對于防靜電接地的正確理解

日期：2025-09-30 18:50

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摘要：

對于防靜電接地的正確理解

1.正確理解接地的意義
    1．1“地"的定義
“地"是電氣工程中的電位參考點(經常作為零電位)。電氣工程包括電力工程和電子工程。
“地"可以是大地(Earth)，“點"的尺度為三維地球；“地"也可以是電路中的某一點(Ground)，其尺度是一個有限的導體面、線、點。
   電位參考點就是電位的基準點，可以是電力系統中的某一點，如變壓器中性點；也可以是直流電源的正、負極或其中間某一點。
    1．2接地的作用
   接地通常分為系統接地和保護接地。有的分為功能性接地和保護性接地。保護也是一種功能，所以前一分法更為確切。系統接地是為了使系統穩定運行，如變壓器中性點接地，信號交流時的公共電位參考點等：保護接地如電源接地故障保護、靜電接地、屏蔽接地、防雷接地等：也有的接地具有上述兩種作用。接地是電氣工程中必不可少的措施。
    1．3接地方式
   接地有的是與直接與大地連接，如防雷引下線、變壓器中性點接地等；有的是經過阻抗器件與接地體連接，如經電阻、電抗器、消弧線圈等接地：有的“地"不與大地相連接，如某些電子設備的信號地(主要是模擬量信號)往往不與大地連接，此時稱為懸浮地。
    2．接地電阻屬于工程術語，“不可測論"的說法錯誤
    2．1接地電阻值是接地系統性能的基本量化標志
   接地是電氣工程中重要的技術措施，接地系統的檢測是必要的。接地電阻是接地系統性能*常用的、首要的基本量化標志。在非直流系統中采用接地阻抗更為準確，但其測量比較困難。
    2．2接地電阻的定義
   接地電阻的定義有多種。例如：接地電阻是接地體對地電阻和接地引線電阻的總和，數值上等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值(辭海)；工頻接地電阻是工頻電流流過接地裝置時，接地極與遠方大地之間的電阻，其數值等于接地裝置相對遠方大地的電壓與通過接地極流入地中電流的比值(GB／T19663-2005)；接地極與電位為零的遠方接地極之間的歐姆定律；當一個接地極通過接地電流I時，接地極的電位比接地電流通入前的電位升高到U，將U／I作為接地極的接地電阻(日本)：常規接地阻抗是接地電壓峰值與接地電流峰值的比，通常不會同時發生，接地端子電壓是接地裝置與遠方大地之間的電位差(1EC62305-3)等等。
   從純物理學角度看，上述定義都不嚴密。定義都與“遠方"相關。遠方在哪里?而且有的定義的數值應當是接地阻抗，不僅是電阻。盡管如此，“接地電阻“一詞在世界上使用了100多年，而且還繼續使用。其原因是接地電阻不是純物理概念，它是工程術語。
    2．3接地電阻屬于工程術語范疇
   在電氣工程中許多場合可以忽略接地電感和電容的影響，用接地電阻代替接地阻抗：通常在遠離接地極20～40m之后，便可稱為遠方零電位點，其計算誤差能滿足工程要求。例如接地電阻經常用于電源接地故障保護計算，并為實踐所證明。
   工頻接地電阻測量方便；在雷閃放電的主要頻譜內，則使用沖擊電阻這一術語，也容易從工頻接地電阻近似換算出來。地電阻的定義的不嚴密性，工程可以接受。接地電阻這一術語廣泛用于電氣工程中，這是不可質疑的。
    2．4接地電阻“不可測論"有害于工程建設
   在工程實踐中，接地電阻的測量出現過一些問題。一是使用不同型式的儀器對同一地點測試結果不同；二是同一儀器向不同方向測量的結果不同。
   **種情況產生的原因可能有：儀器都是否都通過認證;操作是否正確；不同的儀器測量原理設計與被測對象特性的匹配差異；不同儀器對于土壤中雜散電流的敏感程度不一；**次測量之后土壤化學及物理結構發生可逆或短時不可逆性變化，換儀器測量時土壤狀況已有所變化。**種情況產生的原因可能有：儀器的電流極、電壓極在不同的方向上受到地下管道布局的影響不同；各個方向上的土壤物理、化學結構未必完全相同；各次測量對土壤化學結構的影響也有差異等。
   測量中出現的差異可以通過對儀器的矯正和正確的統計方法處理，接地電阻是可以測量的，其精度滿足工程要求。這已為國內外無數的工程實踐所驗證。接地電阻“不可測論"會造成思想混亂而不知所措，喪失查找原因的信心，這不利于工程建設。接地電阻“不可測論"應當拋棄。
    3．接地電阻值的確定要有根據，要講究經濟效益
    接地電阻值的定量要求要有定量的公式計算為依據。
    3．1接地電阻值與接地電流密切相關
    接地阻抗取決于接地電流大小及頻率。在頻率較低時電阻為阻抗的主要分量。
    3．2工頻電源系統接地電阻
   低壓配電系統接地電阻R取決于電源接地電流，它應限制接地電流在設備外露導電部分產生的接觸電壓小于50V的(一般環境)。TN系統忽略感抗時應滿足R≤<50／I(1為保護器件動作的接地故障電流A)；TT、IT系統為R×ld≤50V(Id為接地電流A)。10kV小電阻接地系統為R≤(1500-250)／Id(1d為10kV接地電流A)。
   在35kV以上的高壓變電所還有個跨步電壓問題，也是通過計算高壓線路接地時產生的跨步電壓來提出接地接地電阻要求的。
    3．3電子系統接地電阻
   在接地線不作為信號的通路時(目前幾乎極少用大地作為信號回路的設備)，地面上的電子系統有的“地"是懸浮的，但易受干擾；航天器的電子系統不可能接大地，但信號系統的防干擾措施十分完善，代價高；地面電子系統的“地"基本都與大地相接，主要是防止外界電磁干擾和消除靜電危害，取得更加穩定的信號參考點。
   電子系統防止干擾的接地電阻計算公式極為少見。防靜電的接地電阻可以幾百歐以上；空間干擾信號恒壓源分量不受接地電阻影響；其恒流源分量數值極小，其中低頻率分量在接地電阻控制在一定數值內時不會超過電子電路誤動作閾值(筆者曾有過論述)，高頻分量的影響與接地電阻關系不大，因為接地系統的感抗遠遠大于電阻。例如在1MH＃＃＃Z下3m長的25mm銅導體電阻為0．05Ω，感抗為26Ω：在100MH＃＃＃Z下電阻為0．5Ω，感抗為26kΩ。盲目降低接地電阻代價高而無意義。
    3．4防雷接地電阻
   防雷接地目的是使雷電流順利入地。為了減小地面電壓，特別是采用A型接地裝置時接地電阻在可能條件下不宜大于10Ω(1EC62305-3)。從等電位角度說，接地裝置的形狀和尺寸更為重要，特別是對于安裝有電子系統或高火險建筑物以及在裸露堅硬巖石地區，*好采用B型接地裝置。
    3．5共用接地系統的接地電阻
    3．5．1共用接地系統接地電阻值取各類接地設備接地要求的*小值

   設備接地有工作接地(系統接地)和電源接地故障保護兩種。在安裝高頻電子設備的建筑物，后者接地電阻要求*小，應以電源接地故障保護為主，并且已經有公式計算。
    3．5．2共用接地系統接地電阻的誤區
   某些標準規定共用接地的接地電阻要小于單獨接地的電阻值，沒有道理。一是不了解接地系統“三——二——一"的發展過程。當年三個地時，設計人員將電子設備制造商管不著的防雷和電源接地合二為一，后來向電子設備制造商妥協，將共用接地裝置接地電阻降低為1Ω，才實現了三合一：其二是某些標準相互“克隆"。當年提出1Ω的制造商早不再提1Ω了，但我國的標準沒有及時修訂，后面的標準照抄，如GB50116-98、GB50038-2005等。應當走出共用接地電阻1Ω的誤區。

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