無塵車間接地系統的分哪幾類？

無塵車間接地系統的分哪幾類？
無塵車間接地系統根據用途, 具體可分為電源系統接地、防靜電接地、電氣保護接地 、信息系統的接地 、電子設備接地、防雷接地幾種。

電源系統接地

JGJ16— 2008《民用建筑電氣設計規范 》中將低壓配電系統分為 3種形式, 即 T     N T、 TI。其中第一個字母 T  表示電源變壓器中性點直接接地。I                                                                                              表示電源變壓器中性點不接地(或通過高阻抗接地 )。第二個字母 T 表示電氣設備的外殼直接接地, 但和電網的接地系統沒有聯系;N表示電氣設備的外殼與系統的接地中性線相連。 TN系統的電源變壓器的中性點接地,根據電氣設備外露導電部分與系統連接的不同方式, 又可分為 3 類 :TN-C系統 、TN-S系統 、TN-C-S系統。無塵車間建筑群體一般相對集中, 因此, 在設計中宜采用 TN-S或 TN-C-S系統 。變壓器中性點接地、系統的保護線與中性線完全分開,這種方式對供電、保護、經濟合理性等均十分有利 , 其選擇原則與常規建筑一致。

防靜電接地

在無塵車間生產過程中, 靜電所造成的危害是多方面的。首先, 由于靜電吸附作用, 塵粒會吸附在器件和整機表面, 影響產品質量, 造成故障 ;其次, 電暈放電的能量對微電子設備會造成干擾 ;另外, 當靜電嚴重時可能會引起火花放電, 并可能成為易燃易爆氣體、液體或粉塵及其混合物的引火源或導致爆炸。

為了消除靜電所產生的危害, 必須采取一些措施。消除靜電的方法很多, 接地是消除靜電最普遍、經濟、簡便 、可靠的辦法。在無塵車間中, 對所有會產生靜電的設備都應保證可靠接地。靜電接地方式主要有硬接地和軟接地。硬接地是指直接與大地電極作為導電性連接, 軟接地則是通過一個限流電阻連接到大地電極, 以限制流過人體的電流不超過 5 mA安全值 。靜電接地一般有以下 3種類型:

A.直接接地。將金屬導體直接與大地進行電氣連接, 使金屬導體的靜電電位接近或等于大地的電位。

B.間接接地。靜電壓導體通過與表面全部或部分緊密接觸的金屬導體與大地進行電氣連接。

C.跨接接地。兩個或兩個以上相互絕緣的金屬導體進行導電性電氣連接, 以建立一個供電流流動的低阻抗通路, 然后再進行接地。防靜電接地系統根據不同要求設置接地連接端子。在一個房間內應設置等電位的接地網格或閉合的接地銅排環。銅排截面積不應小于 100mm2 , 防靜電接地引線應從等電位的接地網格或閉合銅排環 上就近接地連接。接地引線應使用多股銅線, 導線截面不應小于 1.5 mm2。防靜電接地系統在接入大地前應設置等電位的防靜電接地基準板, 從基準板上引出接地主干線, 其銅導體截面積不應小于 95 mm ,并采用絕緣屏蔽電纜。接地主干線應與設置在防靜電區域內的接地網格或閉合銅排環連接。在主要生產場合采用防靜電地坪, 在地坪敷設完畢后, 將防靜電地坪內的金屬線與防靜電地坪所在空間的建筑柱上預留的接地端子相連。另外, 接地端子須通過柱內主筋與接地極連通, 以使靜電通過接地端子沿柱內主筋流向接地極。

無塵車間內不同功能的接地系統的設計均應遵循等電位聯結的原則, 其中直流接地系統不能與交流接地系統混接。靜電控制中的接地設計應以建筑物防雷接地為基礎, 各類功能接地系統包括靜電屏蔽接地應處于防雷接地的保護空間, 也就是必須作等電位聯結。各類功能接地系統應自成系統且相互間不應混接。靜電屏蔽接地系統的低阻抗電氣通路應小于 0.1 Ψ。直流工作接地低阻抗電氣通路應小于 0.02 Ψ。接地裝置的設計按 GBJ50057— 1994《建筑物防雷設計規范》和 GJB/Z25—1991《電子設備和設施的接地摻接和屏蔽設計指南》的有關規定執行。當選擇聯合接地方式時, 接地電阻值應小于 0.5 Ψ。接地電阻值越小越好, 因為當有電流流過接地電阻時, 其上將產生電壓,   該電壓除產生共地阻抗的電磁干擾外, 還會使設備受到反擊過電壓的影響, 并使人員受到電擊傷害的威脅。

電氣保護接地

電氣保護接地指為防止接觸電壓及跨步電壓危害人身和設備安全而設置的微電子裝置金屬外殼的接地。電氣保護接地采用TN-S或 TN-C-S系統時, 電氣設備不帶電的金屬外露部分與電力網的接地點采用直接電氣連接。一旦出現一相繞組因絕緣損壞而發生單相接地故障時, 通過設備外殼構成該故障相對地線的單相短路,  其接地電流(即單相短路電流 )將是很大的 ,利用很大的短路電流, 恒之裕凈化使線路上的保護裝置(如熔斷器 、低壓斷路器等)迅速動作, 切斷電路, 從而消除人身觸電危險。此外, 若在故障電路切除前的短暫時間內, 一旦有人觸及帶電的外殼或構架時,   也因接地的“相—地”回路電阻遠小于人體電阻, 因此, 電流基本上都通過“相 —地”回路, 而避免人體觸電的危險。 GB50054— 1995《低壓配電設計規范》中規定, 當過電流保護能滿足規范中規定的切斷故障回路的時間要求時, 宜采用過電流保護兼作接地故障保護 ;在三相四線制配電線路中, 當過電流保護不能滿足規范中規定的切斷故障回路的時間要求且能滿足零序電流保護時, 宜采用零序電流保護,此時保護整定值應大于配電線路最大不平衡電流 ;當上述保護不能滿足要求時 , 應采用剩余電流動作保護。

在無塵車間中, 生產流水線上設備密集, 且多為金屬外殼的用電設備。若保護接地不到位或不符合要求, 在發生接地故障時, 很容易引起工作人員觸電危險。因此, 保護接地問題不容忽視, 無論在設計過程還是施工過程中, 都應切實地做好保護接地。應進行保護接地的物體主要包括變壓 器 、高壓開關柜 、配電柜、控制屏等的金屬框架或外殼;固定式 、攜帶式及移動式用電器具的金屬外殼 ;電力線路的金屬保護管或橋架 、接線盒外殼, 鎧裝電纜外皮等。保護接地的連接線可采用扁鋼或銅導線, 要求形成可靠的電氣通路。

信息系統接地

無塵車間一般設置有綜合布線系統、火災自動報警系統、IT信息中心 , 信息點遍布車間及辦公室, 用于生產監控和管理,這就涉及到信息系統的接地問題。

根據 GB50343— 2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》的有關規定, 電子信息系統的機房應設等電位聯結網絡。電氣和電子設備的金屬外殼、機柜 恒之裕凈化、機架 、金屬管、槽、屏蔽線纜外層、信息設備防靜電接地、安全保護接地、浪涌保護器(SPD)接地端等均應以最小的距離與等電位聯結網絡的接地端子連接。等電位聯結網絡的結構形式有 S型和 M型或兩種結構形式的組合。在直擊雷非防護區或直擊雷防護區與第一防護區交界 處應設置總等電位接地端子板, 每層樓應設置樓層等電位接地端子板, 電子信息系統設備機房應設置局部等電位接地端子板。共用接地裝置應與總等電位接地端子板連接, 通過接地干線引至樓層等電位接地端子板, 由此引至設備機房的局部等電位接地端子板, 局部等電位接地端子板與預留的樓層主鋼筋接地端子連接。

電子設備接地

電子設備一般有下列幾種接地:信號電路接地 、電源接地 、保護接地。電子設備信號電路接地系統一般根據接地引線長度和電子設備的工作頻 率來決定。在低頻電子線路中, 布線和元件間的電感顯得并不嚴重, 為了避免地線造成地環路, 建議采用一點接地。對于高頻電子線路, 電感的影響將更為突出, 因為增加了地線的阻抗將導致各地線間的電感耦合。一般頻率<1 MHz時可采用一點接地, 而頻率 >10 MHz時, 則應采用多點接地。當頻率為 1 ～ 10 MHz時 , 如采用一點接地, 其地線長度不應超過波長的 1/20, 否則應采用多點接地。

電子設備的箱體外殼應接地, 電子設備和設施的箱體故障造成外殼帶電, 或由于靜電感應造成外殼的靜電積聚都會使箱體電位升高而造成設備內部放電。無塵車間中電子設備的接地主要不是為了人身安全, 而是為了保證設備工作的準確性。高頻電壓對人體并無傷害, 而且電子設備的外殼即使不接地, 并與地保持絕緣時, 其設備外殼與地形成電容, 隨著頻 恒之裕凈化率增大, 電容的電抗值將減小, 當頻率達到一定數值時, 就等于接地。但為了減少雜散電流對儀表讀數的影響, 最好還是采用短而粗的導線與地相連, 一般采用 6 mm2  的銅線, 與設置在設備附近的專門的接地母排連接, 然后再與總接地干線連接。接地電阻要求不超過10 m。對于個別設備 , 如產品說明書對接地電阻有特別要求的, 則根據要求接地。

防雷接地

防雷接地指在雷雨季節為防止雷電過電壓的保護接地。對于一般建筑而言, 在采取了防雷措施后, 可以將直擊雷與雷電波侵入的雷害的概率降低很多。對于一般電氣設備, 允許的雷電脈沖較高, 因此采取避雷針 、避雷網防直擊雷等措施是極其有效的。微電子設備非常靈敏, 耐壓水平很低, 一般只有 10 V左右, 對雷擊電磁脈沖極為敏感, 易受到電磁干擾和損壞。雷擊電磁脈沖因電磁感應產生, 并且可以通過電源線 、天線 、信號線的耦合被引入微電子設備, 是微電子設備損壞的主要原因。如果僅按照一般建筑進行防雷設計, 建筑電子設備受雷擊的損壞

率就很高, 因此對于無塵車間的防雷接地設計應采取相應的措施。無塵車間應按照防閃電電磁

脈沖的屏蔽和等電位聯結要求, 宜擴大側擊及等電位聯結措施, 將地面以上建筑物的外墻上的所有結構鋼筋體、金屬門窗、欄桿、幕墻等金屬體與防雷裝置相連接以構成龐大的屏蔽體。這種做法亦可起到有效防止球雷的作用。

在布置引下線時, 應沿建筑物四周設置, 而避免采用中間柱的柱內主筋作為引下線。這是因為在電子信息系統接地時, 通常采用單點接地系統, 將接地基準點在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上, 如防雷引下線設置在四周, 可以減少引下線產生的強磁場的干擾。

結語

近年來, 很多國內外標準推薦采用共用接地系統。例如, GB50057— 1994(2000版 )《建筑物防雷設計規范》中明確指出:“每幢建筑物本身 恒之裕凈化應采用共用接地系統”, 即將建筑物內的各種接地都統一接到建筑物的基礎上或室外的接地裝置上。當該建筑物遭受雷擊時, 電力系統的電壓和電子設備工作接地的電壓同時上升, 保持了設備的工作電壓不變, 使微電子設備在雷擊時可以正常工作。共用接地系統通常利用建筑物的基礎作接地極, 其接地電阻一般在 1 m以下 , 如有設備對接地電阻值的要求更低, 應取其最小值。

無塵車間接地的設計, 要根據各無塵車間的技術要求和所處地區的地理、地質條件, 采取不同的措施, 以最高的性價比, 并盡量采用新技術和新材料來設計。

因接地工程學是一門多學科的邊緣學科, 它涉及到地質 、電磁場理論、電氣測量、應用化學 、鉆探技術 、施工技術等多門學科, 故需要在今后的工作中去研究, 在實踐中不斷去探索, 以確保無塵車間的安全 、可靠 。