广电机房电子设备静电放电防护探讨

苏吉焰

【摘要】静电作为常见电荷，广泛存在于日常生活之中。而鉴于广电机房中的众多电子设备都较为“娇贵”，在遭遇静电放电现象时，极有可能会导致设备宕机、数据消除等问题，甚至会造成设备障碍、功能受损、使用寿命减少等危害。因此，应高度重视并加强静电防护，切实采取有效防护举措，以减少静电影响。基于此，文章就广电机房电子设备静电放电的相应危害及其防护措施展开全面探讨，以供借鉴参考。

【关键词】广电机房;电子设备;静电放电防护

中图分类号：TN92                            文献标识码：A                              DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.23.030

1. 静电放电机理与危害

1.1 静电放电机理

静电是一种呈现静止状态的电荷，当携带静电的物体触碰接地或者与其电位有差距的物体时，会出现电荷转移现象，即静电放电。在广播电视机房中，各种电子设备较多，电子设备自身是带电体，当其场强比周边绝缘击穿场强还要大时，会造成带电体的静电荷部分或整体消失，此时可能会出现高电压、强电场、放电电弧，还可能会产生强烈的电磁辐射。

电晕放电，属于带电体尖端位置附近的放电，放电发生时通常会伴有一定的蓝光和轻咔声，不易被发现。

刷形放电，在绝缘体一边有多条火花的击穿放电，且通常会伴有一定的声光，此种形式的放电发生时，还有可能会引燃其他可燃物。

火花放电，火花较为集中的击穿放电，发生时会伴有较亮的闪光或短促的爆裂声，容易引燃其他可燃物。

雷形放电，悬浮粒子产生的放电，声光较为明显，非常容易引燃其他可燃物。

1.2 静电放电危害

静电放电危害方式较多，并通过多种途径对机房电子设备造成影响，主要有以下几种：

处于电子设备表面的静电具有强度较高的电场，受电压差影响，可以超过1kV。这种静电场对CRT监控设备有着较为严重的影响，如干扰电子束正常运行，造成图像发生变形紊乱。

静电放电时会同时产生干扰脉冲、电磁波，这些会引起电子设备的信号辐射噪声，即静电噪声。这类噪声处于MHz或GHz范围的频率，能覆盖和影响电视的工作信号频段，同时还影响网络数据传输、信号接入，造成机房电脑、播控等敏感电子设备宕机受损。

静电放电产生的电磁场在辐射作用下，可能会耦合到信号线中，再导入电子设备内部，造成设备电路电平出现翻转、误操作以及信息漏失等现象。静电放电时，其宽广的频谱导致出现极为离散的频点，甚至可能会进入窄带电路，容易与电子设备的薄弱点产生耦合，造成影响。

静电放电时会产生电流，并在导体上形成电压脉冲，通过信号线和电子设备器件的连线，传导至各个元器件中，进而可能击穿MOS器件栅极和输入口PN结，锁死CMOS电路，熔毁设备焊接线和钝化层，损坏晶体管。若静电放电量较小时，虽然无明显破坏电子设备的元器件，但在内部可能会出现轻微损伤，随着放电次数变多，这种损伤会逐步累加，直至工作性能丧失、设备完全损毁。

静电感应会逐渐积累产生高压静电荷，而电子设备中含有很多集成电路、晶体管，其中MOSFET栅极和其他的绝缘电阻≥10Ω，在高压净电荷作用下，容易损坏，造成短路，甚至引起器件起火。此外，播放监控電子设备一般为阴极射线管，其外部的静电场累计≥1000V，在静电场作用下，电子束受到严重干扰，会造成图像播放混乱。

静电自身有吸附作用，电子设备上携带静电会吸附较多灰尘，影响其散热效果和屏蔽功能，久而久之还会影响设备内部储存器件的使用寿命。对于敏感性储存器件，如磁头、磁带、硬盘等，还可能造成储存、读取障碍，造成信号不稳、数据丢失、介质损毁。

静电也会对人体造成一定的损伤，在触摸、操作电子设备时，如有静电会对人体造成触电感觉，虽然电流不大，但长久下来，会造成人的精神紧张、身体疲惫，干扰正常工作秩序。

2. 静电放电防护措施

2.1 隔离措施

隔离是有效防护的静电放电危害的一种方式，其功能是将管理端口前移，将静电隔离，并从工作环境、机房设计、设备布置等方面进行有效隔离：

工作环境。使用绝缘介质，如PVC、ABS等材质的塑料，将容易产生静电的设备、重要的设备隔离开，以抵挡具有kV的静电电压。另外，铺设防静电地板，导静电地面的性能要长期稳定有效，敷设的导电胶要均匀牢固，体积电阻率控制在1×107～1×1010Ω/cm，不易积累灰尘。

机房设计。机架要结合电子设备外形、款式、结构进行设计，涉及的电路要避开安装孔、接缝及通风口等位置，防止工作人员直接触碰，且隔离的距离应≥20mm;

设备布置。操作面板上的开关、按键、调节柄选择塑料材质，安装同样材料的防尘膜、防尘罩进行保护。临近电子设备机箱的接缝、散热器改装成“∩”形状，一些边角也改成同样形状，避免直接产生静电。电子设备与设备之间尽量保持一定距离，较容易产生静电或者导电部位要和外壳之间保持一定距离，防止电磁场对电子设备部件造成影响。

2.2 屏蔽措施

屏蔽是有效防护静电的第二种方式，其功能是防止静电放电的大电流冲击电子设备的内部电路，而造成设备损毁。静电放电时，会有电流迅速冲击金属外壳，大约1-2μs即会造成金属外壳的电位高出很多，然后在静电电荷释放后，迅速降低，这一升一降会出现次静电放电冲击，如果仅仅靠屏蔽措施防护是不够的，需要配合接地措施。如果一些带有敏感器件的电子设备，其外壳没有接地，机箱需具有≥20kV电压的抗击穿能力;如若外壳接地，机箱需具有≥1.5kV电压的抗击穿能力，这样可以有效减少二次电弧，同时，其放电路径>2.2mm。通过屏蔽措施进行有效阻隔，在保持机箱导电效果的同时，最大限度将静电干扰阻隔起来。

2.3 接地措施

防护静电的有效方式还有搭接和接地，其中，搭接是将两种或两种以上的物体采用机械或化学的方式固定连接起来，使物体之间绝缘的导体产生导电性连接，形成电流流动顺畅的低阻路，将压差降低至最小。接地是将各类导体、防静电物品与地面连接，遇到静电电流时，能将积累的电荷泄排，减少静电电流对电子设备的损伤。接地地线可以有效减少静电干扰，降低静电电流的密度和阻抗，通常按照工作性能分为工作地线、保护地线以及避雷地线三种。在广电机房中，输入、输出地线都要分别进行接地，间距应≥3m，注意接地电阻的数值，其中工作地线电阻不能超过各个单线输入阻抗的并联值5%，避雷地线电阻应<4Ω。根据实际，可以增设一些措施，进一步保障接地效果，具体包括：

（1）对于预计有静电电流通过的位置采取多点接地，没有静电电流通过的位置可以采取单点接地。（2）将电子设备机械的金属外壳部分，与金属机架一起连接进行接地。（3）电缆线、连接器以及金属开关等和机箱保持连接，并靠近机箱的接地点。（4）机箱内的信号线通过连接线接入，且要共模滤波，与机箱接地点保持一致。（5）电子设备机箱的接地地线应粗且短，以确保能够快速引导电流，地线长宽比应尽量不超过5：1。（6）搭接方式要牢靠，并注意搭接材料的电化学性能及搭接位置的清洁性，不能有其他杂质附着，且在绞接部位需补充搭接。（7）电子设备内部电路要么与外壳共同接地，要么与内部电路进行隔离，防止互相影响。总而言之，接地主要功能是将静电电流疏导出一条低阻抗的通道，防止静电对电子设备产生干扰。

2.4 环境措施

环境的温度、湿度发生变化，都会导致物体内外部及周边的介质电导率发生变化，当出现静电电荷时，导电的快慢程度不同，物体的带电量也会不同。一般情况下，相对湿度>80%，所有物体的静电电量都不大;湿度<30%且温度较低时，物体的静电量会增加很大。如图1所示，当相对湿度>40%时，静电带电压急速下降，且湿度40%～70%之间处于较好的状态，因此，在条件允许的情况下，广电机房要保持一定的湿度，以有效释放空气中各类游离电荷，减少电荷浓度，避免静电对电子设备的影响。考虑到机房设备的性能，湿度不宜超过60%，以免损坏设备，降低设备使用寿命。机房的温度保持在18℃～27℃，可以通过水银温度计进行测量。湿度可以通过放置加湿器方式，过于干燥时，进行补水增湿，过于潮湿时再干燥除湿，进而将机房内温湿度控制在较好的状态。

3. 结语

广电机房作为广电体系的核心之一，也是各项数据输入与传输的密集区域，其电子设备均是精密度高且关联度高的仪器。因此，对于广电机房的静电放电防护应多方面考虑，结合现有工作环境与场地，提前规划，该加固的地方加固，该扩容的地方扩容，统筹运用隔离、屏蔽、接地、搭接等多种防护措施，加强工作人员安全培训与教育，以此才可有效防范静电放电现象，保证设备得以安全、稳定运行。

参考文献：

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