接地的可靠性占有极其重要的地位，它直接关乎楼宇电气系统的安全与平稳运行，就像在该案例中，正常情况下台式电脑不接地线，机箱外壳有的也会带电，并且带电的电压最高可以达到110V左右，虽然电流很小不会对人产生较大威胁，但对于主板以及插在主板上的外部设备来说是很危险的，很可能烧毁元件。正规的配电线路，三孔插座的最上面一脚已经接地了，无需重复接地，但目前由于很多房屋配电系统偷工减料，地线并未真正连接，这时就需要额外接地，比如将机箱外壳用导线与接地体或金属自来水管连接等等，确保线路、设备、人身安全。

侯云强  西南油气田公司通信与信息技术中心重庆总站高级技师  13896283976

张洁    西南油气田公司通信与信息技术中心重庆总站工程师    13983705083