电子精密仪器接地系统研究

李秀¹，高伟杰²

（1.中核第四研究设计工程有限公司，河北 石家庄 050021；2.北方工程设计研究院有限公司，河北 石家庄 050000）

接地系统在电子精密仪器设备运行中，能够避免过量输出电力导致的电子精密仪器被击穿的危害。在接地的过程中，应该严格按照接地的原则，根据电子精密仪器运行的工作环节，将应用接地系统的形式明确，无论是管理措施，还是事后核检措施等都要一并做好，整体的工程建设，对于电力网络系统中电子精密仪器运行的需求能够满足，从而保障电力企业电子精密仪器设备的正常运行。

1 电子精密仪器接地的概念和目的

1.1 电子精密仪器接地概念

电子精密仪器接地，电子精密仪器金属外壳与大地接触，形成良好连接。直接接触大地的金属外壳通常称为接地体。接地体主要包括2种：自然接地体和人工接地体。

（1）自然接地体，就是建筑物中钢筋基础以及金属管道和金属物等直接连接大地的接地体。

（2）人工接地体，就是将专门接地用的金属物安装到电子精密仪器设备上。

1.2 电子精密仪器接地的目的

电子精密仪器接地的主要目的，就是既要保护电子精密仪器和工作人员的安全，又要对外界的干扰进行抵御。电子精密仪器的金属外壳直接连接大地，能够将通路提供给电子精密仪器中流出的静电电荷，以防仪器内部的静电累积形成；电子精密仪器系统性基准连接大地，具有抵抗干扰的重要作用。

2 电子精密仪器接地系统的类型

2.1 保护接地

为了使工作人员安全得到保证，电子精密仪器金属外壳与接地体的良好连接必须形成，也就是保护接地。当电压太高或者机械操作损坏了电子精密仪器外层绝缘体时，沿着金属导体电子精密仪器中的电流就会流入大地，流出的电流导致金属外壳与大地之间的电压变为零，能够避免电击事故发生，从而使工作人员安全得到保障。电子精密仪器保护接地主要包括2种：

（1）在邻近接地网中接入电子精密仪器的保护地线。

（2）运用配电系统性保护导体实行接地保护。若同时应用两种保护接地方式，就是重复保护接地，该方式能够加强保护电子精密仪器。

2.2 屏蔽接地

为了防止外界电磁对电子精密仪器的干扰，而导致电子精密仪器无法正常运用，需要对电子精密仪器进行屏蔽接地。屏蔽接地包括2种方式：交变电场屏蔽和静电屏蔽。

（1）交变电场屏蔽，就是将金属屏蔽体设置在电路与干扰源之间，不但能够使交变电场干扰电路减少，而且电路正常工作也能够得到保证。

（2）静电屏蔽，主要运用无破损金属屏蔽全部包围导体，致使等量于导体的同种电荷和异种电荷，金属屏蔽的外侧和体内都带有接地屏蔽体，屏蔽体外侧电荷便会流入大地，而屏蔽体外侧的电场便没有了，也就如同屏蔽了导体。

2.3 防雷接地

电子精密仪器设备遇到雷击时，因为自身有电流通过，并且保护措施欠缺，容易遭到损坏，所以，为了防止雷击损坏电子精密仪器，应该将过压保护接地安装到电子精密仪器上，例如，电涌保护器设置到电子精密设备电源进线侧、建筑物上设置避雷针接等。

2.4 工作接地

电子精密仪器设备不同，工作需求也有所不同，电子精密仪器中某一部分接地，就是工作接地。工作接地的目的，就是能够使电路系统的稳定性得到保证，以防突然低压系统从高压变成低压，而危害到电子精密仪器设备。

2.5 防静电接地

电子精密仪器的内部结构非常精密，在静电作用下，很容易损坏静电敏感元件，为了防止静电损害电子精密仪器而实行的接地，就是防静电接地。为了避免静电的损害，电子精密仪器的接地必须达到3点以上，电子精密仪器距离埋置地线点应该达到20m以上。

3 电子精密仪器运行中存在的问题

3.1 静电问题

众所周知，摩擦会起静电，但是在电子精密仪器运行的过程中，通常静电问题会产生很大的负面影响。静电放电的一瞬间，不但电流会流经，而且附近线路和设备也会受到干扰，同时静电产生电流，电子精密仪器损坏和电位变动等相关问题也会引起。

科学技术快速地发展，半导体元件也在向集成化和高密度的方向发展，静电问题也越来越严重，通常静电电流能够击穿MOS电路，造成电子精密仪器运行错误产生和受控器件误动等现象出现，这些问题的影响率和程度等也有所不同，致使有关工作人员很难排查和寻找相关问题，使留存问题很大程度地影响了电子精密仪器运行的质量。并且因为手机和计算机等一些电子精密仪器自身也具有控制和储存功能，导致静电过高，运行出错和丢失数据以及控制失灵等相关问题也会出现，从而使电子精密仪器的使用和运行受到严重的影响。

此外，通常引起静电问题产生的原因比较多，例如，座位与衣服摩擦、鞋底与地毯摩擦等都会导致人体带有静电，当人体接触到电子精密仪器控制面板时，自身带有的静电有可能会对电子精密仪器放电，导致静电问题产生。接地系统静电感应的结构框图，如图1。

图1 接地系统静电感应的结构框图

3.2 电磁干扰

对于一个城市而言，当代电力能源是城市能够正常运行至关重要的基础能源，但是，在电力企业中，供电能力不断地提高，电磁干扰也更加严重。所以，为了使电子精密仪器能够稳定运行，正常供电，许多电力企业中的工作人员都会日常查看电子精密仪器。但是，在电子精密仪器干扰比较强的环境中工作，不但工作人员察看安全和健康会受到影响，而且还会影响工作人员检测的准确性。

另外，严重电子干扰对于监控系统和保护装置以及检测装置等都具有负面的影响，致使保护人机一体化工作产生问题。获得了保护装置错误的信息，开关误跳闸等一些功能紊乱情况就会出现，使电子精密仪器正常的运行受到严重的影响，很大程度上也影响了现时代电力生活的稳定。主要原因就是电子干扰问题形成的原因比较繁杂，例如，电力精密仪器运行的过程中，截流导线导致电磁干扰和对周围磁场的干扰，并且雷电问题对其也会有干扰，雷电流经相关仪器和线路以及雷电直击电子精密仪器，电子精密仪器正常的运行都会受到严重的影响；还有一些低频干扰和静电干扰等相关问题，电磁场干扰的现象也经常会出现。

4 接地系统在电子精密仪器运行中的实施与应用

4.1 接地系统在电子精密仪器运行中实施

现在，许多电力供应系统都是应用三相四线制，该类系统运行的过程中，中性线连接大地，表示保护接零为该类接地的形式。在电力网络中，精密仪器中性点不需要总线的转接，就能够直接接地处理，而内部电子精密仪器需要设置保护接零。电子精密仪器运行的过程中，可以将电子精密仪器的金属导体外壳连接接地零线，电力精密仪器一旦有过压电流现象出现，由于金属外壳已连接接地零线，可以将该回路看作单相电路短路的状态，短时间内电流有瞬增趋势出现，承接电子精密仪器的继电保护装置就会自动出现反应，电源迅速切断，将整个带电系统与继电保护装置内的组件隔离开，这时金属外壳的任何电性都不会带有。但是，电子精密仪器运行中实施接地系统时，承接电子精密仪器运行的电源中线必须永远处在连接的状态，将中线与电子精密仪器的防护机制构建起来，从而使电子精密仪器运行更加的稳定。

对于有一些电力网络内中性点没有接地的情况，应该将独立保护接地形式设置给电力网络覆盖区域内的电子精密仪器，对电力网络耗能量进行分化，并且单独接地处理电子精密仪器外部的金属导电体。电力网络与电子精密仪器正常运行的过程中，通常承接电子精密仪器接地的线路为电流空载的状态，这种情况若检测出接地线内有电流存在，大多是静电场环境或者电子精密仪器运行导致的电流微弱。有效运用保护接地形式，能够使电子精密仪器自身的电压降数值降低，电子精密仪器运行机制为自动防护的状态，既能够使周边工作人员安全得到保证，又能够使其他关联设备稳定运行。

4.2 接地系统在电子精密仪器运行中的应用

（1）工程施工以前的准备工作。埋设接地系统以前，要勘查场地环境和安装位置等，工作人员应该对地质环境进一步了解，开展合理科学的埋设工作，以便后续接地和维护工作更好地开展。勘查的过程中，处电阻率埋设要重视，结合地质中含水量，选择合理科学的接地方式。若含水量比较高时，采用增效剂将其导致的负面影响降低，从而使发生的问题减少。

开展勘测电阻工作，相关人员对电阻值能够准确地认识，从而使接地安装工作更好地开展；并且开展埋设接地系统工作要有安全性，致使操作人员生命安全能够得到保障；特别是开展电子精密仪器的接地工作过程中，通常需要运用有效的安全措施，例如，接地工作以前，应该首先处理电子精密仪器的金属外壳，以防外壳导电有漏电问题产生。

电子精密仪器运行的过程中，通常有静电聚焦导致的爆炸问题存在，因此，相关人员的接地工作要规范，或是有效运用相关仪器使电磁感应现象减少，预防问题的产生，从而使电子精密仪器运行过程中接地安全性得以保证。并且电子精密仪器运行的过程中，也会一定程度上受到自然灾害的影响，比较严重的灾害就是雷电，既能够损坏电子精密仪器，使其不能正常地运行，又威胁到工作人员的安全，因此，电子精密仪器运行中，要预防各种自然灾害，从而使电子精密仪器设备能够安全正常地运行。

（2）接地网工程施工的过程。接地工程是一项隐蔽的工程，结束工程施工后，通常很难进一步检测其中存在的问题，因此，必须规范严格地操作接地安装施工的过程，并且预防有可能出现的问题，从而使接地工程施工的质量提升。

安装接地的过程中，使用接地块时，应该先将0.8～1m的土坑挖出，并且处理好坑底部；平整以后，埋设的接地块的受力必须均匀，并且接地块设置的过程中，将接地网络与连接头应用连接线连接好，固定螺栓以后，进行热融接或者热焊接，致使连接质量更好。焊接结束后，还要做好清理工作，并且采用防锈漆和防腐沥青等相关材料养护处理焊接后的表面。

完成具体操作以后，回填挖坑，通常采用分层夯实方法进行回填，回填后土质保证密实以后，回填0.4～0.5m以后倒入相应的水分，使土质达到湿润度；通常开挖后的地面高低不平，以及扁钢自身也有稍微的弯曲。因此，接地的过程中，许多部位只是处在降阻剂勉强覆盖全面的程度，致使钢材防腐性能比较差，所以，工作人员操作过程中要重视防腐；运用降阻剂的过程中，包裹厚度要大于3cm，从而使钢材腐蚀的速度很大程度地降低；该做法虽然使降阻剂用量和开挖工程量增加了，但是，材料防腐质量和工程整体降阻都能够得到更好的保障。

在电子精密仪器稳定运行中，有效地运用接地系统是至关重要的保障，现在，接地系统能够将一条新的渠道提供给电子精密仪器的应用，因此，相关工作人员要更好地了解和掌握接地系统，并且还要有效地运用接地系统，为电子精密仪器稳定可持续的运行奠定良好的基础。