EMC基礎(chǔ)知識(shí)之系統(tǒng)接地要點(diǎn)

1.大地-地-參考導(dǎo)體系統(tǒng)

1.1?大地和地

幾乎在所有設(shè)備或系統(tǒng)中，都要注意大地?(大地導(dǎo)體) 和公共地?(參考導(dǎo)體系統(tǒng)/不帶電連接)的區(qū)別。在某些地方，大地和公共地通常連接在一起。但它們之間存在區(qū)別。

注意：大地只用于傳導(dǎo)故障電流，而公共地用于傳導(dǎo)工作電流，且通常用作幾個(gè)信號(hào)電路的?公共導(dǎo)體。

1.2 大地

大地是指地球的導(dǎo)電電位。大地的電位被認(rèn)為是零。在一個(gè)系統(tǒng)中，大地被認(rèn)為是?用于保護(hù)人、動(dòng)物和物資免受電擊的保護(hù)導(dǎo)體。

用來(lái)表示大地的同義詞：設(shè)備接地導(dǎo)體、大地、保護(hù)地、機(jī)座或機(jī)殼地、臺(tái)站地。

1.3?地

它是電氣設(shè)備中連接的所有無(wú)源導(dǎo)電元件的公共端，即使發(fā)生故障時(shí)，它也不會(huì)產(chǎn)?生工作電壓。公共地是一個(gè)系統(tǒng)的等電位偏置，用作電子線路的公共地平面。

在固定系統(tǒng)中，公共大地平面通常與地球?(接地) 連接在一起。公共地卻不必一定要跟地球地接在一起(例如在飛機(jī)中)。

公共地可完成下列功能：

電子設(shè)備參考導(dǎo)體系統(tǒng)的等電位平面；

所有涉及金屬、電氣系統(tǒng)、雷電防護(hù)系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的安裝的等電位連接與過(guò)壓?保護(hù)；

人身保護(hù)功能：使公共電位保持在低于大地電位，從而當(dāng)人接觸到系統(tǒng)的某個(gè)部?位時(shí)不會(huì)受到傷害；

改變過(guò)壓?(由系統(tǒng)中的故障、雷擊造成) 的通路；

用來(lái)表示公共地的同義詞：等電位連接(綁定)、中性點(diǎn)、配電地、信號(hào)參考、信號(hào)地、測(cè)量地、0V、參考導(dǎo)體地。

1.4?公共地舉例

公共地舉例：

樓宇中的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件?(構(gòu)架、管道等)；

電機(jī)外殼；

金屬柜、外罩上的未上漆的機(jī)座；

金屬電纜管道；

變壓器外殼、機(jī)器底板；

接地用黃綠線?(PE-PEN)；

1.5?參考導(dǎo)體和參考導(dǎo)體系統(tǒng)

用于電子操作的參考導(dǎo)體就是參考電位。它與公共端相連接。

參考導(dǎo)體系統(tǒng)把電氣設(shè)備中的電流環(huán)路所需的所有0伏導(dǎo)線連接在一起。在電子參考平面的各個(gè)點(diǎn)之間不存在任何電位差，否則就會(huì)出現(xiàn)不希望有的信號(hào)電壓。 通常，幾個(gè)電路需要共同一個(gè)公共的參考導(dǎo)體系統(tǒng)上，以便實(shí)現(xiàn)必要的信號(hào)交換。用來(lái)表示參考導(dǎo)體系統(tǒng)的同義詞：中性(系統(tǒng))

2. TT,TN和IT交流系統(tǒng)中的接地

2.1?配電系統(tǒng)

交流系統(tǒng)中的接地(單相，三相，多相電流系統(tǒng))。這些系統(tǒng)可以被歸為三個(gè)獨(dú)立的種類(lèi)(IEC 60364)：

注意：對(duì)于這些系統(tǒng)的安全規(guī)定(比如說(shuō)關(guān)斷條件)可以在IEC 60364-4-41中找到。

2.2?字符定義

2.3?第一個(gè)和第二個(gè)字母的指定

配電系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)字母按如下方式指定：

第一個(gè)字母：表示地連接到能量源(比如說(shuō)變壓器)的連接；

第二個(gè)字母：表示電氣設(shè)備的接地；

3.?電流給人體帶來(lái)的危險(xiǎn)

3.1?危險(xiǎn)的人體電流(電擊)

電擊是由流過(guò)人體的電流引起的。1mA的電流能夠引起健康人體內(nèi)的反應(yīng)，從而導(dǎo)致對(duì)人體的危險(xiǎn)的沖擊。如果電流更強(qiáng)，則會(huì)帶來(lái)更大的傷害。在干燥環(huán)境下，小于42.4V左右的交流峰值電壓或者60V的恒定電壓被認(rèn)為是沒(méi)有危險(xiǎn)的。

那些需要觸摸或者握在手中的部件，必須與保護(hù)地相連，或者進(jìn)行充分的隔離。

3.2?高能量帶來(lái)的危險(xiǎn)

對(duì)于大電流或者大電容的電源設(shè)備來(lái)說(shuō)，設(shè)備中相鄰電極間的短路能夠引起弧光或者熱金屬粒子火花，并導(dǎo)致燃燒。在這種情況下，即使是低電壓電路也有一定危險(xiǎn)性?？梢酝ㄟ^(guò)采用隔離措施或者安全設(shè)備來(lái)實(shí)施保護(hù)工作。

3.3?燃燒

過(guò)載，部件故障，絕緣損壞，連接不緊或者高瞬間電阻都會(huì)導(dǎo)致高溫，從而引起燃燒。

對(duì)此可以采用的保護(hù)措施，包括應(yīng)用防火措施，選擇不易燃燒的材料，采取限制燃燒擴(kuò)散的辦法等等。

3.4?各種間接的危險(xiǎn)

其他間接危險(xiǎn)：

熱度危險(xiǎn)：因?yàn)榻佑|熱部件而造成傷害的危險(xiǎn)；

輻射危險(xiǎn)：危險(xiǎn)的輻射，比如說(shuō)，噪音，高頻輻射，紅外線輻射，高強(qiáng)度可見(jiàn)?光，紫外線以及離子輻射，等等；

化學(xué)危險(xiǎn)：因?yàn)榻佑|有害化學(xué)物品而帶來(lái)的危險(xiǎn)；

4.?電擊的起因和預(yù)防措施

4.1?危險(xiǎn)的電壓

以下的電壓可能會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)：

峰值等于或者高于42.4V的交流電壓；

60V或者更高的直流電壓；

4.2?起因

如果人體接觸了帶有危險(xiǎn)電壓的部件，可能會(huì)引起電擊。這種接觸可分為兩類(lèi)：

4.3?針對(duì)直接接觸的預(yù)防措施

如果部件帶有危險(xiǎn)的電壓，必須防止人體與其發(fā)生直接接觸，以避免受到傷害?？梢钥紤]采取以下措施：

做好電路間的隔離；

采用外殼或者封蓋；

對(duì)有源部件進(jìn)行絕緣；

能量限制(電容器負(fù)載，保護(hù)性電阻)；

電壓限制；

附加的故障電流保護(hù)電路；

4.4?針對(duì)間接接觸的預(yù)防措施

系統(tǒng)部件可能會(huì)發(fā)生故障，在這種情況下，也必須防止人體被電擊(由間接接觸引起)。

可以考慮采取以下措施：

雙重的/強(qiáng)化的絕緣措施；

基本的絕緣和保護(hù)性接地；

附加的故障電流保護(hù)電路；

4.5?各種標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)電擊保護(hù)措施的條例包含在如下的標(biāo)準(zhǔn)中：

安全條例標(biāo)準(zhǔn)：

IEC 61140：針對(duì)電擊的保護(hù)。對(duì)系統(tǒng)和電氣設(shè)備的一般要求(安全標(biāo)準(zhǔn))。

安全群組標(biāo)準(zhǔn)：

IEC 60364-4-41：樓宇內(nèi)電氣設(shè)備的安裝－第 4 部分：安全保護(hù)，第41章：針對(duì)電擊的保護(hù)。

對(duì)系統(tǒng)：

IEC 62103 和 EN 50178：在電源安裝過(guò)程中使用的電子設(shè)備。

對(duì)機(jī)械：

IEC 60204：機(jī)械安全－機(jī)械的電氣設(shè)備。

5. 電氣設(shè)備的保護(hù)等級(jí)

5.1?保護(hù)等級(jí)

電氣設(shè)備的保護(hù)等級(jí)包括0、I、II和III級(jí)。對(duì)這些保護(hù)等級(jí)的定義，是通過(guò)獲得電擊保護(hù)的方法來(lái)獲得的(IEC 61140)。

可編程邏輯控制器PLC和它們的周邊設(shè)備必須符合相應(yīng)的保護(hù)等級(jí)I,II或者III級(jí)(根據(jù)IEC 61131-2)。

5.2?0級(jí)保護(hù)

針對(duì)危險(xiǎn)人體電流的保護(hù)措施，如果僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設(shè)備就屬于0級(jí)保護(hù)。這表示系統(tǒng)的永久性接線中，沒(méi)有用于連接導(dǎo)電部件和保護(hù)導(dǎo)體(地導(dǎo)體) 的媒介。如果基本的絕緣部件發(fā)生故障，那么就要依靠周?chē)沫h(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

5.3?I級(jí)保護(hù)

針對(duì)危險(xiǎn)人體電流的保護(hù)措施，如果不僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設(shè)備可能屬于I級(jí)保護(hù)。在I級(jí)保護(hù)下，系統(tǒng)的永久性接線中，有一個(gè)用于連接導(dǎo)電部件和保護(hù)導(dǎo)體(地導(dǎo)體) 的附加接觸部件。如果基本的絕緣部件發(fā)生故障能夠接觸的不帶電壓的部件。

5.4?II級(jí)保護(hù)

針對(duì)危險(xiǎn)人體電流的保護(hù)措施，如果不僅僅是和基本絕緣部件發(fā)生接觸，那么電氣設(shè)備可能屬于II級(jí)保護(hù)。在II級(jí)保護(hù)中，有一項(xiàng)附加的安全功能，比如擁有雙重的或者強(qiáng)化的絕緣部件，但是沒(méi)有保護(hù)地。

5.5?III級(jí)保護(hù)

針對(duì)危險(xiǎn)人體電流的保護(hù)措施，如果通過(guò)供給安全的極低電壓(SELV)來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么電氣設(shè)備屬于III級(jí)保護(hù)。在這種電氣設(shè)備中，不產(chǎn)生高于SELV(安全極低電壓)的電壓。

5.6?SELV

SELV (安全的極低電壓) 定義為：在不同的導(dǎo)體間，或者在一個(gè)導(dǎo)體和地之間，經(jīng)過(guò)量度所得的不超過(guò)42.4伏的峰值或者恒定值的電壓。使用這些部件的電路必須和電源通過(guò)一個(gè)安全的變壓器或者類(lèi)似設(shè)備隔離開(kāi)。

6.?保護(hù)地

6.1 選擇方案：絕緣或者保護(hù)地

系統(tǒng)或者機(jī)械中所有在發(fā)生故障時(shí)可能帶有危險(xiǎn)電壓的部件，都必須予以考慮。為了保證安全，這些部件可以采用雙重絕緣或者強(qiáng)化絕緣，也可裝備保護(hù)地設(shè)備。

6.2 保護(hù)地：定義

保護(hù)地是指主要用來(lái)保護(hù)人身安全的大地。

保護(hù)地是為了防止由間接接觸引起的電擊而采取的措施，間接接觸也就是和因?yàn)榘l(fā)生了故障，比如因絕緣部件故障而與帶有危險(xiǎn)電壓的部件發(fā)生的接觸。

注意：保護(hù)地和功能地要清楚地隔離開(kāi)。功能地不是安全部件，它是一個(gè)功能部件，用作參考電壓，或者旁路干擾電流。

6.3?接地安排和保護(hù)導(dǎo)體

到地電位的連接的精確度，取決于電氣設(shè)備、部件的情況以及電流分配類(lèi)型(TT，TN，IT系統(tǒng))。

一些重要的保護(hù)地標(biāo)準(zhǔn)原則如下：

保護(hù)地電線的橫界面必須滿足所規(guī)定的最大漏電流值；

電氣連接必須滿足實(shí)際工作中可能出現(xiàn)的負(fù)載要求；

在保養(yǎng)和維修過(guò)程中，保護(hù)地也必須能夠保證起作用；

保護(hù)地可以替代功能地。但它不可用來(lái)進(jìn)行，比如關(guān)閉保護(hù)地來(lái)提升電磁兼容性的操作；

注意：IEC 60364-5-54 包含了對(duì)大地系統(tǒng)和保護(hù)接地導(dǎo)體的要求。

7.?用于PLC的保護(hù)地

屬于I級(jí)保護(hù)的可編程邏輯控制器和它們的周邊設(shè)備，具有保護(hù)地連接。

它有兩種和大地進(jìn)行連接的方式：

保護(hù)導(dǎo)體位于直接連接于電力供應(yīng)線(干線)的電源線上；

設(shè)備有一個(gè)連接到外部保護(hù)導(dǎo)體的保護(hù)導(dǎo)體接頭；

設(shè)備中所有人體會(huì)觸及的部件(比如機(jī)殼，外罩，底座)都使用保護(hù)導(dǎo)體按電氣連接方式進(jìn)行了連接，這樣就不會(huì)有危險(xiǎn)電壓進(jìn)入設(shè)備。在設(shè)備中工作的保護(hù)導(dǎo)體的連接在電源接通時(shí)必須處于可靠連接狀態(tài)。

PLC系統(tǒng)及其周邊設(shè)備的相關(guān)要求，可以在IEC 61131-2可編程控制器，第二部分：設(shè)備要求和測(cè)試中找到。

審核編輯：黃飛

?