电子设备接地系统课件.ppt

1、 第一章 接地的基本知识 电子设备接地系统1-1 1-1 接地的目的接地的目的 (低阻抗接地的目的)1） 防止雷电放电对设备和人身造成的危害，并作为雷电和瞬态噪音的入地途径；2） 为电源电流（中性线）和故障电流提供返回途径； 3） 防止因机壳内部偶然碰地时引起的电击；4） 防止设备静电荷的积累；5） 为射频电流提供均匀和稳定的导体，降低和消除机架和机壳上的射频电位；6） 使继电保护设备动作，排除接地故障；7） 稳定电路的对地电位；8） 为数据电路提供逻辑参考点（逻辑地）。 1-2 1-2 地的概念地的概念 所谓“地”，是指“大地的导电团，其电位在任何一点都等于零”。我国国家标准信息系统雷电防护

2、术语的定义为“(1) 导电性的土壤，具有等电位，且任意点的电位可以看成零电位。(2)导电体，如土壤或钢船的外壳，作为电路的返回通道，或作为零电位参考点。(3) 电路中相对于地具有零电位的位置或部电路中相对于地具有零电位的位置或部分。分。” 大地是一个电阻非常低、大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，拥电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，因此适能保持电位不变，因此适合作为电气系统中的参考合作为电气系统中的参考电位体。电位体。 接地接地: :一种有意或非有意的导电连接，由于这种连接，可使电路或电气设备接到

3、大地或接到代替大地的、某种较大的导电体。 注：接地的目的是：(a) 使连接到地的导体具有等于或近似于大地（或代替大地的导电体）的电位；(b) 引导入地电流流入和流出大地（或代替大地的导电体）。与大地紧密与大地紧密接触并形成接触并形成电气接触的电气接触的一个或一组一个或一组导电体称为导电体称为接地极或接接地极或接地体。地体。 自然接地体自然接地体: :具有兼作接地功能的但具有兼作接地功能的但不是为此目的而专门设置的各种金不是为此目的而专门设置的各种金属构件、钢筋混凝土中的钢筋、埋属构件、钢筋混凝土中的钢筋、埋地金属管道和设备等统称地金属管道和设备等统称.(.(最典型最典型的是混凝土基础中的钢筋，

4、它兼有的是混凝土基础中的钢筋，它兼有消散电流的作用消散电流的作用) ) 人工接地体人工接地体: : 人为特意在土壤中埋设的人为特意在土壤中埋设的有接地功能，可以泄放电流入地的物体有接地功能，可以泄放电流入地的物体（金属导体或石墨等固态物质）。（金属导体或石墨等固态物质）。 人工接地体按结构分有单个接地体、多个接地体、网状接地体和板状接地体等； 按埋设方式分有垂直接地体和水平敷设接地体（单一水平接地体、辐射状水平接地体）。 平时，大地被看成是一个电位为0的等电位体（即可用它作为0电位参考点），接地体没有电流流过时，大地和接地体间没有电位差，也即接地体与大地等电位，并等于0。 通俗的讲，接地就是使

5、地面上的金属物体或电气电子设备通过接地体与大地保持等电位的关系（电位最好等于0）。实际上，土壤不是良导体，由于土壤电阻的关系，土壤中有电流时，土壤内会产生电流流动，因此土壤两点间会有电位差，这时地面不再是等电位体。 当流入地中的电流I通过接地体向大地作半球形散开，在距接地体越近的地方电流密度越大，在距接地体越远的地方电流密度越小。这时接地体的电位U和注入电流之比 RgU/I 被定义为接地体的接地电阻。 若注入的电流为直流，便是直流接地电阻，若注入的电流为交流工频电流，便是工频接地电阻，若注入的电流为冲击电流，便是冲击接地电阻。一般用接地电阻测试仪测试的是工频接地电阻。Issss图2 接地电阻原

6、理设有一金属球，将其一半埋在地下，电流I从金属半球流向大地时，在大地上矩球心不同的半径上的各点就有不同的电位，如图2。随着与球心距离的增大，电位越来越低，理论上，当半球的半径为无穷大时，即无限远处的为零电位。实际上，电流流过一段距离后，电流密度已经很小，它的电位梯度dv/dl 可以被认为为0。距半球圆心任意一点的电阻电阻为： R/（2r） r是距半球圆心任意一点的距离，单位m；R是该点的接地电阻，单位； 是土壤电阻率，它的定义是，每个边长是土壤电阻率，它的定义是，每个边长为为1 1m m的正方体的土壤，两相对两面间测的电的正方体的土壤，两相对两面间测的电阻，单位阻，单位是是m m。电气地的位置

7、 散流的半球形球面，在距接地体越近的地方越小，越远的地方越大，半球形散开面积的半径与土壤电阻率有关 ，与接地体流过的电流的大小有关 。所以在距接地体越近的地方电阻越大，而在距接地提越远的地方电阻越小。 一般认为，土壤电阻率为100m ，雷电流为60kA时，在距单根接地体处 20m 以外的地方，呈半球形的球面已经很大，实际已没有什么电阻存在，不再有什么电压降，电位等于零。电位等于0的地方叫电气地。 若接地体不是单根而为多根组成时，屏蔽系数增大，上述 20m 的距离可能会增大。 图 1中的散流区是指电流通过接地体向大地散流时产生明显电位梯度的土壤范围。“0”地电位是指散流区以外的土壤区域。 在管网

8、密集、电缆纵横的地区或接地极分布很密的地方，很难找到电位等于零的“电气地”。 为了降低接地电阻，往往用多根接地体并联连接而组成多个接地体或接地体组。图3是多个垂直接地体在土壤中的散流情况。由于各处单一接地体埋设的距离往往等于单一接地体长度而远小于20m的两倍，此时，电流流入各单一接地极时，将受到相互的限制，而妨碍电流的流散。换句话说，即等于增加各单一接地体的电阻。这种影响电流散流的现象，称为屏蔽作用。 由于屏蔽作用，接地极组的流散电阻，并不等于各单一接地极流散电阻的并联值。此时，接地极组的流散电阻 Rd = Rd1(n)（1） 式中： Rd1单一接地极的流散电阻n 单一接地极的根数 接地极的利

9、用系数，它与接地极的形状、单一接地极的根数和位置有关 由于雷电流是个非常强大的冲击波，其幅度往往大到几万甚至几十万安的数值。这样，使流过接地装置的电流密度增大，并受到由于电流冲击特性而产生电感的影响，此时接地电阻称为冲击接地电阻简称“冲击电阻”。由于流过接地装置电流密度的增大，以致土壤中的气隙、接地极与土壤间的气层等处发生火花放电现象，这就使土壤的电阻率变小和土壤与接地极间的接触面积增大。结果，相当于加大接地极的尺寸，降低了冲击电阻值。所以，接地体的冲击电阻值比我们通常测试的工频接地电阻要小。 1-31-3接地电阻的组成： 1）接地线与接地极的自身电阻：由于它们为金属导体，因此这部分电阻一般只

10、占总接地电阻的12。对于高频情况，由于要考虑总引线的电感所引起的感抗，此时的“电阻”会大些。 2）接地极与土壤间的接触电阻：它的大小与接地极的形状，与土壤接触的松紧程度有直接关系，其值可占总接地电阻的2060不等。3）电流经接地极流入土壤后的流散电阻，它的大小与接地极的形状、几何尺寸及土壤电阻率0有关。即：R0 f.。式中f为接地极的形状因子。对于接地电阻的技术一般就是指对流散电阻的计算。1-4 1-4 工频接地电阻工频接地电阻R R与冲击与冲击接地电阻接地电阻R R1 1接地电阻定义：RgU/I接地体的电位U和注入电流之比冲击接地电阻Ri的定义如下：RiUi /Ii 上式中Ui为冲击电压的幅

11、值，Ii为冲击电流的幅值工频接地电阻R2与冲击接地电阻R1 的关系： R2AR1 式中A为换算系数，它的取值与自然土壤电阻率0及接地装置的有效长度L1有关，可参照图5来查得A的大小，其值一般在13之间。作为近似计算，换算系数A与土壤的电阻率P0有如下的关系： 0100M A1 0500M A1.5 01000M A2.0 01000M A31-5 降低接地电阻的措施降低接地电阻的措施 1）更换土壤：由垂直棒状接地体的计算公式R(0/2L) ln(4L/d)可知，接地体的接地电阻R与土壤电阻率成反比。 2）适当增加接地体长度和体积： 3）深埋接地体： 深埋到土壤电阻率较低的土壤中。 4）物理降阻

12、：在土壤中添加木炭，煤粉和碳黑粉等可以降低土壤电阻率和含养水分。 日本生产了一种马可尼降阻剂，将硷性的水泥和特制的微孔碳黑混合，使其为中性。 5）化学降阻： 工频接地电阻 我们测试的接地体接地电阻是交流接地电阻，或者称“工频接地电阻”， 在雷电防护中我们关心的是“冲击接地电阻”，因为，雷电是一个冲击波。 一般测试出来的“冲击接地电阻”都比“工频接地电阻”小，因此，“工频接地电阻”合格，“冲击接地电阻”绝对合格。接地电阻测试接地电阻测试 电压电流表测试法电压电流表测试法 A V I 注入的交流电流 1 2 0 接地体 电压极 电流极 必备条件：交流电源和一电流表、电压表 电压极、电流极根据测试地

13、方的测试条件，可采以用0.618布极法，也可采用三角形布极法 交流电源应当是独交流电源应当是独立的，可用电焊变立的，可用电焊变压器、压器、1 1：1 1隔离变隔离变压器或专用变压器。压器或专用变压器。施加交流电源的同施加交流电源的同时，用电流表和电时，用电流表和电压表测试电压压表测试电压U U和和电流电流I I，R RU/IU/I。 用接地电阻测试器测接地电阻C2P2C1P1EPC30GRGCS图 12 用ZC- 系列地阻仪测接地电阻（直线布极）20m20mEPCC2P2C1P1GCGRS地阻仪进行接地电阻值测量时，应将地阻仪平放，调整G的指针至零位。然后将倍率调整旋钮S放在较高挡位，慢摇发电

14、机GR，同时转动测量度盘C，使指针至零时测量度盘C示数乘以倍率调整旋钮倍数之积即为接地电阻值。若C转至读数最小而指针不为零，这时应将倍率调整旋钮S换到较小倍率档后继续调整测量度盘C直至指针正好为零，这时测量度盘C示数乘以倍率调整旋钮倍数之积即为接地电阻值。 关于测试误差问题1） 接地电阻测试中电压表内阻引起的测试误差 若电压表内阻为无穷大，不会引起测试误差，但电压表都有一定数值的内阻，如图内阻Rv的大小将直接影响测试的准确性。021ARvR0R2R1UvIv在电压表接入前，Rv，0对2点的电压为U02，该值是接地体电阻电位的真实值。电压表接入后，0对2点的电压为Uv，则有：UvU02Iv R2

15、图14中，R0为接地体电阻、R2为电压极电阻、R1为电流极电阻，Iv为流过电压表的电流：IvU02/（RvR2）小于将该式代入UvU02Iv R2UvU021R2/（RvR2）可见，由于电压表内阻的存在，电压表读出的电压值Uv小于02间的真实电压值U02。因此，要求Rv比较大，研究证明，当Rv49 R2时，误差可以小于0.2。2） 地中杂散电场引起的测试误差 自然因素和人为因素产生的电场，干扰接地电阻测试的准确性自然因素：金属矿藏在大地中产生的电化学电场，人为因素：电力系统中性点接地、电气化铁路经大地返回的不平衡容性电流、直流设备泄散到大地的漏泄电流等产生的电场。 在进行接地电阻测试时，这些大

16、地中固有的电场一定会不同程度的给测试带来误差，因此要在测量中消除这些干扰。减少测试误差的方法1）被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时 1、将电流极离被测接地装置的距 离增大， 电压极离被测接地 装置的距离也增大，测试电极延 长 2、 多点测试后取平均值作为该 地网的接地电阻值。 2）增大测试电流 增大注入接地系统的测试电流，减少 地中电场的干扰 增大注入接地系统的测试电流后接地体与电极间的电压U02增大，使地中电场产生的干扰电压Ui在整个电压回路中所占的电压比例相对减少。当U02Ui时，Ui对电压测量值的影响已经很小。增大注入接地系统的测试电流，减小大地散流由于接地网的面积很大，在测试接

17、地网时，注入接地体的测试电流若太小，往往在接地网中有散流，使测试的电压偏低。若增大注入接地系统的测试电流，也可减少测试误差。 电压极 D D 2D 电流 极 地网 接地电阻测试仪表接地电阻测试仪表1电位计型接地电阻测试仪 G A 检流计 D RDE I2 手摇发电机 电流互感器 0 2 1 电位计可变电阻 根据电位差原理制成实际是将电流源、电压表、电流表结合在一个测试仪表中。测量时不需另接外加电源，携带方便，使用简 单 ， 测 试 范 围 大（01000）测试误差小，是我国电力、电信、气象等部门的法定测试仪表。测试时 ， 电 极 布 置 可 用0.618法或三角形法。 2流比计型接地电阻测试仪

18、 这种接地电阻测试仪有两个动圈，一个电流动圈，一个电压动圈，测量电源由一台手摇直流发电机供给。电流动圈与接地体、电流电极和直流发电机串联，并构成电流回路。电压动圈串接在接地体与电压极之间，并与它们构成回路。测量时，先用手摇直流发电机发出直流电压，在电流和电压两个回路中将同时出现电流。流过电流动圈的电流直接反映注入接地体的测量电流I的大小，而流过电压动圈的电流则反映接地体在测量电流I作用下所产生的电压U的大小，测量仪器的指针将根据电流和电压两个动圈之比来偏转，并在RU/I刻度上停下。因为这种方式用的是直流发电机，因此，误差很大，已经不太被人利用。 3 数字化接地电阻测试仪变频电源（10300Hz

19、正弦波）I/O微处理器被测接地体信号调理A/Dui电源：可变频电源电压可达几百伏，电流可调到20A。频率变化可以控制。输出电压和频率变化用I/O电路的到的信号控制。信号处理：将接地体上取得的电流和电压信号进行处理。可以抑制测量现场的干扰，实施信号的隔离与保护，保证后续电路安全稳定的工作。数据采集：将采集的模拟量转化为数字量、通过I/O电路实现对可变频电源和信号处理电路等的控制。微处理机：测量仪的中枢（以上三种测试原理一样，使用仪表不同）2-3-4钳形地阻表 电力线路架空地线 钳形表 架 空 地引下线 接地体 发送线圈 接收线圈 钳形地阻表在电力系统的使用 优点：方便、快捷，外形酷似钳形电流表，

20、测试时不需辅助测试桩，只需往被测地线上一夹，几秒钟即可获得测量结果，极大地方便了地阻测量工作。可以对在用设备的地阻进行在线测量，而不需切断设备电源或断开地线 缺点：被测接地体必须能形成电流回路，同时测量误差较大，因此国家为将其纳入法定检测仪表中去 测量原理 钳形地阻表有两组线圈，一为发送线圈，这一特殊的电磁变换器送入线缆的交流恒定电压。另一线圈为接收圈，发送线圈在被测接地体（接地体必须有闭合回路）上感应出电流， 该感应电流由回路电阻决定。接收圈线圈采集到这一感应电流后，便可计算出闭合回路上的电阻。 从图中可知，实际上钳形地阻表测量出的是R1R0 不过R0很小。因此将钳形地阻表示数作为被测的这一

21、个接地体的接地电阻是不准确的。为了获得精确的测试值，应当有多少个引下线测试多少次后，解方程后求解。如有N个个求知数，必须解N个方程的非线性方程组，它是有确定解的，但是人工解它是十分困难的，当N较大时甚至是不可能的。因此厂家往往提供求解此类问题的微机程序，以便于用户使用办公电脑或手提电脑进行机解。 另外，本方法对于两个接地体的接地系统是无能为力的。 对单点接地系统，从测试原理来说，单点接地是测不出来的数值的。但是，用户完全可以利用您的接地系统的周围环境，人为地制造一个回路进行测试。当然，这种选择比用摇表还繁，并且似乎有些牵强。 对接地网，这种方法得出的数值准确性如何，大家可以得出自己的结论。第三

22、章 电子设备的接地系统 电子设备的接地系统是特指电子设备系统本身的接地系统。但是，由于目前共用接地系统被证明有许多优越性而的到广泛的应用，因此在研究电子设备接地系统是要谈到电子设备机房建筑物的接地。电子系统本身的接地必须遵循 的各项要求 美国国家标准IEEE 1100写到： 1）所有含有易受或能够产生射频干扰的电子设备的建筑物或综合机房，必须设置低电阻的参考地或接地汇流排； 2）不同类型的系统必须相互绝缘，防止系统间地电位差产生的飞弧； 3）装有电子设备的机架或机箱，必须有效的直接连接到专用的参考接地点，也可采用树干形接地中的一支； 4）必须避免形成闭合回路； 5）当灵敏的电子设备和电磁干扰源

23、设置在同一建筑物内时，电缆和机箱必须屏蔽。3-1 3-1 电子设备机房建筑物直击雷电子设备机房建筑物直击雷防护防护 建筑物防雷设施包括对直击雷、侧击雷和雷电电磁脉冲防护三大部分， 直击雷是雷电击中建筑物的天面部分； 侧击雷是指雷电击中建筑物的天面以下部分，地面以上的部分； 感应雷则是当雷云发生自闪，云际闪，云地闪时，在进入建筑物的各类金属管，线上产生的雷电电磁脉冲。 雷电电磁脉冲（习惯上称为感应雷）的防护设施是对这种雷电电磁脉冲起限制作用，从而保护建筑物内各类电器设备的安全。3-23-2电子设备机房的建筑物的避雷针、电子设备机房的建筑物的避雷针、避雷网、避避雷网、避雷带雷带 1）避雷针：避雷针

24、是引雷针，它可以主动的将雷电引向自己，增加了雷击建筑物的概率，因此，含电气电子设备的建筑物应当避免设置避雷针。 2）若雷电被动击到建筑物怎么办？可以在平顶建筑物顶部绕女儿墙一周安装避雷带，在坡顶建筑物的屋脊和周遍敷设避雷带，使雷击建筑物时，可迅速将雷电泄放到大地。 3）在要求防护等级较高的建筑物，还可以在屋顶设置格栅形避雷网。避雷网不但有接闪的功能，还可以是建筑物屏蔽（法拉第笼）的一部分。 避雷针、避雷网、避雷带必须有良好的接地装置。 3-3 3-3 电子设备机房的建筑物的电子设备机房的建筑物的接地系统接地系统 防雷地：防雷地： 机房建筑物的避雷针、避雷网、避雷带的地， 交流电源工作地工作地（

25、交流电源中性地地线） 设备安全保护地保护地（PE）、屏蔽地， 通信及计算机直流地（在数据通信中叫逻辑地） 防静电地 从前通行的做法是各自独立设置接地装置，各接地装置间保持数m以至20m的距离。 独立接地装置 优点：各系统相对独立，不会相互干扰，尤其通信系统防止干扰十分重要。 缺点：在抗过压能力较低的微电子设备广泛使用的现代，由于分开接地，雷击时，有的接地系统处于高电位，有的处于低电位，即使各接地系统间的电位差不太大，都可能造成微电子设备的损坏。 共用接地系统 把需要接地的各系统统一接到一个地网上，或把各系统原来的接地网通过金属在地下或地上连接起来，使各接地系统之间成为电气相通的一个地网。 采用

26、共用接地系统的电子设备，雷击时，各接地子系统处于共同的电位（即等电位）下，因此，不会产生电位差而被击坏。 其次，在一个电子设备机房建筑物狭小的空地上要做相互距离大于20m的多个接地装置，并与各种地下金属管道、电缆金属护套（或屏蔽层）、各大金属构件有足够的距离不易做到。因此，共用接地系统逐渐被人们接受。从防雷的角度讲，共地系从防雷的角度讲，共地系统的防雷效果最好。但是，现代电子设备的抗电气或电磁干扰统的防雷效果最好。但是，现代电子设备的抗电气或电磁干扰的能力很低，共地系统有可能造成与共地系统连接的各设备间的能力很低，共地系统有可能造成与共地系统连接的各设备间的相互干扰或外界电磁场辐射通过共地系统

27、干扰的相互干扰或外界电磁场辐射通过共地系统干扰。 因此，共地系统是有严格规范共地系统是有严格规范的。的。3-4 “通信大通信大楼的连接布楼的连接布置和接地置和接地”主要技术介主要技术介绍绍 3-4-13-4-1通信设备连接结构和接地方式的不同种类注：1） 代表设备或设备系统群； 2） 代表建筑钢结构为主体的共用接地系统CBN；） 3） 代表设备地线与附近钢结构（共用地线系统）的连接点或设备地线与专门接地 点的连接点。星型结构网格型结构基本的等电位连接网格单点连接法多点连接法与共用接地系统CBN连接方法A、内部星状隔离连接法B、内部网状隔离连接法C、内外网状多点连接法无法实现 1）对整个大楼（局

28、站建筑）来看，图 中小方块就是一个系统（或一个机房）了；而对单独一个系统（或一个机房）来说，图中的小方块就是一台设备或一个机框。 2）从简单连接结构与接地原理来看，可以将接地方式分为图中的三种基本模式： A、 内部星状隔离连接法（内部星状隔离连接法（STAR-IBN）：如）：如图图A所示，内部星状连接，但与共用接地系统所示，内部星状连接，但与共用接地系统CBN（如建筑钢结构）只有一个点连接。（如建筑钢结构）只有一个点连接。 B、 内部网状隔离连接法（内部网状隔离连接法（MESH-IBN）：如）：如图图B所示，内部网格状连接，但与共用接地系所示，内部网格状连接，但与共用接地系统统CBN（如建筑钢

29、结构）只有一个点连接。（如建筑钢结构）只有一个点连接。 C、 内外网状多点连接法（内外网状多点连接法（MESH-BN）：如）：如图图C所示，内部网格状连接，外部也是与共用所示，内部网格状连接，外部也是与共用接地系统接地系统CBN网格状连接（与建筑钢结构多点网格状连接（与建筑钢结构多点连接）。连接）。3-5 3-5 一点接地和多点接地一点接地和多点接地 从防雷的角度讲，共用接地系统的防护效果最好，从防雷的角度讲，共用接地系统的防护效果最好，而共用接地系统又是在微电子设备大量使用时提出而共用接地系统又是在微电子设备大量使用时提出的。微电子设备传输的都是低电平信号，因此任何的。微电子设备传输的都是低

30、电平信号，因此任何电气或电磁干扰都会影响传输。大家在进行雷电防电气或电磁干扰都会影响传输。大家在进行雷电防护时，一定要记住这样一个原则，即电源防护是人护时，一定要记住这样一个原则，即电源防护是人身防护第一，设备防护第二，电子设备防护是传输身防护第一，设备防护第二，电子设备防护是传输质量第一，雷电防护第二。雷电是小概率事件，不质量第一，雷电防护第二。雷电是小概率事件，不是时时刻刻都有雷击，但信号传输是时时在进行，是时时刻刻都有雷击，但信号传输是时时在进行，因此，在采用防雷措施时，作为用户来讲，第一要因此，在采用防雷措施时，作为用户来讲，第一要问的是问的是“会不会影响信号传输会不会影响信号传输”。

31、防雷措施不当响信号传输的原因主要有两个 1）防雷设备的问题：选用的工作电压不合适、与信号传输线阻抗不匹配、在使用频率内对信号衰耗过大； 2）接地、屏蔽不合理使干扰信号通过电阻耦合或辐射影响信号传输。 为什么要单点接地？ 二三十年前，无线电频率（RFI）被认为是对电子设备的主要干扰，因为当时传输的主要是模拟信号（解调后的语音信号时常被噪音干扰）。随着计算机技术的使用，由电气电子设备产生的杂散电磁波也会对数字信号产生干扰。长时间的电磁干扰，可以使数据传输设备无法识别传输的数据。电磁干扰有两个途径，一是辐射干扰，我们将机箱、机柜接地，采用接地的屏蔽电缆及对计算机机房采取屏蔽措施等等，就是为了减少杂散

32、电磁波的辐射干扰。二是传导干扰，主要通过导线、电阻耦合等从一个系统传输到另一个系统。解决的方法是采用滤波器和合理接地。多点接地抗干扰能力低计算机房内的三个内部有连接的设备机柜，用多点接地的方式接到同一共用接地网上，并且在接地网分别引入三条接地线。由各种原因产生的干扰电流Ig在接地地平面内流动，并在A、B点间和B、C点间产生感应电压Vg1和Vg2（因为两点间有电阻，干扰电流Ig经电阻产生电压）。 Rg1 Rg2 地中的干扰电流 Ig Vg1 Vg2 设备 1 设备 2 设备 3 A A B B C C 图 26 多点接地时的感应共模干扰电压 Vg1和 Vg2 A、B、C三点间电位不一样，即Vg1

33、和Vg2是干扰源。该共模干扰电压Vg1和Vg经接地线耦合到两个设备间，干扰了设备的正常传输数据。单点接地可以减少干扰若采用左图 的方式，将三台设备的地线全部都接于B点，因此避免了由地中的干扰电流Ig引起公共阻抗耦合效应，感应电压为0。当电子设备信号频率低时，可以忽略接地线的阻抗（电阻、感抗、容抗），所以，A、B、C的电压与B点基本一致。这种将各设备（系统）都接到接地网（或接地母线）同一点的连接方法叫“一点接地法”。一点接地法使各设备（系统）的地线处于同一电位下，重要的是各接地线间没有干扰电流流动。各设备（系统）间的干扰问题基本得到解决，尤其50Hz 的干扰得到消除。所以，在工作频率10MHz以

34、下的在电子设备应当采用“一点接地法”。 地中的干扰电流Ig 设备1 设备2 设备3 A A B B C C 一点接地法在高频段还是有干扰 当信号或电磁干扰的频率相当高或者采用快速逻辑时，不可以忽略接地线的阻抗（电阻、感抗、容抗），这时需要用级短的接地引线将设备接到“0电位基准面”上。使串连电阻减到最小和将驻波减到最小。用没有阻抗的最短的线将设备接到地表面是不可能的，因此通常采将地网的延伸到建筑物机房内，即选用一个大的导体作为接地平面，将设备多点接到金属平面上。左图的内部网状隔离连接法中的网状连接，实际就是多点连接。注意图中机架上方的金属等电位平面。.直流电源配电柜机柜多点互连的地电位参考平台图

35、27采用内部网状隔离连接网MENSH-IBN方法的通信系统至 总 地排CBN至 直流 正极单点连接点SPC3-6 3-6 接地分配系统接地分配系统电子系统极其分支系统可以用节点型的接地分配系统连接。图30所示的接地分配系统是从一点接地的概念发展起来的。一点接地的概念要求接地分配系统按树干形或星形结构布置，以免形成磁场敏感环路，引入噪音。 地网 第一级节点 （总接地汇流排） 第二级节点 （接地汇流排） 第三级节点 （设备机壳） 第四级节点 （ 机 箱 内 的 分 接地汇流排） 第一级节点是总接地汇流排（美国标准称为总接地汇流排MGB或系统接地点SEGP），第二级节点是接地汇流排，第三级节点是机架

36、和机箱的分配点，第四级节点是电路板上的接地分配点。 接地装置建立以后，应设置总接地汇流排（也可用铜板，图30 画的是铜板）完成与接地装置的单点接地，这算是第一级节点。第二级节点接地汇流排一般作成条形或不闭合的环形，以与机柜等的连接线最短（一般不应超过30cm），也可用母线。电子设备的机壳、机架内的接地螺栓是第三级节点。通常接地螺栓设在机壳的底部，以便于从底部接线，或在机壳的顶部，以便于从机壳上面的电缆托架内的接地汇集线连接。第四级节点是设在机壳内的或机架一侧的接地汇流条，用来与机壳内电路板或机架内的设备底盘连接。3-7 3-7 欧洲铁路对信号机房的电磁兼容防护欧洲铁路对信号机房的电磁兼容防护1

37、）防护雷电过电压的总的原则是使用防雷器和接地汇流排，在过电压时，用防雷器保证雷击时信号线路与设备机壳之间等电位，并允许电荷尽可能释放到大地和轨道上去。 2）电缆托架、建筑物钢筋混凝土地网和钢筋网、建筑物金属屋顶、供电设备（UPS配电柜，转辙机配电柜）、计算机机柜、继电器架等适当连接组成金属网，建立一个法拉第笼，所有金属设备：支架、机柜、机架、电缆托架、电缆屏蔽等均须接地。为获得最小的阻抗，所有传输放电电流的导线必须走最直接的路径：应减少长度和方向变化，且这些导线的最小曲线半径是0.2m。3）为保证人身安全，在建筑物周围建立一个安全地（环形地网），使房屋金属屋顶、金属门窗、电源设备（UPS配电柜

38、、转辙机配电柜）外壳等与之连接。 4）电缆托架须是钢焊接的金属托架。为保证铁路现场环境下对污染的有效防护，电缆托架需选择热镀锌钢。电缆托架不应布置成环型而应是马刺型（参见图31），并必须保持电气上的连续性。托架上应设置剥开的，铜当量不小于25mm2的导线作为接地汇集线。 5）电缆托架和设备之间必须进行等电位连接并尽可能的直且短。 6）建筑物混凝土地面的钢筋必须焊接连成网，网间距不能大于1m。该网必须与其周围的基础环形地网用电焊接连接，每10m至少焊接一次。 7）信号机房暴露的金属龙骨和椽子须与建筑物框架进行电气连续性连接，连接方式有焊接、使用螺丝连接（属部分表面必须用砂纸打磨）或用10 mm2

39、扁平镀锡铜线与打磨过的表面栓接。 8）电源柜、电动转辙机电源柜、UPS机柜内必须有接地端子板，与邻近电缆架的接地汇集线连接, 与对应的环形地网连接 9）信号机房建筑物须设置一个环形地网，用一个50mm2铜带或缠绕的电缆沿基础底部的沟内敷设。该环在每个屋角留一个出口并且在导体中没有断头。钢筋混凝土网在设备机房每个屋角至少与环形地网连接一次。 10）信号室的接地汇集排必须经2条剥过的35mm2铜线电缆与贯通地线连接。这条线必须走单独的路径，尽可能直且短。因此需使该线在每条等电位棒的高度穿过墙。图31 信号机房电缆托架和机柜布置示意图，图中BEC是贯通地线NS1 chassisequipmenteq

40、uipmentcable chassiscable traystelecommBECUPS第四章第四章 电磁屏蔽电磁屏蔽 信号设备机房的屏蔽主要考虑屏蔽雷电电磁脉冲和杂散电磁脉冲干扰。机房窗户加装屏蔽网还可以防止球形闪电进入机房内部。所有载流导线周围都可能感应出磁场，交变电流可以感应出交变磁场，电场磁场的变换成为电磁波向四方传播，雷电电磁脉冲具有电磁波特性。金属屏蔽层的屏蔽机理 1、屏蔽层可以在界面上反射干扰电磁波的能量 2、屏蔽层消耗电磁波的能量（感应电磁波在金属屏蔽层上的能量损失为I2R）。 因此屏蔽层可以使屏蔽层内的信号不去干扰屏蔽层外别的系统，也不让屏蔽层外别的系统去干扰屏蔽层内系统。 铜材和铝材之类的高电导率的非磁性材料对于电场有良好的屏蔽效果，磁场的屏蔽比较困难，在低频段，非磁性材料对磁场的反射和吸收随频率减降低而减少。因此，低频段磁性物质的屏蔽效果较好。高频段，由于材料对电磁波的吸收和反射都较好，因此，材料的影响相对小一些。讲义的表4-3-4-1说明这一问题。 首次雷击的频率下，铜材和铝材之类非磁性材料的电磁屏蔽效果比钢材差很多。 本单元完谢谢