电子产品生产大楼接地系统改进的实践与探索
王锋 杨星娥
（陕西凌云电器集团有限公司 陕西 宝鸡 721006）
摘 要：建筑物采用联合接地系统能够较好的消除独立接地不当带来的耦合干扰；按照联合接地均压等电位的理论，接地抗干扰技术的主要内容，一是避开地环电流的干扰；二是降低公共地线阻抗的耦合干扰。
主题词：接地 独立接地 联合接地 耦合干扰
作者简介：王 锋（1970-），男，陕西凌云电器集团有限公司工程师
杨星娥（1963-），女，陕西凌云电器集团有限公司工程师
各种电子仪器、设备都需要接地，但是地线却是引入干扰的一个重要通道。一个导体与大地紧密连接，那么该导体的电位是恒定的，它是电位的参考点。然而，总是存在一定的接地电阻，当有电流经该导体入地时，它的电位就有波动。而导线之间又形成相互耦合的通道干扰。笔者结合工作实践，对电子产品生产大楼接地方式进行了探讨。
一、生产大楼发现的问题
工业现场动力线路密布，设备启停运转繁忙，因此存在严重的电场和磁场干扰。 我厂生产大楼在长期使用中发现，在电子产品生产过程，对产品进行检测时出现较频繁的问题，主要表现在：测试不准确，音频干扰，电磁不兼容等，至使被测产品无法得知真实的性能参数，产品无法通过检验测试、达标出厂。
我们知道，接地是提高电子电气设备电磁兼容性有效的手段之一。但正确的接地，既能抑制外部电磁干扰的影响，又能防止电子电气设备向外部发射电磁波；而错误的接地常常会引入非常严重的干扰，甚至会使产品无法正常工作。
二、生产大楼接地系统改进的分析
从抑制干扰的角度来看，将电力系统地和电子系统的所有地分开是很有好处的，因为一般电力系统的地线是不太干净的。所以前人的设计力争做到使防静电接地系统与电气的地线和零线完全分开、不做电气连接，原我厂电子产品生产大楼就是在这样的规范指导下，使得保护接地、防静电接地（亦称工作地）、防雷接地完全分开，至后来还为个别易产生干扰的设备（震动台等）制作了独立的地。这其实是存在问题的。
原标准含着如下两个条件，⑴、电子系统的所有接地要和供电系统地以及其它（如防雷地）严格分开，则它们之间至少应保持15ｍ以上的距离，从理论上说，要使各地线间干扰降到可以忽略的地步，两接地体的间距应大于40ｍ，（才可以认为接地体的利用系数η为１）。但从工程角度来看，单设电子系统地并保证其与供电系统
地隔开一定距离是很困难的，因为在接地网的接地体布置上，很难作到两个单一接地体相距40ｍ。实践与理论存在矛盾。各独立的接地导体间距不足15ｍ，因耦合影响会引起相互干扰，不同回路就会形成接地环流；并且电子系统地和防雷接地各自独立不利于过电压保护，这是因为当建筑物接闪雷电流后，建筑物的电压很高，而电子设备的“信号地”电位比防雷接地装置低得很多，二者之间的电位差通过电容的耦合作用，可能将耐压能力很低的电子器件损坏。⑵、各自独立的接地装置接地电阻应满足标准（防雷≤10Ω；其他≤4Ω）。接地系统与接地体所包围的面积Ｓ和土壤电阻率ρ有关，要求接地电阻值达到4Ω，所需的接地面积Ｓ为 Ｓ＝0.25ρ2/R2=625（米2） 显然楼外绿地很难满足所有接地体的占地要求，而预埋食盐和化学降阻剂法稳定性和长效性都比较差。那么要满足不断技术进步的电子产品对抗干扰的要求，就需改进接地系统。
1、接地抗干扰技术的主要内容，一是避开地环电流的干扰；二是降低公共地线阻抗的耦合干扰。“一点接地”有效地避开了地环电流；而在“一点接地”前提下，各功能地线并联敷设则是降低公共地线阻抗的耦合干扰的有效措施。并联接地中各个电路的地电位只与其自身的地线阻抗和地电流有关，互相之间不会造成耦合干扰。因此，有效的克服了公共地线阻抗的耦合干扰问题。
2、在实际应用中，有一个例子可以很好的说明。大楼调验屏蔽室时发现，防静电地线与保护接地线上存在着90V 的耦合电压，使得屏蔽室不能连续稳定的工作，在屏蔽室内做产品试验也无法正常进行，其后在地线很快改造完再次测量时，这一耦合电压已变为2.3V 。当然因为屏蔽室有着大容量的滤波电容，使得问题变得很明显，但仍然可以说明联合接地可以显著降低各地线间的耦合干扰问题。
3、建筑物的混凝土钢筋基础为接地系统提供了一个良好的地网，因为钢筋基础埋地较深，与大地的接触面积大，在相同的土质条件下，比一般人工接地所得的电阻低得多。另外，基础钢筋埋设在混凝土中，作为接地体的钢筋不会受到外力的损伤和破坏，不需要维护，使用期限长，接地电阻稳定，并且占地少还节约材料。
4、 按照联合接地均压等电位的理论，大楼采用共用接地系统，钢筋作电气连接，当遭受雷击时，楼层内各点电位分布比较均匀，电力系统的电压和电子设备工作接地的电压同时上升，保持了设备的工作电压不变，使微电子设备在雷击时可正常工作，同时，大楼的框架结构对中波电磁场能提供10～40dB 的屏蔽效果。所以雷电过电压保护设计必须是建立在联合接地基础上。
5、联合接地比各自独立的接地网易将工频干扰、高频干扰加到设备上。根据国内外相关技术标准，要保证电子/电气设备安全稳定工作，联合接地电阻必须达到１Ω以下。根据上面谈到的，联合接地实际上更容易降低接地电阻值，实测大楼改造后的接地电阻值为0.8Ω，满足了这一技术要求。
三、电子产品生产大楼接地系统改进的实践方法
因此，我们做了如下改进工作：
1、设计联合接地方式，将电气/电子设备的功能性接地、保护性接地以及电磁兼容性接地与防雷接地采用共同的接地体，亦将各自独立的接地极等电位联结成一基准点，由此处分别引出各种功能接地引线。
2、从等电势基准点向大楼内各处敷设的各类保护、工作地线都采用绝缘的铜芯塑料线，保证其各自网络的独立，基准点后不再作电气连接，避免诸“地”间相互干扰。
3、将大楼建筑物混凝土基础钢筋与地线基准点做电气连接，使得大楼的整个钢筋混凝土基础成为自然接地体，有效的降低整个网络的接地电阻值。
4、在运行中有大电流流经地线的设备和易成为干扰源的设备（如屏蔽室、震动台）都从地线基准点引接独自的地线。
5、生产大楼整个地线网络较长，对高频干扰的抑制主要靠屏蔽。因为高频时网络将变为高阻抗；长导线也将变为等效天线。所以大楼对多处干扰源采取了屏蔽手段，也购置了屏蔽室进行专门的产品试验，但是无法将全部电气线路都采用屏蔽线敷设——因为造价原因——只将传输信号线使用屏蔽线且屏蔽层接地。不过工作方法中“远离”是最有效的。
6、制作各种接地端子标识，保证地线（功能性地线/零线、保护性地线、防静电地线、防雷线）在设备上相互分开，各自成为独立系统。禁止把各地线联结在一起形成混合接地，既不安全又会产生干扰，现在的规范是不允许的。
四、结束语
合理改进的地线至今运行良好，基本满足了各类产品生产和调试的要求，保证了电子产品正常出厂。因为电磁干扰的复杂性，要根本消除干扰的影响还不可能；也因“接地工程学”是一门多学科的边缘学科，故仍需在今后的工作中去研究、探索，以为生产提供更加科学有利的保障。
参考文献：
1、实用电力接地技术（1） 李景禄 胡毅 刘春生 中国电力出版社 2002-1-26
2、工业与民用配电设计手册 任元会 卞铠生 姚家袆 中国电力出版社 2005-10-1