五、计算机控制系统的抗干扰设计

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1、计算机控制装置计算机控制装置1五、计算机控制系统的抗干扰设计五、计算机控制系统的抗干扰设计五、计算机控制系统的抗干扰设计五、计算机控制系统的抗干扰设计1.干扰的耦合方式干扰的耦合方式2.几种典型的干扰噪声几种典型的干扰噪声3.干扰的抑制方法干扰的抑制方法3.1屏蔽屏蔽3.2接地接地3.3布线布线3.4静电防护静电防护4.电源系统的防雷设计简介电源系统的防雷设计简介计算机控制装置计算机控制装置21. 1.干扰的耦合方式干扰的耦合方式传导耦合传导耦合辐射干扰辐射干扰串串 扰扰干扰源与被干扰对象通过电源线、信号线、接地线相连干扰源与被干扰对象通过电源线、信号线、接地线相连干扰源通过空间传播将干扰耦合

2、到被干扰对象干扰源通过空间传播将干扰耦合到被干扰对象干扰源和被干扰对象没有直接联系，但当它们的导线或引干扰源和被干扰对象没有直接联系，但当它们的导线或引线相互靠近时会产生寄生电容和寄生电感线相互靠近时会产生寄生电容和寄生电感干扰噪声：干扰噪声：电流电流电压电压电场电场磁场磁场天线耦合天线耦合公共阻抗耦合公共阻抗耦合静电耦合静电耦合场场- -差模耦合差模耦合场场- -共模耦合共模耦合电源线耦合电源线耦合被干扰设备被干扰设备线线- -线串扰线串扰电路性电路性电流、电压电流、电压 电容性电容性电场电场电感性电感性磁场磁场计算机控制装置计算机控制装置3公共阻抗耦合（公共阻抗耦合（电路性）路性）单电源、

3、多负载单电源、多负载负载电流负载电流公共阻抗形成电压公共阻抗形成电压较大时会影响其他设备较大时会影响其他设备电源电源公共阻抗耦合：干扰源往往通过某些公共导体耦合到被干扰设备上，通常是公共阻抗耦合：干扰源往往通过某些公共导体耦合到被干扰设备上，通常是一个回路、电源总线、公共负载、公共接地等，这是最常见的耦合方式。一个回路、电源总线、公共负载、公共接地等，这是最常见的耦合方式。电源电源1多电源、共地多电源、共地负载电流负载电流地线阻抗形成电压地线阻抗形成电压较大时会影响其他设备较大时会影响其他设备电源电源2计算机控制装置计算机控制装置4单电源，多负载单电源，多负载负载瞬变负载瞬变浪涌噪声浪涌噪声影

4、响其他负载影响其他负载电源电源漏电流耦合漏电流耦合由流经绝缘电阻的漏电流引起的干扰电压，其影响一般不很严重；由流经绝缘电阻的漏电流引起的干扰电压，其影响一般不很严重；当绝缘被击穿时，影响非常显著。当绝缘被击穿时，影响非常显著。计算机控制装置计算机控制装置5静静电耦合（耦合（电容性）容性）设备（元器件）、导线间存在分布电容，静电经电容耦合感应形成干扰电压设备（元器件）、导线间存在分布电容，静电经电容耦合感应形成干扰电压负载负载故信号放大器的输入阻抗故信号放大器的输入阻抗 Z Zi i 尽可能小，一般在几百尽可能小，一般在几百及以下。及以下。频域：频域：复频域：复频域：时域：时域：计算机控制装置计

5、算机控制装置6多干扰源多干扰源计算机控制装置计算机控制装置7导线导线导线电感导线电感导线导线导线电感导线电感 电感感抗电感感抗 ( (与频率成正比与频率成正比) )两根邻近输电线两根邻近输电线会形成互感会形成互感导线导线1 1电流会在另一导线形成串联互感干扰电压电流会在另一导线形成串联互感干扰电压线-线串串扰耦合耦合如果导线如果导线1 1上电流有高频变化，则相邻其它导线上的互感电压也可能会很显著上电流有高频变化，则相邻其它导线上的互感电压也可能会很显著导线导线1导线导线2计算机控制装置计算机控制装置8典型的典型的线-线串串扰RequRequ为被干扰回路的等效电阻，图中即为两个电阻的并联值。为被

6、干扰回路的等效电阻，图中即为两个电阻的并联值。C Cm m、L Lm m分别为寄生电容和寄生电感分别为寄生电容和寄生电感电容性耦合电压电容性耦合电压电感性耦合电压电感性耦合电压计算机控制装置计算机控制装置9电源源线耦合耦合直流或者交流电源受到干扰，电源线又将这些干扰传送给其他设备直流或者交流电源受到干扰，电源线又将这些干扰传送给其他设备这往往是系统中最主要的干扰源这往往是系统中最主要的干扰源电源电源计算机控制装置计算机控制装置10差模干差模干扰和共模干和共模干扰共模干扰：共模干扰：在导线对上产生（幅值相等）相位相同的噪声。在导线对上产生（幅值相等）相位相同的噪声。差模干扰：差模干扰：在导线对上

7、产生相位相反的噪声。在导线对上产生相位相反的噪声。更确切地说，幅值不相等、或者极性不相同的噪声更确切地说，幅值不相等、或者极性不相同的噪声UCM1UCM2UDM1UDM2UCMUDM一般情况下一般情况下两根传输导线往返的干扰两根传输导线往返的干扰差模干扰差模干扰两根传输导线为去向，地线返回两根传输导线为去向，地线返回共模干扰共模干扰通常会同时存在，并可能相互转化通常会同时存在，并可能相互转化计算机控制装置计算机控制装置11112233-之间的干扰？之间的干扰？-之间的干扰？之间的干扰？-之间的干扰？之间的干扰？差模差模共模共模差模差模差模干扰与共模干扰的对比分析：差模干扰与共模干扰的对比分析：

8、危害性危害性一般情况差模显著，但对于非对称电路，则共模干扰也显著一般情况差模显著，但对于非对称电路，则共模干扰也显著干扰量幅值干扰量幅值共模干扰通常更大共模干扰通常更大干扰发射干扰发射差模干扰对其他仪器设备的影响要比共模干扰小得多差模干扰对其他仪器设备的影响要比共模干扰小得多计算机控制装置计算机控制装置12减少差模干扰的方法：减少差模干扰的方法：滤波器滤波器双绞线双绞线传输传输减少共模干扰的方法：减少共模干扰的方法：滤波器滤波器屏蔽屏蔽双绞线并有效双绞线并有效接地接地强电场的地方还可采用金属穿线管屏蔽强电场的地方还可采用金属穿线管屏蔽远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线远离高压线

9、，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线采用线性稳压电源或高品质的开关电源采用线性稳压电源或高品质的开关电源(如纹波小于如纹波小于50mV)计算机控制装置计算机控制装置13对电器设备来讲，干扰噪声主要可分为：对电器设备来讲，干扰噪声主要可分为：静电、大功率开关触点断开、电机电刷跳动等静电、大功率开关触点断开、电机电刷跳动等中高频电源、开关电源、大功率输变线等中高频电源、开关电源、大功率输变线等电机启动电流、大功率电气合闸、开关电路导通等电机启动电流、大功率电气合闸、开关电路导通等放电噪声放电噪声振荡噪声振荡噪声浪涌噪声浪涌噪声2. 2.几种典型的干扰噪声几种典型的干扰噪声计算机控制装置计算机控

10、制装置142.1放电噪声放电噪声火花放电火花放电弧光放电弧光放电辉光放电辉光放电电晕放电电晕放电SparkDischarge在在常压常压下，下，电极间电极间气气体被体被高压击穿高压击穿，出现，出现闪光和爆裂声的气体闪光和爆裂声的气体放电现象。因气体击放电现象。因气体击穿后变为良导体，电穿后变为良导体，电流猛增，电压下降，流猛增，电压下降，放电暂时熄灭，待电放电暂时熄灭，待电压恢复再次放电。故压恢复再次放电。故火花放电具有间隙性火花放电具有间隙性。ArcDischarge当电源功率较大，有当电源功率较大，有足够大的电流（几安足够大的电流（几安到几十安），使到几十安），使气体气体击穿击穿，发出强烈

11、光辉，发出强烈光辉，产生高温。通常方法产生高温。通常方法是使两电极接触后随是使两电极接触后随即分开，因短路发热，即分开，因短路发热，使阴极表面产生热电使阴极表面产生热电子发射，使碰撞电离子发射，使碰撞电离及阴极的二次电子发及阴极的二次电子发射急剧增加，电流很射急剧增加，电流很大。大。如如焊接焊接GlowDischarge在低压（约几毫米汞在低压（约几毫米汞柱）气体中，当两极柱）气体中，当两极间电压较高（约间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场的残余正离子在电场中加速，有足够的动中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程次电子，

12、经簇射过程产生更多的带电粒子，产生更多的带电粒子，使气体导电。其特征使气体导电。其特征是是电流强度较小（约电流强度较小（约几毫安），温度不高几毫安），温度不高。（光源）（光源）CoronaDischarge气体介质在不均匀电气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。场中的局部自持放电。最常见最常见。在曲率半径。在曲率半径很小的尖端电极附近，很小的尖端电极附近，极易因局部电场强度极易因局部电场强度超过气体的电离场强超过气体的电离场强而出现电晕放电。可而出现电晕放电。可以看到以看到光亮光亮，并伴有，并伴有声音声音。可以是。可以是相对稳相对稳定定的，也可能是电场的，也可能是电场击穿前兆击穿前兆。影响很大

13、影响很大，高压线上可能看到。高压线上可能看到。计算机控制装置计算机控制装置152.2振荡噪声振荡噪声（1）工频干扰噪声）工频干扰噪声（2）高频干扰噪声）高频干扰噪声大功率传输线大功率传输线/工频感应工频感应波形失真越大波形失真越大高次谐波越多高次谐波越多即使功率不是很大即使功率不是很大干扰也会比较显著干扰也会比较显著来源：中、高频炉，开关电源，变频器（来源：中、高频炉，开关电源，变频器（DC-AC），可控硅等高频振荡设备），可控硅等高频振荡设备如开关电源，内部经过高频化设计，其基波本身也可能成为一种噪声干扰源，即电磁干扰波如开关电源，内部经过高频化设计，其基波本身也可能成为一种噪声干扰源，即电

14、磁干扰波一种传播方式：电源线传播一种传播方式：电源线传播另一种传播方式：通过空间辐射传播另一种传播方式：通过空间辐射传播计算机控制装置计算机控制装置162.3浪涌噪声浪涌噪声大功率用电设备（如电弧炉、焊机、大功率电机等）启动时，其大功率用电设备（如电弧炉、焊机、大功率电机等）启动时，其启动电流往往是额定电流的数倍（启动电流往往是额定电流的数倍（46倍），对电网产生冲击倍），对电网产生冲击频繁通断频繁通断 频繁、周期性冲击频繁、周期性冲击浪涌浪涌 公共供电点电压公共供电点电压 其他用电设备工作不正常甚至损其他用电设备工作不正常甚至损坏坏计算机控制装置计算机控制装置17电磁干扰电磁干扰EMIEle

15、ctromagneticInterference电磁兼容电磁兼容EMCElectromagneticCompatibility3. 3.干扰的抑制方法干扰的抑制方法电磁干扰的危害性电磁干扰的危害性害人害己害人害己影响精确度、稳定性、甚至失效影响精确度、稳定性、甚至失效电电磁磁兼兼容容设设计计的的目目的的把把自自身身的的电电磁磁干干扰扰限限定定在在一一定定的的范范围围，降降低低对对其其他他设设备备的的影影响响，使使自自身身免免受受或或少少受受外外部部干扰的影响干扰的影响抑制电磁干扰的主要手段抑制电磁干扰的主要手段屏蔽、接地、合理布线、静电防护屏蔽、接地、合理布线、静电防护计算机控制装置计算机控制

16、装置183.13.1屏蔽技术屏蔽技术电磁屏蔽电磁屏蔽静电屏蔽静电屏蔽交变电场交变电场交变磁场交变磁场3.1.1屏蔽原理屏蔽原理电磁屏蔽要分为电场屏蔽和磁场屏蔽，二者是有区别的电磁屏蔽要分为电场屏蔽和磁场屏蔽，二者是有区别的在交变场中，交变电场和交变磁场总是同时存在的在交变场中，交变电场和交变磁场总是同时存在的电磁屏蔽的目的更主要还是用来防止交变电场的影响电磁屏蔽的目的更主要还是用来防止交变电场的影响通常情况下，在干扰频率不是很高时，近场的影响比较突出通常情况下，在干扰频率不是很高时，近场的影响比较突出高电压、小电流干扰源：高电压、小电流干扰源：低电压、大电流干扰源：低电压、大电流干扰源：电场干

17、扰为主，磁场往往可以忽略电场干扰为主，磁场往往可以忽略磁场干扰为主，电场往往可以忽略磁场干扰为主，电场往往可以忽略屏乃挡风、遮蔽之器；蔽乃掩障、遮护之为。屏乃挡风、遮蔽之器；蔽乃掩障、遮护之为。计算机控制装置计算机控制装置19电场屏蔽电场屏蔽电电场场屏屏蔽蔽的的关关键键：在在干干扰扰源源和和敏敏感感设设备备之之间间设设置置高高导导电电性性的的金金属属屏蔽体，并将金属屏蔽体良好接地。屏蔽体，并将金属屏蔽体良好接地。交交变变电电场场对对敏敏感感电电路路的的耦耦合合干干扰扰电电压压大大小小取取决决于于交交变变电电场场电电压压、耦耦合合电容和金属屏蔽体电容和金属屏蔽体接地电阻接地电阻之之“积积”。只只

18、要要设设法法使使金金属属屏屏蔽蔽体体良良好好接接地地，就就能能使使交交变变电电场场对对敏敏感感电电路路的的耦耦合合干扰电压变得很小。干扰电压变得很小。单从电场屏蔽的角度看，与单从电场屏蔽的角度看，与屏蔽体的厚度没有太直接的关系屏蔽体的厚度没有太直接的关系。屏蔽体屏蔽体计算机控制装置计算机控制装置20磁场屏蔽磁场屏蔽低低频频磁磁场场屏屏蔽蔽：是是利利用用高高磁磁导导率率的的材材料料构构成成低低磁磁阻阻通通路路，实实现现磁磁路旁通。屏蔽体磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，效果越好。路旁通。屏蔽体磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，效果越好。外部磁场外部磁场空气磁阻空气磁阻屏蔽体磁场屏蔽体磁场屏蔽体内磁场

19、屏蔽体内磁场屏屏蔽蔽体体本本质质上上就就是是为为磁磁场场提提供供一一条条低低磁磁阻阻的的通通路路，空空间间磁磁场场会会集集中中在在屏蔽材料中，避免敏感设备受磁场干扰。屏蔽材料中，避免敏感设备受磁场干扰。单从磁场屏蔽看，单从磁场屏蔽看，屏蔽体无需接地，但尽量不要有缝隙屏蔽体无需接地，但尽量不要有缝隙。计算机控制装置计算机控制装置21通风孔形状、布置尽可能减小磁阻，必要时加装通风孔金属网通风孔形状、布置尽可能减小磁阻，必要时加装通风孔金属网磁场方向磁场方向计算机控制装置计算机控制装置22磁场屏蔽磁场屏蔽-饱和问题饱和问题高磁导材料在强磁场中极易高磁导材料在强磁场中极易饱和饱和，丧失导磁效能。，丧失

20、导磁效能。由由于于导导磁磁材材料料物物理理结结构构的的限限制制, , 通通过过的的磁磁通通量量是是不不可可以以无无限限增增大大，当特定导磁材料磁通量大到一定数量将不再增加当特定导磁材料磁通量大到一定数量将不再增加, , 即达到磁饱和。即达到磁饱和。B B磁通量磁通量 H H磁场强度磁场强度H H 对应对应 BB当当H H大到一定程度，导磁材料被磁化，磁通量将保持稳定，即为饱和大到一定程度，导磁材料被磁化，磁通量将保持稳定，即为饱和饱和和磁场屏蔽磁场屏蔽-磁导率与频率的关系磁导率与频率的关系通常材料磁导率越高，适用抑制的频率越低。通常材料磁导率越高，适用抑制的频率越低。计算机控制装置计算机控制装

21、置23磁场屏蔽磁场屏蔽强磁场屏蔽强磁场屏蔽高磁导材料在强磁场中极易高磁导材料在强磁场中极易饱和饱和，丧失导磁效能。，丧失导磁效能。低磁导材料在强磁场中不易饱和，但效能不足低磁导材料在强磁场中不易饱和，但效能不足低磁低磁导材料材料高磁导高磁导材料材料第一层：第一层：低磁导率材料，不易饱和低磁导率材料，不易饱和 将强磁场衰减到一定强度将强磁场衰减到一定强度第二层：第二层：高磁导率材料，提高屏蔽效果高磁导率材料，提高屏蔽效果需要的话还可以加到需要的话还可以加到n n层层计算机控制装置计算机控制装置24磁场屏蔽磁场屏蔽高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽高频磁场高频磁场辐射能力强辐射能力强趋于远场干扰趋于远场干扰

22、远场干扰中电场干扰和磁场干扰都不能忽视远场干扰中电场干扰和磁场干扰都不能忽视既要电场屏蔽，也要磁场屏蔽既要电场屏蔽，也要磁场屏蔽可以采用高电导率材料屏蔽体可以采用高电导率材料屏蔽体+ +良好接地良好接地这种措施对近场高频电磁干扰屏蔽效果也是不错的。这种措施对近场高频电磁干扰屏蔽效果也是不错的。磁场屏蔽磁场屏蔽高频高频+ +强磁场屏蔽强磁场屏蔽方法一：结合前两种思想方法一：结合前两种思想方法二：不要把仪器设备放在那种场合方法二：不要把仪器设备放在那种场合计算机控制装置计算机控制装置25静电屏蔽静电屏蔽静电感应是在高输入阻抗电路的一种主要干扰。静电感应是在高输入阻抗电路的一种主要干扰。静电感应电压

23、可以很高，可达万伏以上静电感应电压可以很高，可达万伏以上2000V人有感觉，人有感觉，3000V以上可以看见火花以上可以看见火花危害很大危害很大防止静电的关键是：防止静电的关键是：接地接地静静电电屏屏蔽蔽就就是是利利用用高高电电导导率率屏屏蔽蔽体体，使使其其内内部部电电力力线线不不传传播播到到外外部部，也也不使外部电力线传到内部不使外部电力线传到内部。基本要求：基本要求：完整的屏蔽导体完整的屏蔽导体+良好的接地良好的接地单纯静电屏蔽必须接地，屏蔽体上可以任意开缝单纯静电屏蔽必须接地，屏蔽体上可以任意开缝磁场屏蔽不需接地，但开缝会有漏磁磁场屏蔽不需接地，但开缝会有漏磁结果：屏蔽体尽可能接地，屏蔽

24、体尽可能完整密封结果：屏蔽体尽可能接地，屏蔽体尽可能完整密封计算机控制装置计算机控制装置263.1.3导线屏蔽导线屏蔽绝绝大大多多数数干干扰扰波波是是通通过过导导线线传传播播和和辐辐射射的的，特特别别是是低低电电平平信信号号线线，对对外外部部辐射都是很敏感的辐射都是很敏感的导线屏蔽的目的：抵御干扰、防止辐射（干扰他人）导线屏蔽的目的：抵御干扰、防止辐射（干扰他人）铜丝编制的屏蔽线，主要用于信号线铜丝编制的屏蔽线，主要用于信号线铠装电线：用铁皮或铝皮将芯线包起来，主要用于电力线铠装电线：用铁皮或铝皮将芯线包起来，主要用于电力线还可使用镀锌管、薄壁不锈钢等金属管作为穿线管，在导线外起屏蔽作用还可使

25、用镀锌管、薄壁不锈钢等金属管作为穿线管，在导线外起屏蔽作用计算机控制装置计算机控制装置27大多数情况，问题不是出在电缆屏蔽的质量上，而是出在屏蔽末端连接上。大多数情况，问题不是出在电缆屏蔽的质量上，而是出在屏蔽末端连接上。信号电缆屏蔽层（单层）应采用单端接地，即一端接地，另一端浮空信号电缆屏蔽层（单层）应采用单端接地，即一端接地，另一端浮空（两头接地会造成两边电势不等而引起很大地电流环路造成屏蔽机能损坏）（两头接地会造成两边电势不等而引起很大地电流环路造成屏蔽机能损坏）双双屏屏蔽蔽层层，内内层层采采用用单单端端接接地地，外外层层采采用用双双端端接接地地，但但应应考考虑虑在在暂暂态态电电流流作作

26、用用下屏蔽层不致被烧熔，等电位。下屏蔽层不致被烧熔，等电位。GB50217-1994电力工程电缆设计规范电力工程电缆设计规范单端接地防止静电、电场干扰单端接地防止静电、电场干扰双双端端接接地地具具有有一一定定的的抑抑制制磁磁场场干干扰扰的的作作用用（外外层层和和地地之之间间形形成成感感应应电电流流，减减小小对内层的影响）对内层的影响）单端接地的原则：信号源端接地，信号源浮地则在受信方接地（谁送电谁接地）单端接地的原则：信号源端接地，信号源浮地则在受信方接地（谁送电谁接地）计算机控制装置计算机控制装置28屏蔽层接地的几种方式屏蔽层接地的几种方式同轴电缆同轴电缆电缆电缆( (双绞线双绞线) )扁平

27、电缆扁平电缆安全地安全地信号地信号地信号输入信号输入地线地线接地板接地板接地板接地板一般一般一般一般可以可以可以可以不错不错不错不错理想理想理想理想计算机控制装置计算机控制装置29电缆整体屏蔽接地电缆整体屏蔽接地菊花链菊花链干扰电流不断叠加干扰电流不断叠加一般一般比前者好，但仍会降低屏蔽比前者好，但仍会降低屏蔽效果，每个接地点尽量不要效果，每个接地点尽量不要超过超过3 3根根较好较好没个屏蔽直接接到带孔的没个屏蔽直接接到带孔的铜带上，铜带折叠成环，铜带上，铜带折叠成环，接到接地装置上接到接地装置上更好更好计算机控制装置计算机控制装置303.23.2接地技术接地技术接地就是将一个点与某个点位基准

28、面用导体连接起来建立低电阻的导电通道。接地就是将一个点与某个点位基准面用导体连接起来建立低电阻的导电通道。“接地接地”通常有三种：通常有三种：安全安全接地接地工作接地工作接地（系统基准地（系统基准地）干扰抑制干扰抑制接地（屏蔽接地）接地（屏蔽接地）安全接地的作用安全接地的作用：（1）防雷（瞬时高电位、大电流）防雷（瞬时高电位、大电流）（2）保护人生、设备安全（高压电器外壳电荷积累、绝缘下降）保护人生、设备安全（高压电器外壳电荷积累、绝缘下降）工作接地的作用：防止电子设备自身内部的干扰工作接地的作用：防止电子设备自身内部的干扰干扰抑制接地（屏蔽接地）：防止外部干扰干扰抑制接地（屏蔽接地）：防止外

29、部干扰自然界的土壤地层有两大电气特性：自然界的土壤地层有两大电气特性：导电导电：导电率为导电率为10-3至至10-1S/m，介于良导体和绝缘体之间；，介于良导体和绝缘体之间；容电量容电量大地导电大地导电可将电气设备和地间组成电气连接可将电气设备和地间组成电气连接容电量容电量，可把土壤地层理解为等电位面，成为系统的基准电位。，可把土壤地层理解为等电位面，成为系统的基准电位。S S1/1/西门子西门子西门子西门子计算机控制装置计算机控制装置31从工业应用角度看，控制系统通常有两种接地方式：单独接地从工业应用角度看，控制系统通常有两种接地方式：单独接地等电位联结（连接）等电位联结（连接）1）单独接地

30、单独接地将控制系统的保护接地接入电气安全接地网将控制系统的保护接地接入电气安全接地网工作接地采用独立的、工作接地采用独立的、“干净的干净的”接地装置与大地相接接地装置与大地相接注：在一段电源保护地线的两点间会有数注：在一段电源保护地线的两点间会有数mV，甚至几伏的电位差。这对弱电信号来，甚至几伏的电位差。这对弱电信号来说，是一个非常严重的干扰，因此控制系统的工作说，是一个非常严重的干扰，因此控制系统的工作(信号信号)地和保护接地不能在地和保护接地不能在“柜内柜内”混用。混用。3.2.1.接地系统的结构接地系统的结构近十年接地系统在概念和技术上发生了很大的变化，其中最重要的转近十年接地系统在概念

31、和技术上发生了很大的变化，其中最重要的转变变是接地系统是接地系统的合格的合格标准标准:接地电阻值（以前，单纯注意接地电阻）接地电阻值（以前，单纯注意接地电阻）接地结构接地电阻值（现在，除了接地电阻，还有结构要求），接地结构接地电阻值（现在，除了接地电阻，还有结构要求），特别是特别是从从单独单独接地接地到到等电位联结等电位联结方式的转变方式的转变计算机控制装置计算机控制装置322）等电位联结等电位联结主体思想的多点连接（网络连接）主体思想的多点连接（网络连接）即设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接。其即设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接。其中包括结构纲筋、金属设备、管道

32、等（都是很好的接地极），中包括结构纲筋、金属设备、管道等（都是很好的接地极），进而和接地极相连，进而和接地极相连，各接地点之间的地电位差最小各接地点之间的地电位差最小.以往在实际工作中大量采用以往在实际工作中大量采用TN-CTN-C系统供电（俗称系统供电（俗称零地合一零地合一），），50Hz50Hz的的工频干扰经由设备外壳，元件底板串入信息系统，必须要求工作地与工频干扰经由设备外壳，元件底板串入信息系统，必须要求工作地与保护性地隔离，特别是防雷接地更要避而远之。保护性地隔离，特别是防雷接地更要避而远之。随着城市建筑的发展，随着城市建筑的发展，工作地与保护性地的分离已越来越困难工作地与保护性地的

33、分离已越来越困难。计算机控制装置计算机控制装置33和单独接地相比，等电位联结有如下的和单独接地相比，等电位联结有如下的特点特点：常规的基地方式会因电气设备故障或雷击会形成建筑物不同部位常规的基地方式会因电气设备故障或雷击会形成建筑物不同部位地电位差的存在，这时如意外地连接不同地点的设备会产生电火地电位差的存在，这时如意外地连接不同地点的设备会产生电火花引起爆炸或损坏设备，无法保障人身和控制系统的安全，特别花引起爆炸或损坏设备，无法保障人身和控制系统的安全，特别是在爆炸危险场所更为严重。采用等电位联结，就可是在爆炸危险场所更为严重。采用等电位联结，就可减小或避免减小或避免这种危险的发生这种危险的

34、发生。由于建筑物各处均为等电位，使共模型态的干扰不易产生（基准由于建筑物各处均为等电位，使共模型态的干扰不易产生（基准相同），减小了系统的共模干扰。相同），减小了系统的共模干扰。采用等电位连接，可消除静电和电场的干扰，不易受磁场干扰；采用等电位连接，可消除静电和电场的干扰，不易受磁场干扰；实施方便，等电位接地系统已为国际标准采用，并逐步在我国国实施方便，等电位接地系统已为国际标准采用，并逐步在我国国家标准中推广。家标准中推广。计算机控制装置计算机控制装置34S型(星型)接地系统ERPERPEarthingReferencePoint接地基准点接地基准点等电位等电位接地网接地网控制系控制系统机柜

35、统机柜3.2.2.等电位联结的三种方法等电位联结的三种方法M型型(网络型网络型)接地系统接地系统混合型接地系统混合型接地系统PEPE电源保护地工作地电源保护地工作地PE配电箱配电箱等电位接地网等电位接地网机柜机柜接地汇流排接地汇流排接地接地干线干线计算机控制装置计算机控制装置35仪表及控制系统M型接地系统M型等电位连接网络是通过多点连接组合到接地系统中去。型等电位连接网络是通过多点连接组合到接地系统中去。M型等电位接地网络宜用于延伸较大的开环系统，而且在设备之间敷设型等电位接地网络宜用于延伸较大的开环系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，以及设施和电缆从若干处进入该信息系统。许多线路和电缆，

36、以及设施和电缆从若干处进入该信息系统。PE配电箱配电箱等电位接地网等电位接地网机柜机柜接地汇流排接地汇流排接地接地干线干线计算机控制装置计算机控制装置36串联接地因各电路的地电流在地线阻抗以及连接阻抗会引起各电路间的串联接地因各电路的地电流在地线阻抗以及连接阻抗会引起各电路间的耦合，所以会产生干扰，故要避免使用耦合，所以会产生干扰，故要避免使用。如果不可避免，则应尽量使地线阻抗趋向最小。如果不可避免，则应尽量使地线阻抗趋向最小。设备设备1 1设备设备2 2设备设备3 3I3I2I1ABCR1R2R3V VA AV VB BV VC C3.2.3.系统内部连接（串联接地和并联接地）系统内部连接（

37、串联接地和并联接地）计算机控制装置计算机控制装置37设备设备1设备设备2设备设备3R1R2R3I1I2I3R4A并联接地可以减少因地电流引起电路间的耦合。并联接地可以减少因地电流引起电路间的耦合。根据接地标准，应强调根据接地标准，应强调“分类汇总分类汇总”。汇总点离和地的接入点汇总点离和地的接入点愈近与好愈近与好。并联接地仍然存在耦合（公共阻抗耦合）并联接地仍然存在耦合（公共阻抗耦合）如果如果R4代表接地电阻，为减小耦合，显然是代表接地电阻，为减小耦合，显然是愈小愈好愈小愈好。计算机控制装置计算机控制装置38低压系统接地制式按配电系统和电气设备（包括信息系统）不同的接低压系统接地制式按配电系统

38、和电气设备（包括信息系统）不同的接地组合来分类，按照地组合来分类，按照IEC规定，低压系统接地制式一般由两个字母组规定，低压系统接地制式一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。成，必要时可加后续字母。按低压系统接地制式划分有按低压系统接地制式划分有TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT等五种。等五种。第一个字母表示电源接地点对地的关系：第一个字母表示电源接地点对地的关系：T表示直接接地，表示直接接地，I表示不接地表示不接地第二个字母表示电气设备的外露导电部分（如第二个字母表示电气设备的外露导电部分（如DCS的机柜）与地的关系：的机柜）与地的关系：T表示独立于电源接地点直接接地，表示独立于

39、电源接地点直接接地，N表示直接与电源接地点连接。表示直接与电源接地点连接。后续字母表示中性线（后续字母表示中性线（N）与保护线（）与保护线（PE）之间的关系：）之间的关系：C表示中性线（表示中性线（N）与保护线（）与保护线（PE）合并为）合并为PEN线；线；S表示表示中性线与保护线分开；表示表示中性线与保护线分开；C-S表示在电源侧为表示在电源侧为PEN线，从某点分开为线，从某点分开为N及及PE线。线。3.2.4.低压配电系统的接地制式低压配电系统的接地制式计算机控制装置计算机控制装置39TN-C系统系统简单、经济简单、经济但当三相负载不但当三相负载不平衡时，平衡时，PEN线线有电流有电流，其

40、所产，其所产生的压降呈现在生的压降呈现在电气设备的外壳电气设备的外壳上，对敏感性的上，对敏感性的电子设备不利。电子设备不利。L1L2L3PENL1L2L3NPETN-S系统系统在正常时在正常时PE线上不线上不通过负荷电流通过负荷电流，与，与PE线相连的电气设线相连的电气设备的金属外壳在正备的金属外壳在正常运行时不带电位常运行时不带电位。优先考虑优先考虑L1L2L3NPEL1L2L3PENTN-C-S系统系统前端前端TN-C系统系统后面为后面为TN-S系统系统L1L2L3NPEL1L2L3PETT系统系统TT系统内，电气设系统内，电气设备的金属外壳单独备的金属外壳单独接地，与电源在接接地，与电源

41、在接地上无电气联系。地上无电气联系。其优点是避免发生其优点是避免发生故障时，将故障电故障时，将故障电压蔓延。压蔓延。IT系统系统系统没有配出中性系统没有配出中性线。适用于大型电线。适用于大型电厂厂的用电的用电。计算机控制装置计算机控制装置40（1）在）在建筑物电子信息系统防雷技术规范（建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）第第5.4.1条作了下列强制性的规定：条作了下列强制性的规定：“电子信息系统设备由电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时，配电线路必须采用交流配电系统供电时，配电线路必须采用TN-S系统的接地方系统的接地方式。式。”（“建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规

42、范GB50057-94”第第6.4.1条也如条也如此规定）此规定）（2）石油化工仪表接地设计规范（石油化工仪表接地设计规范（SH3081-2003）第第3.1.2条条规定：规定：“控制室用电应采用控制室用电应采用TN-S系统。整个系统中，保护线系统。整个系统中，保护线PE与中线与中线N是分开的是分开的。”计算机控制装置计算机控制装置413.2.5.接地电阻接地电阻定义一：定义一：接地电阻包括上述四个电阻之和。其中，接地电阻包括上述四个电阻之和。其中，接地体附近的土壤电接地体附近的土壤电阻是主要的阻是主要的，RG2/RG3往往可以忽略不计。往往可以忽略不计。定义二：定义二：从仪表设备的接地端子到

43、总接地板之间导体及连接点电阻的总从仪表设备的接地端子到总接地板之间导体及连接点电阻的总和称为和称为联结电阻联结电阻；接地极对地电阻和总接地板、接地总干线及；接地极对地电阻和总接地板、接地总干线及接地总干线两端的连接点电阻之和称为接地总干线两端的连接点电阻之和称为接地电阻接地电阻。后一种说法是因为它对联结电阻和接地电阻分别提出了不同的要求。后一种说法是因为它对联结电阻和接地电阻分别提出了不同的要求。接地板、接地导线电阻接地板、接地导线电阻接地体电阻接地体电阻接地体与土壤接触电阻接地体与土壤接触电阻附近土壤电阻附近土壤电阻计算机控制装置计算机控制装置42虽然土壤为不良导体，但因其容量、电流通路的截

44、面积很大，故虽然土壤为不良导体，但因其容量、电流通路的截面积很大，故接地电阻仍然很小。接地电阻仍然很小。可见，接地电阻主要取决于接地极附近的接地电阻值，并和接地可见，接地电阻主要取决于接地极附近的接地电阻值，并和接地极的形状大小有关。极的形状大小有关。上述接地电阻是指工频电流从接地体向周围大地散流时，土壤呈上述接地电阻是指工频电流从接地体向周围大地散流时，土壤呈现的电阻值，即为工频接地电阻。现的电阻值，即为工频接地电阻。计算机控制装置计算机控制装置43由于流入地中的电流错综复杂，有工频电流，也有雷击时的脉冲电流，由于流入地中的电流错综复杂，有工频电流，也有雷击时的脉冲电流，所以接地电阻按其用途

45、也分为所以接地电阻按其用途也分为工频接地电阻工频接地电阻和和冲击接地电阻冲击接地电阻（防雷）。（防雷）。工频接地电阻的测量相对容易，但因诸如闪电电流是很难测量的，故工频接地电阻的测量相对容易，但因诸如闪电电流是很难测量的，故冲击接地电阻不易准确测得。冲击接地电阻不易准确测得。工程上，冲击接地电阻通常根据工频电阻值进行换算：工程上，冲击接地电阻通常根据工频电阻值进行换算：Ra=ARi式中：式中：Ra-工频接地电阻（欧姆）；工频接地电阻（欧姆）；A-换算系数，它取决于土壤电阻率、接地体的形状，换算系数，它取决于土壤电阻率、接地体的形状，A(1,3)Ri-冲击接地电阻（欧姆）。冲击接地电阻（欧姆）。

46、同一个接地装置，其若工频接地电阻值同一个接地装置，其若工频接地电阻值Ra合格，一般合格，一般Ri值也是合格的。值也是合格的。（详见（详见“建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范GB50057-1994”，如第一类建筑物防雷规，如第一类建筑物防雷规定：独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每定：独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻不宜大于一引下线的冲击接地电阻不宜大于10。）计算机控制装置计算机控制装置443.2.7.土壤电阻率土壤电阻率土壤的种类土壤的种类电阻率（电阻率（m m）沼泽地及泥地沼泽地及泥地80 80 200200粘土质砂地粘

47、土质砂地150 150 300300砂地砂地250 250 500500砂岩及岩盘地带砂岩及岩盘地带10,000 10,000 100,000100,000混凝土（基础结构体）混凝土（基础结构体）38 38 8080计算机控制装置计算机控制装置45（1）对土壤进行处理对土壤进行处理，如在接地体周围的土壤中加入食盐、木炭、电石，如在接地体周围的土壤中加入食盐、木炭、电石渣等，缺点是易流失，有腐蚀性。渣等，缺点是易流失，有腐蚀性。（2）换土换土，如换成黏土、黑土、沙质黏土等电阻率较低的土壤。，如换成黏土、黑土、沙质黏土等电阻率较低的土壤。（3）利用长效降阻剂利用长效降阻剂，长效降阻剂是由几种物质配

48、制而成，它含有导电，长效降阻剂是由几种物质配制而成，它含有导电性能良好的强电解质和水份。性能良好的强电解质和水份。（4）钻孔深埋法钻孔深埋法，接地体长度一般为，接地体长度一般为5至至10米，再深效果不明显。米，再深效果不明显。（5）采用导电性混凝土采用导电性混凝土，在水泥中掺入碳质纤维作为接地极使用。，在水泥中掺入碳质纤维作为接地极使用。（6）引入无腐蚀的污水引入无腐蚀的污水。（7）利用水和与水接触的钢筋混凝土体作为流散介质利用水和与水接触的钢筋混凝土体作为流散介质。（8）采用新型的接地系统采用新型的接地系统-IEA电解离子接地系统，电解离子接地系统，内部特制的电解离内部特制的电解离子化合物，

49、通过电极顶部的呼吸孔吸收空气和土壤中的水分，使接子化合物，通过电极顶部的呼吸孔吸收空气和土壤中的水分，使接地极中的化合物潮解形成电解液，渗透到周围土壤中去，降低土壤地极中的化合物潮解形成电解液，渗透到周围土壤中去，降低土壤的电阻率，从而降低接地电阻。的电阻率，从而降低接地电阻。降低土壤的电阻系数降低土壤的电阻系数计算机控制装置计算机控制装置46接地电阻的大小，应有规范标准或制造商规定。接地电阻的大小，应有规范标准或制造商规定。建筑物电子信息系建筑物电子信息系统防雷技术规范（统防雷技术规范（GB50343-2004）对接地系统有两条强制性规定：对接地系统有两条强制性规定：5.2.5防雷接地与交流

50、工作地、直流工作地、安全保护接地共用一组防雷接地与交流工作地、直流工作地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。最小值确定。5.2.6接地装置应优先利用建筑物的自然接地体，当自然接地体的接接地装置应优先利用建筑物的自然接地体，当自然接地体的接地电阻值达不到要求时应增加人工接地体。地电阻值达不到要求时应增加人工接地体。控制系统的接地电阻通常要求控制系统的接地电阻通常要求43.2.8.关于接地电阻值大小的要求关于接地电阻值大小的要求计算机控制装置计算机控制装置471）仪表和控制系统的接地联结采用）

51、仪表和控制系统的接地联结采用分类汇总分类汇总，最终与总接地板联结的，最终与总接地板联结的方式。交流电源的方式。交流电源的中线起始端中线起始端应与接地极或总接地板连接。应与接地极或总接地板连接。2）当已把建筑物（或装置）的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、）当已把建筑物（或装置）的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱的进线配电箱的PE（保护接地线）母排、接闪器引下线形成等电位（保护接地线）母排、接闪器引下线形成等电位联结时，仪表、控制系统各类接地也应汇接到该总接地板，实现联结时，仪表、控制系统各类接地也应汇接到该总接地板，实现等等电位联结电位联结。3）当尚未形成等电位联结，仪表、控制

52、系统可以采用）当尚未形成等电位联结，仪表、控制系统可以采用单独接地单独接地，工作，工作接地采用单独的接地体并与电气专业接地体须相距接地采用单独的接地体并与电气专业接地体须相距5m以上。以上。4）在各类接地联结中）在各类接地联结中严禁接入开关或熔断器严禁接入开关或熔断器。地下部分要采用焊接连。地下部分要采用焊接连接。接。3.2.9.接地原则接地原则计算机控制装置计算机控制装置481）对于现场仪表的电缆槽、仪表电缆保护管以及）对于现场仪表的电缆槽、仪表电缆保护管以及36V以上的仪表外壳以上的仪表外壳的保护接地，用接地连接线与就近已接地的金属构件相连，并应的保护接地，用接地连接线与就近已接地的金属构

53、件相连，并应保证其接地的可靠性及电气的连续性。严禁利用储存、输送保证其接地的可靠性及电气的连续性。严禁利用储存、输送可燃可燃性介质性介质的金属设备、管道以及与之相关的金属构件进行接地。的金属设备、管道以及与之相关的金属构件进行接地。2）现场仪表的）现场仪表的工作接地工作接地一般应在一般应在控制室侧接地控制室侧接地。3）对于要求或必须在现场接地的现场仪表，如接地型热电偶、）对于要求或必须在现场接地的现场仪表，如接地型热电偶、PH计、计、电磁流量计等应在现场侧接地。电磁流量计等应在现场侧接地。4）对于现场仪表要求或必须在现场接地，同时又要求将控制室接受仪）对于现场仪表要求或必须在现场接地，同时又要

54、求将控制室接受仪表在控制室侧接地的，应将两个接地点作表在控制室侧接地的，应将两个接地点作电气隔离电气隔离。A.A.现场仪表的接地连接方法现场仪表的接地连接方法计算机控制装置计算机控制装置491）在控制室内的盘、台、柜内应）在控制室内的盘、台、柜内应分类设置分类设置保护接地汇流排、信号及屏保护接地汇流排、信号及屏蔽接地汇流排（工作接地汇流排）和本安接地汇流条。蔽接地汇流排（工作接地汇流排）和本安接地汇流条。2）在控制室内，可设置接地汇总箱。箱内设置工作接地汇总板和保护）在控制室内，可设置接地汇总箱。箱内设置工作接地汇总板和保护接地汇总板。接地汇总板。3）如果）如果DCS系统的通信线路上无电气隔离

55、装置（包括电气中继和光中系统的通信线路上无电气隔离装置（包括电气中继和光中继），远程设备的接地汇流排应汇总到继），远程设备的接地汇流排应汇总到系统的接地汇总箱系统的接地汇总箱。如果通。如果通信线路上设有电气隔离装置，远程设备的接地汇流排可汇总到信线路上设有电气隔离装置，远程设备的接地汇流排可汇总到就近就近的总接地板上的总接地板上。B. 控制室盘、台、柜的接地控制室盘、台、柜的接地计算机控制装置计算机控制装置501）不屏蔽接地干线会带来干扰）不屏蔽接地干线会带来干扰现象现象：某尿素装置：某尿素装置DCS系采用单独接地，系采用单独接地，但信号总是飘移不定。但信号总是飘移不定。原因原因：后来发现，其

56、接地干线长：后来发现，其接地干线长50米，米，从三楼沿外墙敷设到接地体，没从三楼沿外墙敷设到接地体，没有穿管屏蔽，过长的接地干线，有穿管屏蔽，过长的接地干线，如果没有屏蔽措施，接地干线就如果没有屏蔽措施，接地干线就象是一根天线，可以接受大量的象是一根天线，可以接受大量的干扰信号，使系统无法稳定工作，干扰信号，使系统无法稳定工作，乃至系统卡件发生故障。乃至系统卡件发生故障。结论结论：接地干线应愈短愈好，必要时也：接地干线应愈短愈好，必要时也应该采取屏蔽措施。应该采取屏蔽措施。控制室控制室三楼三楼DCS单独接地单独接地原有接地网原有接地网大电流设备大电流设备3.2.10.几个接地案例的分析几个接地

57、案例的分析计算机控制装置计算机控制装置512 2）保持和其它接地系统的距离）保持和其它接地系统的距离现象现象：某玻璃装置的：某玻璃装置的DCS采用单独接地，发现信号干扰很大。采用单独接地，发现信号干扰很大。原因原因：DCS的单独接地体和原有的接地网相距不到的单独接地体和原有的接地网相距不到5米。米。结论结论：若：若DCS采用单独接地，其接地体和电气接地网相距必须大于采用单独接地，其接地体和电气接地网相距必须大于5米，米，和防雷接地体相距必须大于和防雷接地体相距必须大于20米。米。控制室控制室三楼三楼DCS单独接地单独接地原有接地网原有接地网大电流设备大电流设备计算机控制装置计算机控制装置52小

58、于小于10米米控制室控制室大功率电动大功率电动机机3）等电位接地也要考虑接地引入点（）等电位接地也要考虑接地引入点（ERP）的位置）的位置现象：现象：某装置某装置DCS系统采用等电位接地，但信号中常常出现信号不明的系统采用等电位接地，但信号中常常出现信号不明的波形。波形。原因：原因：离离DCS的接地引入点不到的接地引入点不到10米处有大功率电动机的接地点。米处有大功率电动机的接地点。结论：结论：保持和防雷地、大电流高电压设备的接地点有不小于保持和防雷地、大电流高电压设备的接地点有不小于10米的距离。米的距离。计算机控制装置计算机控制装置533.33.3合理布线合理布线系统布线系统布线电路布线（

59、电路布线（PCB）工业测控系统中常用的信号传输线缆有四种：工业测控系统中常用的信号传输线缆有四种：屏蔽电缆屏蔽电缆双绞线（测控系统常用屏蔽双绞线）双绞线（测控系统常用屏蔽双绞线）光纤光纤同轴电缆同轴电缆两根有绝缘的铜导线相互绞在一起，两根线上电流相等，方向相反两根有绝缘的铜导线相互绞在一起，两根线上电流相等，方向相反两根导线上的辐射相互抵消两根导线上的辐射相互抵消对对共共模模干干扰扰具具有有很很强强的的抑抑制制作作用用，即即使使在在很很强强的的干干扰扰环环境境下下，也也能能很很好地传送信号好地传送信号一根电缆中的多对双绞线一根电缆中的多对双绞线传输不同的信号也不会相互影响。传输不同的信号也不会

60、相互影响。计算机控制装置计算机控制装置54布线时依据标准，布线结果要有据可查布线时依据标准，布线结果要有据可查选材，质量最好是光纤，也最麻烦，不适于大多数的检测信号传输选材，质量最好是光纤，也最麻烦，不适于大多数的检测信号传输布线要尽量短，但要留有裕量（维修改造用）布线要尽量短，但要留有裕量（维修改造用）分类走线，小信号线路（一般指分类走线，小信号线路（一般指24V24V以下）和大功率噪声线路必须分开以下）和大功率噪声线路必须分开 交流电交流电线路、控制线路和信号线路必须分开，并保持一定距离线路、控制线路和信号线路必须分开，并保持一定距离机械保护机械保护室内走线（加装穿线管，如室内走线（加装穿

61、线管，如PVCPVC管、镀锌管、薄壁不锈钢管等）管、镀锌管、薄壁不锈钢管等）架空走线（桥架，室内采用喷塑处理、室外采用不锈钢）架空走线（桥架，室内采用喷塑处理、室外采用不锈钢）埋地走线（必须加装穿线管）埋地走线（必须加装穿线管）注意防止鼠患！注意防止鼠患！续接续接屏蔽电缆（尽量避免，否则应注意续接处的绝缘和接触电阻，必要时可焊屏蔽电缆（尽量避免，否则应注意续接处的绝缘和接触电阻，必要时可焊接）接）双绞线（通过双绞线（通过RJ45RJ45等标准接头续接）等标准接头续接）光纤（光纤接头连接最方便，但会产生光纤（光纤接头连接最方便，但会产生1020%1020%的光损失）的光损失）同轴电缆（采用标准接

62、头，同轴电缆终端必须加配终端匹配器）同轴电缆（采用标准接头，同轴电缆终端必须加配终端匹配器）计算机控制装置计算机控制装置553.4静电防护技术静电防护技术两种材料的摩擦、碰撞、剥离（接触后分离）两种材料的摩擦、碰撞、剥离（接触后分离）一种材料积聚负电荷、另一种材料积聚正电荷一种材料积聚负电荷、另一种材料积聚正电荷静电静电如人体广泛接触如人体广泛接触 各种新型合成材料、绝缘材料各种新型合成材料、绝缘材料人体有感觉的静电电压一般都在数百伏乃至千伏以上人体有感觉的静电电压一般都在数百伏乃至千伏以上现现在在的的集集成成电电路路和和器器件件，因因光光刻刻线线条条越越来来越越细细（体体积积越越来来越越小小

63、），抗抗静电的能力越来越低，一般静电的能力越来越低，一般100200V静电电压即可致使集成电路烧毁静电电压即可致使集成电路烧毁（即使不上电）（即使不上电）在在易易燃燃易易爆爆场场合合，静静电电影影响响也也极极具具破破坏坏力力，如如在在有有粉粉尘尘的的场场合合、炼炼油油化工区域等等。化工区域等等。计算机控制装置计算机控制装置56静电防护的主要措施：静电防护的主要措施：（1）【避避免免】仪仪器器设设备备表表面面应应该该尽尽可可能能平平滑滑，避避免免出出现现棱棱角角，防防止止静静电电积积聚聚；避避免免化纤类服装；化纤类服装；（2）【疏疏导导】要要完完全全消消除除静静电电积积聚聚很很困困难难，可可以以

64、采采用用疏疏导导办办法法：工工作作台台、地地面面铺铺设设防静电材料，穿到防静电服和鞋袜，带防静电腕带防静电材料，穿到防静电服和鞋袜，带防静电腕带；（3）【中和中和】如果如果疏导不了，还可以加装离子风机、离子风枪来中和静电荷；疏导不了，还可以加装离子风机、离子风枪来中和静电荷；（物物体体表表面面带带负负电电荷荷时时，它它会会吸吸收收气气流流中中正正电电荷荷；物物体体表表面面带带正正电电荷荷时时，吸吸收收气气流中负电荷，中和静电荷，消除静电的目的。流中负电荷，中和静电荷，消除静电的目的。）计算机控制装置计算机控制装置57设置防静电工作环境：设置防静电工作环境：（1）房间）房间墙壁、天花板可采用防静

65、电涂料，墙壁、天花板可采用防静电涂料，地面地面*采用防静电地板采用防静电地板良好接地（接地电阻良好接地（接地电阻2），保持），保持一定湿度一定湿度可降低静电影响可降低静电影响安装离子风机（也可以安装在进门口）安装离子风机（也可以安装在进门口）（2）工作台）工作台防静电桌垫、接地线、防静电资料袋防静电桌垫、接地线、防静电资料袋（3）操作人员）操作人员防静电腕带、防静电服（从头到脚）防静电腕带、防静电服（从头到脚）计算机控制装置计算机控制装置584.4.电源系统的防雷设计简介电源系统的防雷设计简介第第1类器件：突波吸收，如压敏电阻，防雷设备常用类器件：突波吸收，如压敏电阻，防雷设备常用第第2类器件

66、：击穿后残压很低，如气体放电管，防雷设备常用类器件：击穿后残压很低，如气体放电管，防雷设备常用防雷的本质就是浪涌抑制，应在大干扰（如雷电能量）进入防雷的本质就是浪涌抑制，应在大干扰（如雷电能量）进入设备前将能量泄放至大地设备前将能量泄放至大地计算机控制装置计算机控制装置59限压型器件，当两端施加工作电压时阻值很高，漏电流为限压型器件，当两端施加工作电压时阻值很高，漏电流为A级。随着电压升高，级。随着电压升高，阻值降低，电压超过一定值后阻值急剧降低，漏电流可高达几十阻值降低，电压超过一定值后阻值急剧降低，漏电流可高达几十KA，形成雷电泄，形成雷电泄放通道。当电压回复至工作电压后，压敏电阻恢复原来

67、状态。放通道。当电压回复至工作电压后，压敏电阻恢复原来状态。Uc：最大持续工作交流电压，开关电源一般为最大持续工作交流电压，开关电源一般为300V左右。左右。U1mA：标称电压，指漏电流达到：标称电压，指漏电流达到1mA时施加的端电压，一般为时施加的端电压，一般为470V。Umax：最大限制电压：最大限制电压In：额定通流能力，能安全泄放多次雷电流，一般额定通流能力，能安全泄放多次雷电流，一般20KA。Imax：最大通流能力，能安全泄放：最大通流能力，能安全泄放1次，一般次，一般40KA，泄放后电阻可能损坏。，泄放后电阻可能损坏。响应时间：一般响应时间为响应时间：一般响应时间为1100ns。正

68、常工作时正常工作时300V1mA标称电压下标称电压下=470V=1mA泄放电压泄放电压775V可达可达40KA通常可以按照通常可以按照Uc=1.5*UP或或=2.2*UAC计算，计算，UP为峰值电压，单相电网为为峰值电压，单相电网为310VA.A.压敏电阻压敏电阻计算机控制装置计算机控制装置60气体放电管为开关型器件。气体放电管为开关型器件。当放电管两端电压小于促发电压时，为断路状态，基本无漏电流。当放电管两端电压小于促发电压时，为断路状态，基本无漏电流。当电压高于促发电压时，气隙被击穿，可认为短路。当电压高于促发电压时，气隙被击穿，可认为短路。直流开关电源常用的放电管工作电压为直流开关电源常

69、用的放电管工作电压为255V，促发电压为，促发电压为400V左右。左右。放电管触发以后，当两端的电压下降至工作电压以内时，气隙不能灭弧，放电管触发以后，当两端的电压下降至工作电压以内时，气隙不能灭弧，继续有电流通过。气体放电管的灭弧电压很低，一般为继续有电流通过。气体放电管的灭弧电压很低，一般为2050V，因此因此不能安装在火线与零线、火线与地线之间不能安装在火线与零线、火线与地线之间。正常工作时正常工作时 触发电压触发电压400VR0I=40KA续流期间续流期间50VR0B.B.气体放电管气体放电管计算机控制装置计算机控制装置614P防雷：防雷：国内比较少国内比较少在在TN系统系统(等电位等

70、电位)，当某相压敏电阻失效，保护地和电源地连通，短，当某相压敏电阻失效，保护地和电源地连通，短路电流很大，防雷开关迅速跳开；路电流很大，防雷开关迅速跳开；在在TT系统系统(单独接地单独接地)，两地之间的地电阻较大，短路电流不大（如几，两地之间的地电阻较大，短路电流不大（如几十十A），防雷开关断不开，带来危险（如长时间大电流而起火），防雷开关断不开，带来危险（如长时间大电流而起火）C.4PC.4P防雷系统防雷系统计算机控制装置计算机控制装置623P+1防雷：防雷：（1）TN系统没有问题，因压敏电阻接在相线和零线之间，故系统没有问题，因压敏电阻接在相线和零线之间，故TT系统也没有问题系统也没有问题（2）差模干扰：压敏电阻能有效泄放）差模干扰：压敏电阻能有效泄放（3）共模干扰，放电管响应时间较压敏电阻长，在气体放电管响应前，相线上的）共模干扰，放电管响应时间较压敏电阻长，在气体放电管响应前，相线上的对地过电压不能泄放，总的放电时间为两部分之和，有必要优先选用响应对地过电压不能泄放，总的放电时间为两部分之和，有必要优先选用响应速度更快的气体放电管。速度更快的气体放电管。（4）零线上的电压通过放电管泄放，放电管的续流现象正好使零地残压降得很低。）零线上的电压通过放电管泄放，放电管的续流现象正好使零地残压降得很低。D.3P+1D.3P+1防雷系统防雷系统