浅论计算机场地接地

【摘 要】本文论述了电子设备抗干扰的原理和计算机场地接地工程中接地系统设置的原则及意义。提出了诸地共用接地的观点及原则，并从理论上给予论述。

由于计算机场地系统是一项复杂的工程，它涉及到多种接地系统――直流“地”、安全保护“地”、交流工作“地”及防雷保护“地”。

一、接地系统概念

接地的目的最初是为了在正常和事故的情况下，利用大地（低阻抗接地）泄放超过正常的能量，从而将设备接地处固定为所允许的接地电位，保护设备和人身安全。交流电源的工作“地”，电气设备安全保护“地”及建筑物的防雷“地”均属此范畴。随着电子技术尤其是电子计算机技术的飞速发展，需要在极小的空间与极短的时间内处理大量的信息和执行各种控制功能；大量讯号回路采用低电平，设备在高频状态下，电子系统各元件又呈现不同于低频下的特性――易辐射与产生耦合干扰信号，线路呈现高阻抗等等。因此。电子产品的抗干扰能力十分重要，电子系统接地，能消除各电路流经一个公共地线阻抗时耦合而产生的干扰；避免使电路受电磁场和“地”电位差的影响。电子系统接地可理解为构成一个电位点后等电位面，为电路和系统提供基准电位。因此，现代接地系统除了应该使电气和电子系统在任何时候都能通过提供的低阻抗路径来泄放超过正常的能量，还应能够均衡整个系统的能量，按正常规定的公差保持在同一电位上。

二、电子设备干扰信号耦合方式及抗干扰措施

1、电路性干扰

电路性干扰是两个回路经公共阻抗耦合而产生，其干扰电量是电流。最典型的干扰模型：当两个电路有公共地线阻抗时，一个电路地线受另一个电路地线电流的影响，当多个电流回路共用一根导线，各回路信号受耦合时的影响。

抑制与避免电路性干扰的主要措施有：

（1）隔离。两个电线回路或系统如果彼此无关，信号独立，则不应有电的连接。

（2）限制耦合阻抗与电路性去耦。尽量降低共用导线即为此原理实际运用。

2、电磁型干扰

电磁型干扰产生的原因是由于在干扰源与干扰对象之间存在着变化的电场与磁场。干扰量是电压与电流。抑制与避免电磁型干扰的主要措施：

（1）空间隔离。两个系统的布置应使耦合电容与互感尽量的小。

（2）屏蔽与接地。切断干扰源与干扰对象之间电磁线通路，使耦合电容与会干变得很小。

（3）对称绞合。将耦合的电容与互感彼此电气对称地绞合，以此抵消耦合量的干扰。

3、波干扰

波干扰的原因是由传导电磁波或空间辐射电磁波引起的。传导波的干扰量传导电流与传导电压；空间电磁波的干扰量是电场强度与磁场强度。

因为波干扰包括了电容性与电感性的干扰，是干扰的一般形式。因此传导波干扰的抑制与避免的主要措施类同于电磁性干扰，另外在传导线路上加滤波处理。对于空间辐射的波干扰，可以屏蔽接地来抑制。

三、计算机场地接地系统

1、直流“地”系统

电子计算机是电子技术高速发展的一种电子产品。计算机运行速度发展惊人，一般的微机运行频率为1-7兆赫。大型计算机的运行频率达千兆赫以上。在这样的频率之下，计算机各设备之间的连接电缆能像天线一样，即可以接收外部的射频干扰讯号，也能辐射射频干扰讯号，引起计算机场地内电磁波干扰。另外，计算机运行电压低，通常为5-12伏，要求计算机场地内数据处理装置各单元之间电压差变化极小，为此需设置一个能在计算机运行频率之下达到高质量、低阻抗性、稳定电位的接地系统――直流“地”系统。

直流“地”系统是一个稳定计算机各处理装置讯号电位，专供讯号返回的独立接地线系统。它可以与大地相连，但决不允许有正常工作电流流过。直流“地”构成原理是基于电路性去耦以达到等电位，从而消除或抑制各单元讯号回路流过共用回路产生的公共阻抗耦合性干扰，避免各接线形成磁场敏感环，常用直流“地”接线系统结构有两种：星状和网络状。星形状系统要求各接线根据信号流向一点（基准点）。网络状系统是星形状系统的延伸，是从一个基准点变成一个等电位的基准面。

2、安全保护“地”系统

此系统在计算机场地中的作用：a、防止因电气设备绝缘损坏而遭受触电危险；b、均衡电气设备外壳电位以抗干扰；c、为泄放累积在机柜上的静电荷。因此，系统的结构及要求不同于一般电气设备安全保护“地”系统。

我们知道，只要有交变的电磁场存在，电子设备的不同系统之间就易产生电容性及电感性耦合。当电子设备中信号基准电位线的电位与外壳不等时，线路元件中就会产生位移干扰电流。同样，当电子设备外壳电位不等及电子设备外壳与建筑物结构电位不等时，也会产生干扰，干扰电流通过电容流入电子设备之间信号连接电缆。

因此，安全保护“地”系统结构也应根据等电位原理，由保护接地中心用独立的保护线接自各个电子设备外壳，最理想的是星形连接，然后再与计算机场地结构相连接。

3、交流工作“地”

交流工作“地”即电力系统中的工作接地，其要求和鼾方法按常规处理。

4、防雷保护“地”

建筑物防雷保护“地”系统用于引泄雷电能量，从而保护建筑物及设备安全。根据防雷法规，若单独装设接地系统，应与其它 接地装分开一定距离，实际上很难做到。

若仅仅从计算机场地的角度考虑，建筑物防雷引下线构造柱应尽量远离计算机场地，以减弱雷电流电磁感应的影响。另外，在计算机场地的四周利用构筑物中钢筋构成一个均压环，作为计算机场地建筑物结构单位，并与安全保护接地中心相连接。

四、诸“地”之间的关系

在计算机场地接地工程中，为保证安全，设置了安全保护“地”与防雷“地”系统；为保证电源系统正常运行，设置了交流工作“地”系统，从电子设备抗干扰性能上考虑，设置了直流“地”系统，交流工作“地”、安全保护“地”及防雷“地”之间的分与合，早已定论，问题是直流“地”系统与诸“地”之间的关系。按电磁理论观点，所有电系统之间的分与合只是相对的，在低频范围内比较直观，但在高频及甚高频范围内，电系统之间就很难绝对分开了。因此，电子设备在安置环境上的抗干扰措施原则只有两种：a、隔离――空间上远离与电磁屏蔽；b、等电位――电路性去耦，减少耦合公共阻抗。在一个建筑物范围内，空间上的远离是做不到的，只有共用接地以构成等电位。但是，共用的原则应为：

（1）直流“地”系统与诸“地”共用接地极，其接地电阻必须满足要求；直流“地”地上部分除在中心机柜处于安全保护地线相连接外，其它部分均保持对诸“地”绝缘，绝缘电阻应大于1兆欧。并且在计算机场地内设置星形状或网络状接地面。

（2）安全保护“地”应与诸“地”共用接地极，地上部分在中心机柜处于直流“地”系统相连接外，其它支线必须与直流“地”系统绝缘。在场地内的安全保护“地”最好曹勇星形状敷设。

（3）当建筑物设有防雷保护时，其接地极可以与诸“地”共用，但必须在底层考虑点位均衡问题。另外。在计算机场地四周再设置一个均衡电位环作为建筑物结构电位，并在均衡电位环上取一点与安全保护“地”中心点相连。

（4）交流工作“地”接地极应与诸“地”共用。

作者简介：刘红岩（1971-），男，汉族，山东省东阿县人，研究方向：电气，工作单位：大兴安岭新林林业局生产机电部，邮编：165023。