1、电气接地一、 强电、弱电系统篇A. 配电柜部分1.配电柜接地要求1.1 配电柜 基础型钢应有明显且不少于两点的可靠接地。1.2 配电柜的接地母线应与主接地网连接可靠。1.3 抽屉式配电柜抽屉与柜体间的接触应良好，柜体、框架的接地应良好。1.4 手车式配电柜的手车应与柜体的接地触头应接触可靠，当手车推入柜内时，接地触头应比主触头先接触，拉出时接地触头应比主触头后断开。1.5 装有电器的可开启的门应采用截面不小于 4mm且端部压接有终端附件的的多股软铜导线与接地的金属框架可靠连接。1.6 配电柜柜体接地应牢固可靠，标识明显。1.7 计算机或控制装置设有专用接地网时，专用接地网与保护接地网的连接方式
2、及接地电阻值应符合设计要求。1.8 配电柜二次回路接地应设接地铜排；静态保护和控制装置柜内部应设有截面不小于 100mm的接地铜排，接地铜排上应预留接地螺栓孔，螺栓孔数量应满足配电柜内接地线接地的需要；静态保护和控制柜内接地连线应采用不小于50mm的带绝缘的铜导线或铜缆与接地网连接，接地网设置应符合设计要求。1.9 配电柜装置上的接地端子连接线、电缆铠装及屏蔽接地线应用黄绿绝缘多股接地铜导线与接地铜排相连。电缆铠装的接地线截面宜与芯线截面相同，且不应小于 4mm，电缆屏蔽层的接地线截面面积应大于屏蔽层截面面积的 2 倍。当接地线较多时，可将不超过 6 根的接地线同压一接线鼻子，且应与接地铜排可
3、靠相连。2.0 电流互感器二次回路中性点应分别一点接地，接地线截面不应小于 4mm，且不得与其他回路接地线压在同一接线鼻子内。2.1 用于保护和控制回路的屏蔽电缆屏蔽层接地应符合设计要求，当设计未作要求时，应符合下列规定：2.1.1 用于电气保护及控制的单屏蔽电缆屏蔽层应采用两端接地方式。2.1.2 远动、通信等计算机系统所采用的单屏蔽层得屏蔽电缆屏蔽层，应采用一点接地方式；双屏蔽电缆外屏蔽层应两端接地，内屏蔽层宜一点接地。屏蔽层一点接地的情况下当信号源浮空时，屏蔽层的接地点应在计算机侧；当信号源接地时，接地点应靠近信号源的接地点。2.2 二次设备的接地应符合下列规定：2.2.1 计算机监控系
4、统设备的信号接地不应与保护接地和交流工作接地混接。2.2.2 当配电柜上布置有多个子系统插件时，各插件的信号接地点均应与插件箱的箱体绝缘，并应分别引至配电柜内专用接地的铜排母线。信号接地宜采用并联一点接地方式。2.2.4 配电柜上装有装置性设备或其他有接地要求的电器时，其外壳应可靠接地。一般规定弱电系统的接地，按用途分有保护性接地和功能性接地。保护性接地分为：防电击接地、防雷接地、防静电接地和防电蚀接地；功能性接地分为：工作接地、逻辑接地、屏蔽接地和信号接地。不同的接地有不同的要求，应按设计决定的接地施工。B.电气施工接地要求1、需要接地的弱电系统的接地装置应符合下列要求：（1）当配管采用镀锌
5、电管时，除设计明确规定处，管子与管子、管子与金属盒子连接后不必跨接，但应遵守下述规定：1）管子间采用螺纹连接时，管端螺纹长度不应小于管接头长度的 1/2，螺纹表面应光滑、无锈蚀、缺损，在螺纹上应涂以电力复全脂或导电性防腐脂。连接后，其螺纹宜外露 23 扣。2）管子间采用带有紧定螺钉的套管连接时,螺钉应拧紧在振动的场所,紧定螺钉应有防松动措施。3）管子与盒子的连接不应采用塑料纳子，应采用导电的金属纳子。4）弱电管子内有 PE 线时，每只接线盒都应和 PE 线相连。(pe 接地，pen 接零)(2）当配管采用镀锌电管，设计又规定管子间需要跨接时，应遵守下述规定：1）明敷配管不应采用熔焊跨接，应采用
6、设计指定的专用接下来线卡子跨接。2）埋地或埋设于混凝土中的电管，不应用线卡跨接，可采取熔焊跨接。3）若管内穿有裸软 PE 铜线时，电管可不跨接。此 PE 线必须与它所经过的每一只接线盒相连。4）配管采用黑铁管时，若设计不要求跨接，则不必跨接。若要求跨接时，黑铁管之间及黑铁管与接线盒之间可采用圆钢跨接，单面焊接，跨接长度不宜小于跨接圆钢直径的 6 倍；黑铁管与镀锌桥架之间跨接时，应在黑铁管端部焊一只铜螺栓，用不小于 4mm 的铜导线与镀锌桥架相连。5）当强弱电都采用 PVC 管时，为避免干扰，弱电配管应尽量避免与强电配管平行敷设，若必须平行敷设，相隔距离宜大于 0.5m。6）当强弱电用线槽敷设时
7、，强弱电线槽宜分开；当需要敷设在同一线槽时，强弱电之间应用金属隔板隔开。C.电信设备的接地1为防止外界电压危害人身安全和对设备的损害，抑制电气干扰，保证通信设备正常工作，电信设备的以下部分均应接地：（1）直流电源、电信设备的机架、机壳；人站通信电缆的金属护套和屏蔽层。（2）交流配电屏、整流器屏等供电设备的外露导电部分 。（3）直流配电屏的外露部分 。（4）交直流两用电信设备的机架、机框内与机架、机框不绝缘的供电整流盘的外露导电部分。（5）电缆、架空线路及有关需要接地的部分，如放电器、避雷器、保护间隙等。2当低压配电系统采取 TN 制式供电，电信设备若要求严格限制工频交流对其的干扰，且电信设备不
8、易做到与站内各种金黄色属构件绝缘时，应采用 TN-S 制式；当对干扰要求不太严格时，可采用 TN-C 制式；当电信设备的泄漏电流在10mA 及以上时，应采用 TN-S 制式。3配电屏、整流器屏等外露导电部分，当加固装置将其与机架、机框在电气上已连通时，仍需与 PE 线或 PEN 线相连。4当采取 IT 制式供电，电信设备的泄漏电流在 10mA 以上时，为了避免保护设备误动作，可采取双线圈变压器供电，其一次侧接入 IT 制式，二次侧若以 TN制式供电，此时供电设备的接地与 TN 制式相同。5电信设备的工作接地，一般要求单独设置，亦可与建筑物内变压器的工作接地共用一个接地装置。但必须通过绝缘的专用
9、接地线与接地装置相连。6电信设备采用共同接地装置时，其接地电阻应不大于 1，宜用两根截面积不小于 25mm的铜芯绝缘线穿管敷设到共同接地极上。当采用基础钢筋作为共同接极时，连接处应有铜铁过渡接头。C电子设备的接地1电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地和保护接地等，一般合用一个接地极，其接地电阻不大于 4；当电子设备的接地与工频交流接地、防雷接地合用一个接地极时，其接地电阻不大于 1。屏蔽接地如单独设置，则其接地电阻一般为 30。2对抗干扰能力差的电子设备，其接地应和防雷接地分开，两者相互距离宜在20m 以上，对抗干扰能力较强的电子设备，两者距离可酌情减少，但不宜超过5m。当电子设备
10、接地和防雷接地采用共同接地装置时，为了避免雷击时遭受反击和保证设备的安全，应采用埋地铠装电缆供电。3电缆屏蔽层必须接地，为避免产生干扰电流，对信号电缆和 1MHZ 及以下低频电缆应一点接地；对 1MHZ 以上电缆，为保证屏蔽层为地电位，应采取多点接地。4为了避免环路电流、瞬时电流的影响，辐射式接地系统应采用一点接地；为消除各接地点的电位差，避免彼此之间产生干扰，环式接地系统应采用等电位连接；对混合式接地系统，在电子设备内部采用辐射式接地，在电子设备外部采用环式接地系统。5接地环母线的截面，当电子设备频率在 1MHZ 以上时，用铜箔120mm0.35mm；在 1MHZ 以下时，用铜箔 50mm0
11、.35mm。6电子设备的接地极宜采用地下水平敷设，做成耙形或星形。D数据处理设备的接地1数据处理设备的接地电阻一般为 4，当与交流工频接地和防雷接地合用时，接地电阻为 1。2对于泄漏电流 10mA 以上的数据处理设备，其主机室内的金属体应相互连接成一体，连接线可采用 6mm2 的铜导线或 25mm4mm 镀锌扁钢，并进行接地，接地电阻不大于 4。3为了减少趋肤效应和通道阻抗，直流工作接地的引下线应采遥多芯铜导线，截面不宜小于 35 mm2，当需要改善信号的工作条件时，宜采用多股铜绞线。4直流工作接地与交流工作接地如不采用共同接地时，两者之间的电差不应超过 0.5V，以免产生干扰。5输入信号的电
12、缆穿钢管敷设，或敷设在带金属盖板的金属桥架内，钢管及桥架均应接地。E电声、电视系统的接地电声、电视系统的接地电阻一般为 4，工业电视系统如设备容量0.5kVA 时，接地电阻可不大于 10。架设在建筑物顶部的天线金属底座必须与建筑物顶部的避雷网相连，构成避雷系统，通过至少在不同方向的两根引下线或建筑物内的主钢筋进行接地。为避免由于接地电位差造成交流杂散波的干扰，闭路电视和工业电视必须采用一点接地。电视系统的传输电缆穿金属管敷设时，金属管要接地，用以防止干扰。F接地极和接地线的安装1强弱电采用联合接地极时，接地电阻必须小于 1。2采用联合接地极时，弱电接地引出线和强电接地引出线不能从同一点引出，两
13、者要相距 3m 以上。3对于抗干扰要求高的设备，例如电脑、消防控制室的接地干线应用截面积不小于 25 mm2 绝缘铜导线两根或固定在绝缘子上的接地排，避免和强电接地线相通。接地线的绝缘护套颜色宜为黄绿相间色，两端应有标牌表明接地类型如：本安。跨接线电阻小于 0.1 欧姆，颜色使用黄绿相间的双色线。电缆屏蔽层应在控制室一端接地，接到仪表设备的接地汇流排上，信号屏蔽层在整个电缆连接中应保持连续。 接地线采用多股铜芯绞线，采用压接法连接。仪表接地系统分为保护接地和工作接地两种。接地对于抑制干扰信号、保证测量精度、保护人身及设备安全、保证高产稳产具有十分重要的作用。 保护接地与装置电气系统接地网相连，
14、一般接地电阻4。 工作接地包括信号回路接地、屏蔽接地和本安系统接地。其中信号回路接地和屏蔽接地与仪表系统接地网相连接，接地电阻符合制造厂标准；独立设置本安接地系统时，单独的本安接地极与装置电气系统的接地网或其他接地网之间的距离5.0m，接地电阻1 或符合制造厂标准。 电缆屏蔽层应在控制室一端接地，接到仪表设备的接地汇流排上，信号屏蔽层在整个电缆连接中应保持连续。 接地线采用多股铜芯绞线，采用压接法连接。三、电路板篇1 电源、地线的处理 为使电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度。可以采用以下方式：1） 、是在电源、地线之间加上去耦电容。 2） 、尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们
15、的关系是： 地线电源线信号线，通常信号线宽为：0.20.3mm, 电最细宽度可达0.050.07mm,电源线宽度可达为 1.22.5 mm。A、对数字电路的 PCB 可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) 用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上 的地方都与地相连接作为地线用。B、或是做成多层板，电源，地线各占用一层；2、数字电路与模拟电路的共地处理 1） 、高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件；2） 、对地线来说，整人 PCB 对外界只有一个结点，所以必须在 PCB 内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不
16、相连。3） 、在 PCB 与外界连接的接口处（如插头等） 。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在 PCB 上共地的，这由系统设计来决定。 3、信号线布在电（地）层上 在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。4、大面积导体中连接腿的处理 在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就
17、存在一些不良隐患如：A、焊接需要大功率加热器。B、容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal） ，这样可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电（地）层腿的处理相同。5、布通率要求合理的网格系统来支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为 0.1 英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为 0.1 英寸(2.54 mm)或小于 0.1 英寸的整倍数，如：0.05 英寸、0.025 英寸、0.02 英寸等。 PCB 的接地设计要求PCB 的接地设计，首先应根据设备系统总的接地设计
18、方案，如：单板上的保护地、屏蔽地、工作地（包括数字地和模拟地）等如何与背板连接，背板上的这些地又如何与系统的各种地汇接，在 PCB 上落实系统接地方案对 PCB 板的接地设计要求。一、工作地信号回路的电位基准点（直流电源的负极或零伏点） ，在单板上可分为数字地 GNDD 与模拟地 GNDA。数字地连接数字元器件接地端，模拟地连接模拟元器件接地端。1、确定高 di/dt 、高 dv/dt 电路（产生辐射）PCB 设计开始时，首先要确定电路中可能的干扰源。一般是高 di/dt 、高dv/dt 电路，如：时钟、总线缓冲器/驱动器、高功率振荡器。在 PCB 布局、布线和检查时应予以考虑。2、确定敏感电
19、路（易受干扰） 确定电路中易受干扰的敏感电路，如：低电平模拟电路，高速数据和时钟。在设计时注意隔离和保护。3、最小化地电感和信号回路 信号线应该尽量短，信号回路面积尽量小。对速度较高的电路应用有地平面的多层板。关键电路包括器件和走线，应尽量远离板的边缘。4、地平面分割与不分割的合理应用对于混合电路，若数字地与模拟地分割，不会出现或能够很好解决信号跨越和信号回路的问题，可以采用分割。 否则，建议采用“分区但不分割”的方法。即：局部和布线时严格区分数字与模拟区域，避免数字信号与模拟信号出现公共回流路径。但地层并不分割开。避免信号跨越而形成大的信号回路。 5、接口地保持“干净” ， 使噪声无法通过耦
20、合出入系统出入 PCB 板信号，特别是通过电缆连接的信号易将噪声耦合出入系统，注意保持 I/O 地不受到共模干扰。接口部分的电源地尽量采用平面。6、电路合理分区，控制不同模块之间的共模电流 对于纯数字电路，应该注意按电路工作速率高、中、低以及 I/O 进行分区。以减少电路模块之间的共模电流。7、贯彻系统的接地方案 PCB 上的接地设计，应该符合设备系统的总接地方案。特别是单板、背板，以及与机框机架需要搭接的地方，PCB 上应该备有系统要求的安装孔、喷锡或采用其它镀层的导电接触面。 二、双面板接地设计1、梳形电源、地结构任何电路都不宜直接采用梳形的地结构，由图可以看出信号的回流都必须折回根部，回
21、路面积大。但只要对较重要的信号加以地保护，布线完成之后将空的地方都敷上地铜皮，并用多个过孔将两层的地连接在一起，这个缺陷可以得到弥补。这种结构只适用于低速电路，PCB 上信号的走向较单一，而且走线密度较低的情况。2、栅格形地结构1）栅格形地结构，电源和地分别从 PCB 的顶层和底层，以正交方式引出，在电源和地交叉处放置去耦电容，电容的两端分别接电源和地。2）与梳形比较，栅格形地结构信号回路较小。栅格形地结构适用于低速的CMOS 和普通的 TTL 电路，但应该注意对较高速的信号加足够的地保护，使回路面积和回流路径的电感达到最小。 三、多层板的接地设计1、有完整地平面的多层板之优点1) 信号提供较
22、稳定的参考电平和低电感的信号回路，使所有信号线具有确定的阻抗值；2) 为电路提供低电感的工作电源供电；3) 可以控制信号间的串扰。四、参考平面的处理 1） 电源平面紧靠地平面 （仅限于高频电路）当电路的工作频率很高（如：大于 100MHz）时，电源平面应该紧靠地平面，这样可以最大化电源平面与地平面的电容耦合，降低电源的噪声。2）多个地平面用过孔相连 当 PCB 中有多个地平面层时，应该在板上用较多分散的过孔将地平面连接在一起，特别在信号集中换层的地方，以便为换层的信号提供较短回路和降低辐射。如图在平面的周用过孔将地平面连接在一起，可以有效的降低 PCB 对外的辐射。五、后背板的接地设计对于有后
23、背板的大型设备，在功能单板上，各种接地母线或接地平面在插座处汇合后经过后背板接到工作地和工作地汇流条。保护地通过后背板接到保护地汇流条。-48V 地通过后背板接到-48V 地汇流条。如果-48V 电源与5V 或12V 电源有共地的要求（如用户板） ，-48V 地与工作地在后背板上（靠近-48V 电源输入插座位置）相连。否则，-48V 地汇流条与工作地汇流条在接地螺丝处相连。静电防护与屏蔽地通过固定螺丝与机壳良好搭接。六、有金属外壳器件/模块的接地设计1）具有金属外壳的接插件，其金属外壳应与接地的机壳或底板紧密相连。2）印制板（双层板）在靠近接插件的部位，模拟地线、数字地线、功率地线、继电器地线、低电平电路地线、-48V 地线应合并为大面积地线。3）印制板（多层板）的模拟接地面、数字接地面、功率接地面、继电器接地面、低电平电路接地面、-48V 接地面要保持完整，在靠近接插件的部位要多点相连。4） 对于有金属外壳的小型设备，印制板的地线或接地面应通过固定螺丝多点接外壳，且在靠近接插件的部位适当增加固定螺丝。其他与接插件相连的部件的接地端也应就近接外壳。
