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电子系统中功能性接地和等电位连接的几个问题

信息来源:gkong.biz  时间:2010-04-21  浏览次数:135

  作者:林维勇单位:中元国际工程设计研究院
  内容摘要
  本文对电子系统中的功能性接地和等电位连接以及接地线和等电位连接线的长短和基准点等问题进行了详细阐述。
  前 言
  对几个名词的说明:
  (1)电子系统(electronic system):敏感电子组合部件(如信息技术设备、控制和仪表系统、无线电系统、电力电子装置等)构成的一个系统。
  (2)共用接地系统(common earthing system):一栋建筑物接至接地装置的所有互相连接的金属装置,包括防雷装置。
  (3)共用等电位连接网络(common bonding network,CBN):①在一栋建筑物内供有效等电位连接和接地的首要方法。②一栋建筑物的各金属组件有意或偶然互相连接而形成的供(接地)等电位连接用的一网状网络。这些金属组件包括建筑结构钢材或钢筋、金属水管装置、ac供电系统管道、PE线、电缆桥架和等电位连接导体。CBN总是具有一网状结构并连接至接地装置。
  很长时间以来,在电子系统中是采用独立接地体还是共用接地体;接地基准点是从建筑物一层或地下室的总等电位连接带用绝缘隔离法引至需要做功能性接地之处还是就近引自共用接地系统(或称共用等电位连接网络);电子系统功能性接地的50Hz(或说直流)接地电阻是否必须达到很小的数值(如0.5~1Ω)等等。本文将对以上这些问题做较详细的阐述。
  独立接地体的缺点
  对有敏感电子系统的每栋建筑物,其50Hz、220/380V电源采用TT系统,或当供电电源为TN—C系统时应在总配电箱之后采用TN—S系统。上述两种情况下,在总配电箱之后绝对不应发生中性线(N线)有意或无意接触到PE线或共用接地系统,否则,将产生50Hz基波及其谐波的干扰。当总配电箱之后设有隔离变压器或具有隔离电源特性的UPS时,在它们之后不是采用IT系统,则在负荷侧的起点将中性点或中性线做一次接地(直接接至附近的共用接地系统),其后的情况与上述同。
  典型电气设计图中接地体的连接如图1a所示。这种表示十分不全面,并对理解所希望做到的更添加了混淆,以及为什么所采用的接地符号包含了与大地的连接。
  通常,设计者对接地体的连接,其最普通的技术看法如图1b所示,仅有一电阻单元。这一观点显然得到许多有关测试接地体接地电阻的技术文献和市场上用于这类测试而仅显示电阻欧姆值的可应用产品的支持。
  然而,对一接地体的真实表示更多地应如图1c所示,它清楚地表示为一复数阻抗。除了提供有关接地连接的电阻值外,还示出接地体连接的无功(电抗)特性,这是重要的。
  通常,设计者要求的功能性接地电阻为工频接地电阻,市场上出售的绝大多数测量仪表仅供测量直流至工频的接地电阻之用,而电子系统的功能性接地是要流过直流至高频的电流。在高频条件下,接地阻抗大大增大。举例说明,一根61m长水平接地体,在小于10kHz频