计算机控制装置控制科学和工程学系

1、计算机控制装置控制科学和工程学系传导耦合辐射干扰串 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线相互靠近时会产生寄生电容和寄生电感干扰噪声：电流电压电场磁场天线耦合公共阻抗耦合静电耦合场-差模耦合场-共模耦合电源线耦合被干扰设备线-线串扰电路性电流、电压 电容性电场电感性磁场公共阻抗耦合（电路性）单电源、多负载负载电流公共阻抗形成电压较大时会影响其他设备电源imnCniiUZI1CZnI1nI2nmI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

2、共接地等，这是最常见的耦合方式。电源1CZnI1多电源、共地负载电流地线阻抗形成电压较大时会影响其他设备电源2nI2单电源，多负载负载瞬变浪涌噪声影响其他负载电源Z1Z2mZ漏电流耦合/ninfIUR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。CZnUniI静电耦合（电容性）mininmij C ZUUj C Z1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nUmC负载SIniUiZmij C Zminj C ZU1=故信号放大器的输入阻抗 Zi 尽可能小，一般在几百及以下。频域：复频域：imininnminmimiZsC ZU

3、UUsC ZUsCZsC Z11时域：nnimidUUC Zdt多干扰源nimnimnimniUj C U Zj C U Zj C U Z112233nU1mC1nU2niUiZmC2nU3mC3导线导线电感导线导线电感 电感感抗 (与频率成正比)两根邻近输电线会形成互感导线1电流会在另一导线形成串联互感干扰电压线-线串扰耦合mMnIniUmMLjMjfL 2nimnUj M I如果导线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nimnUsM InnimdIUMdt导线1导线2典型的线-线串扰nni CmequdUUC RdtRequ为被干扰回路的等效电阻，图中即为两个电阻的

4、并联值。nImCmMnUCm、Lm分别为寄生电容和寄生电感电容性耦合电压nni MmdIUMdt电感性耦合电压电源线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这往往是系统中最主要的干扰源电源imnCniiUZI1CZnI1nI2nmI差模干扰和共模干扰共模干扰：在导线对上产生（幅值相等）相位相同的噪声。差模干扰：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UCM1UCM2UDM1UDM2UCMUDM一般情况下CMU 0CMCMUU12DMU 0两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

5、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L1L2L3NG112233-之间的干扰？-之间的干扰？-之间的干扰？差模共模差模差模干扰与共模干扰的对比分析：危害性一般情况差模显著，但对于非对称电路，则共模干扰也显著干扰量幅值共模干扰通常更大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传输双绞线传输减少共模干扰的方法：减少共模干扰的方法：滤波器滤波器屏蔽双绞线并有效接地屏蔽双绞线并有效接地 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

6、压电源线和信号线捆在一起走线远离高压线，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)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、开关电路导通等放电噪声振荡噪声浪涌噪声放电噪声放电噪声Spark Discharge在常压下，电极间气在常压下，电极间气体被高压击穿，出现体被高压击穿，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

7、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。Arc Discharge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），使气体到几十安），使气体击穿，发出强烈光辉击穿，发出强烈光辉，产生高温。通常方，产生高温。通常方法是使两电极接触后法是使两电极接触后随即分开，因短路发随即分开，因短路发热，使阴极表面产生热，使阴极表面产生热电子发射，使碰撞热电子发射，使碰撞电离及阴极的二次电电离及阴极的二次电子发射急剧增加，电子发射急剧增加，电流很大。流很大。 如焊接如焊接Glow Dis

8、charge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，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，使气体导电。其特征是电流强度较小（征是电流强度较小（约几毫安），温度不约几毫安），温度不高。（光源）高。（光源）Corona Discharge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。在曲率半。最常见。

9、在曲率半径很小的尖端电极附径很小的尖端电极附近，极易因局部电场近，极易因局部电场强度超过气体的电离强度超过气体的电离场强而出现电晕放电场强而出现电晕放电。可以看到光亮。可以看到光亮 ，并，并伴有声音。可以是相伴有声音。可以是相对稳定的，也可能是对稳定的，也可能是电场击穿前兆。影响电场击穿前兆。影响很大，高压线上可能很大，高压线上可能看到。看到。振荡噪声振荡噪声（1）工频干扰噪声（2）高频干扰噪声大功率传输线/工频感应波形失真越大高次谐波越多即使功率不是很大干扰也会比较显著来源：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

10、种噪声干扰源，即电磁干扰波一种传播方式：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，其启动电流往往是额定电流的数倍（46倍），对电网产生冲击频繁通断 频繁、周期性冲击浪涌 公共供电点电压 其他用电设备工作不正常甚至损坏电磁干扰电磁干扰 EMIElectromagnetic Interference电磁兼容电磁兼容 EMCElectromagnetic Compatibility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、甚至失效电磁兼容设计的目的电磁兼容设计的目的把自身的电

11、磁干扰限定在一定的范围，降低把自身的电磁干扰限定在一定的范围，降低对其他设备的影响，使自身免受或少受外部对其他设备的影响，使自身免受或少受外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

12、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。电场屏蔽电场屏蔽电场屏蔽的关键：在干扰源和敏感设备之间设置高导电性的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体良好接地。交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地

13、电阻之“积”。只要设法使金属屏蔽体良好接地，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。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。EmCGRniUEUEUEniGmEUsR C U屏蔽体屏蔽体磁场屏蔽磁场屏蔽低频磁场屏蔽：是利用高磁导率的材料构成低磁阻通路，实现磁路旁通。屏蔽体磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，效果越好。wHnHpRwRwHnHpRwR外部磁场空气磁阻屏蔽体磁场屏蔽体内磁场/ ()nwpwpHH RRRwHnHwRpR屏蔽体本质上就是为磁场提供一条低磁阻的通路，空间磁场会集中在屏蔽材料中，避免敏感设备受磁场干扰。单从磁场屏蔽看，屏蔽体无需接地，但尽量不要有缝隙。通

14、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饱和，丧失导磁效能。由于导磁材料物理结构的限制, 通过的磁通量是不可以无限增大，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。HBB磁通量 H磁场强度H 对应 B当H大到一定程度，导磁材料被磁化，磁通量将保持稳定，即为饱和饱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。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饱和，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高磁导材料

15、nHH1wH第一层：低磁导率材料，不易饱和 将强磁场衰减到一定强度第二层：高磁导率材料，提高屏蔽效果需要的话还可以加到n层磁场屏蔽磁场屏蔽高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽高频磁场辐射能力强趋于远场干扰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，也要磁场屏蔽可以采用高电导率材料屏蔽体+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。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二：不要把仪器设备放在那种场合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。静电感应电压可以很高，可达万伏以上静电感应电压可以很高，

16、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：接地防止静电的关键是：接地静电屏蔽就是利用高电导率屏蔽体，使其内部电力线不传播到外部，静电屏蔽就是利用高电导率屏蔽体，使其内部电力线不传播到外部，也不使外部电力线传到内部。也不使外部电力线传到内部。基本要求：完整的屏蔽导体基本要求：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，屏蔽体尽可能完整密封导线屏蔽导线屏蔽绝大多数干扰波是通过导线传播和辐射的，特别是低电平信号线，对外部绝大多数干扰波是

17、通过导线传播和辐射的，特别是低电平信号线，对外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

18、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）双屏蔽层，内层采用单端接地，外层采用双端接地，但应考虑在暂态电流作用双屏蔽层，内层采用单端接地，外层采用双端接地，但应考虑在暂态电流作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。GB 50217-1994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、电场干扰双端接地具有一定的抑制磁场干扰的作用（外层

19、和地之间形成感应电流，减小双端接地具有一定的抑制磁场干扰的作用（外层和地之间形成感应电流，减小对内层的影响）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）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，

20、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：安全接地安全接地 工作接地（系统基准地）工作接地（系统基准地） 干扰抑制接地（屏蔽接地）干扰抑制接地（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

21、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：导电率为导电：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。 从工业应用

22、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） 1）单独接地 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、“干净的”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mV，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(信号)地和保护接地不能在“柜内”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和技术上发生了很大的变化，其中最重要的转变是接地系统的合格标准变是接地系统的合格标准: 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

23、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），特别是从单独接地到等电位联结方式的转变特别是从单独接地到等电位联结方式的转变2）等电位联结 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，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（俗称零地合一），系统供电（俗称零地合一），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

24、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，工作地与保护性地的分离已越来越困难。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。和单独接地相比，等电位联结有如下的特点：和单独接地相比，等电位联结有如下的特点：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花引起爆炸或损坏设备，无法保障人身和控制系统的安全，

25、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，特别是在爆炸危险场所更为严重。采用等电位联结，就可减小特别是在爆炸危险场所更为严重。采用等电位联结，就可减小或避免这种危险的发生。或避免这种危险的发生。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。准相同），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

26、国家标准中推广。国家标准中推广。S型(星型)接地系统ERPEarthing Reference Point 接地基准点等电位接地网控制系统机柜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(网络型)接地系统混合型接地系统PE电源保护地工作地PE配电箱等电位接地网机柜接地汇流排接地干线仪表及控制系统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。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。PE配电箱等电位接地网机柜接地汇流排接地干线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

27、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1设备2设备3I3I2I1ABCR1R2R3VAVBVC3.2.3. 系统内部连接（串联接地和并联接地）系统内部连接（串联接地和并联接地）设备1设备2设备3R1R2R3I1I2I3R4A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“分类汇总”。汇总点离和地的接入点愈近与好。并联接地仍然存在耦合（公共阻抗耦合）如果R4代表接地电阻，为减小耦合，显然是愈小愈好。

28、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成，必要时可加后续字母。按低压系统接地制式划分有TN-S、TN-C、TN-C-S、TT、IT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

29、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TN-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，其所产有电流，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

30、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，与通过负荷电流，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

31、。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。适用于大型电厂的用电。厂的用电。（1）在建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB 50343-2004）第条作了下列强制性的规定：“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TN-S系统的接地方式。”（“建筑物防雷设计规范 GB50057-94”第条也如此规定）（2）石油化工仪表接地设计规范（SH 3081-2003）第条规定：“控制室用电应采用TN-S系统。整个系统中，保护线PE与中线N是分开的。”3.2.5. 接地电阻接地电阻定义一：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阻是主要的，RG2/RG3

32、往往可以忽略不计。定义二：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联结电阻；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。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GR1GR2GR4GR3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。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。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

33、，即为工频接地电阻。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也分为工频接地电阻和冲击接地电阻（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：Ra=ARi 式中：Ra-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，A(1,3) Ri-冲击接地电阻（欧姆）。同一个接地装置，其若工频接地电阻值Ra合格，一般Ri值也是合格的。 （详见“建筑物防雷设计规范 GB 50057-1994”，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

34、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10。 ）3.2.7. 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（mm）沼泽地及泥地沼泽地及泥地80 80 200200粘土质砂地粘土质砂地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（1）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）对土壤进行处理，如在接地体周围的土壤中加入食盐、木炭、电石渣等，缺点是易流失，有腐蚀性。渣等，缺点是易流失，有腐蚀性。

35、（2）换土，如换成黏土、黑土、沙质黏土等电阻率较低的土壤。）换土，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，长效降阻剂是由几种物质配制而成，它含有导电）利用长效降阻剂，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，接地体长度一般为）钻孔深埋法，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，在水泥中掺入碳质纤维作为接地极使用。）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。（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

36、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，内部特制的电解离电解离子接地系统，内部特制的电解离子化合物，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

37、系建筑物电子信息系统防雷技术规范（统防雷技术规范（GB 50343-2004）对接地系统有两条强制性对接地系统有两条强制性规定：规定：5.2.5 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

38、阻通常要求4 3.2.8. 关于接地电阻值大小的要求关于接地电阻值大小的要求1）仪表和控制系统的接地联结采用分类汇总，最终与总接地板联结的方式。交流电源的中线起始端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、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，实现等电位联结。3）当尚未形成等电位联结，仪表、控制系统可以采用单独接地，工作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。4）在各类接地联结中严禁接入开关或熔断器。地下部分要采用焊接连接。3.2.9. 接地原则接地原则1）对于

39、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、输送可燃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。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。2）现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。）现场仪表的工作接地一般应在控制室侧接地。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

40、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）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表在控制室侧接地的，应将两个接地点作电气隔离。仪表在控制室侧接地的，应将两个接地点作电气隔离。1）在控制室内的盘、台、柜内应分类设置保护接地汇流排、信号及）在控制室内的盘、台、柜内应分类设置保护接地汇流排、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。屏蔽接地汇流排（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

41、）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。护接地汇总板。3）如果）如果DCS系统的通信线路上无电气隔离装置（包括电气中继和光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系统的接地汇总箱。如果中继），远程设备的接地汇流排应汇总到系统的接地汇总箱。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就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就近的总接地板上。近的总接地板上。B. 控制室盘、台、柜的接地控制室盘、台、柜的接地1）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：某尿素装置现象：某尿素装

42、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：后来发现，其接地干线长原因：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，没有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，如果穿管屏蔽，过长的接地干线，如果没有屏蔽措施，接地干线就象是一没有屏蔽措施，接地干线就象是一根天线，可以接受大量的干扰信号，根天线，可以接受大量的干扰信号，使系统无法稳定工作，乃至系统卡使系统无法稳定工作，乃至系统卡件发生故障。件发生故障。 结论：接地干线应愈短愈好，必要时也结论：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。控制室三楼DCS单

43、独接地原有接地网大电流设备3.2.10. 几个接地案例的分析几个接地案例的分析2）保持和其它接地系统的距离现象：某玻璃装置的现象：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：若结论：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。控制室三楼DCS单独接地原有接地网大电流设备小于10米控制室大功率电动机3）等电位接地也要考虑接地引入点（

44、）等电位接地也要考虑接地引入点（ERP）的位置）的位置现象：某装置现象：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：离原因：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：保持和防雷地、大电流高电压设备的接地点有不小于结论：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。系统布线系统布线电路布线（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

45、）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共模干扰具有很强的抑制作用，即使在很强的干扰环境下，也能很对共模干扰具有很强的抑制作用，即使在很强的干扰环境下，也能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相互影响。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

46、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 交流电线路、控制线路和信号线路必须分开，并保持一定距离交流电线路、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

47、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）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

48、、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在的集成电路和器件，因光刻线条越来越细（体积越来越小），抗现在的集成电路和器件，因光刻线条越来越细（体积越来越小），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）在易燃易爆场合，静电影响也极具破坏力，如在有

49、粉尘的场合、炼油在易燃易爆场合，静电影响也极具破坏力，如在有粉尘的场合、炼油化工区域等等。化工区域等等。静电防护的主要措施：静电防护的主要措施：（1）【避免避免】仪器设备表面应该尽可能平滑，避免出现棱角，防止静电积聚；避免仪器设备表面应该尽可能平滑，避免出现棱角，防止静电积聚；避免化纤类服装；化纤类服装；（2）【疏导疏导】要完全消除静电积聚很困难，可以采用疏导办法：工作台、地面铺设要完全消除静电积聚很困难，可以采用疏导办法：工作台、地面铺设防静电材料，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】如果疏导不了，还可以加装离子风机、离子风枪来中和静电荷；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； （物体表面带负电荷时，它会吸收气流中正电荷；物体表面带正电荷时，吸收气（物体表面带负电荷时，它会吸收气流中正电荷；物体表面带正电荷时，吸收气流中负电荷，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。 ）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