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工作接地

鎖定
工作接地是指將電力系統的某點(如中性點)直接接大地,或經消弧線圈、電阻等與大地金屬連接,如變壓器、互感器中性點接地等。 [1] 
中文名
工作接地
外文名
working earthing
作    用
降低人體接觸電壓等
類    型
信號地、模擬地等
應    用
防觸電保護等
學    科
電工學

工作接地作用

(1)系統運行需要
高壓系統採取中性點接地可使接地繼電保護裝置準確動作並消除單相電弧接地過電壓。中性點接地可防止零序電壓偏移,保持三相電壓基本平衡,對低壓系統可方便地使用單相電源,兩線一地供電系統中,將一相工作接地,降低成本。
(2)降低人體接觸電壓
中性點絕緣系統中,當一相接地,且人體觸及另一相時所受到的接觸電壓將超相電壓而成為線電壓,即相電壓的
倍。當中性點接地時,中性點接地電阻近於零,與地間電位差近於零,這樣就降低了人體的接觸電壓。
(3)迅速切斷故障設備
中性點絕緣系統中,當一相短路時接地電流很小,保護裝置不能迅速切斷電流。中性點接地時,一相接地電流成為很大的單相短路電流,保護裝置必須能準確、迅速切斷故障線。
(4)降低設計絕緣等級
中性點接地系統中一相接地時,其他兩相對地電壓不升高至相電壓的
倍,而是近於相電壓,在中性點接地系統中,設計電氣設備和線路時絕緣水平只按相電壓考慮,降低成本。 [1] 

工作接地種類

(1)信號地
各傳感器和信號源零電位的公共基準地線,信號弱,故對信號地要求較高。
(2)模擬地
模擬電路零電位的公共基準地線.模擬電路承擔小信號放大和信號功率放大,包括低頻和高頻放大,模擬電路易被幹擾又是干擾源。因此,對模擬地接地點的選擇和敷設要求較高。
(3)數字地
數字電路零電位的公共基準地線,數字電路工作在脈衝狀態,如脈衝前後沿較陡或頻率較高時,易對模擬電路產生干擾,接地點選擇和敷設要求較高。
(4)電源地
電源零電位的公共基準地線,給系統各單元供電。因性質和參數差別大,必須保證電源及受電單元穩定可靠。
(5)功率地
負載電路或功率驅動電路的零電位公共基準地線,電流大、電壓高,干擾大,必須與其他弱電地分別設置。
(6)屏蔽接地屏蔽與接地應當配合使用,才能起到屏蔽作用,如靜電屏蔽、交變電場屏蔽。 [1] 

工作接地接地方式

工作接地方式有浮地、單點接地、多點接地和混合接地。
①浮地。工作地線與金屬機箱絕緣,工作地線是浮置的,其目的是防止外來共模噪聲對內部電子線路的干擾。
單點接地。單點接地是指一個電路或設備中,只有一個物理點被定義為接地參考點,而其他需要接地的點都被接到這一點上。如果一個系統包含許多設備,則每個設備的“地”都是獨立的,設備內部電路採用自己的單點接地,然後整個系統的各個設備的‘‘地”,都連到系統唯一指定的參考點上。設備內部電路的單點接地有串聯、並聯、串-並聯混合接地3種方式。
多點接地。多點接地是指設備(或系統)中的各個接地都直接接到距它最近的接地平面上,以便使接地線的長度為最短,接地平面可以是設備的底板、專用接地線,也可以是設備的框架。
多點接地的優點是接線比較簡單,而且在連接地線上出現高頻駐波的現象也明顯減少。但是多點接地系統中的多地線迴路對線路的維護提出了更高的要求。因為設備本身的腐蝕、衝擊振動、温度變化等因素都會使接地系統出現高阻抗,致使接地效果變差。
混合接地。混合接地是指對系統的各部分工作情況進行分析,只將那些需要就近接地的點直接(或需要高頻接地的點通過旁路電容)與接地平面相連,而其餘各點採用單點接地的辦法。 [2] 

工作接地設計要點

①設備地線不能佈置成封閉的環狀,一定要留有開口,因為封閉環在外界電磁場影響下會產生感應電動勢,從而產生電流,電流在地線阻抗上有電壓降,容易導致共阻抗干擾。
②採用光電耦合隔離變壓器繼電器共模扼流圈等隔離方法,切斷設備或電路間的地線環路,抑制地線環路引起的共阻抗耦合干擾。
③設備內的各種電路如模擬電路、數字電路、功率電路、噪聲電路等都應設置各自獨立的地線(分地),最後彙總到一個總的接地點。
④低頻電路(f<1MHz)一般採用樹權形放射式的單點接地方式,地線的長度不應該超過地線中高頻電流波長λ(λ=v/f,λ是地線中高頻信號的波長,v是高頻信號的傳輸速度,f是高頻信號的頻率的1/20)。較長的地線應儘量減小其阻抗,特別是減小電感,如增加地線的寬度。採用矩形截面導體代替圓導體作地線等。
⑤高頻電路(f>1MHz)一般採用平面式多點接地方式,或採用混合接地方式,如工控機電路底板的工作地線與機箱採用多點接地方式。
⑥工作地線浮置方式(工作地線與金屬機箱絕緣)僅適用小規模設備(這時電路對機殼的分佈電容較小)和工作速度較低的電路(頻率較低),而對於規模較大、電路較複雜、工作速度較高的控制設備不應採用浮地方式。
⑦機櫃內同時裝有多個電氣設備(或電路單元)的情況下,工作地線、保護地線和屏蔽地線一般都接至機櫃的中心接地點(接地排),然後接大地,這種接法可使櫃體、設備、機箱、屏蔽和工作地線都保持在同一電位上。 [2] 
參考資料
  • 1.    黃偉主編;李娜,胡曉進副主編;李眾主審.電氣技師手冊:機械工業出版社,2016.06
  • 2.    陳富安主編.數控原理與系統:人民郵電出版社,2011.04