無塵車間接地系統(tǒng)的分哪幾類？

無塵車間接地系統(tǒng)根據(jù)用途, 具體可分為電源系統(tǒng)接地、防靜電接地、電氣保護接地 、信息系統(tǒng)的接地 、電子設(shè)備接地、防雷接地幾種。

電源系統(tǒng)接地

JGJ16— 2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范 》中將低壓配電系統(tǒng)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(shè)備的外殼直接接地, 但和電網(wǎng)的接地系統(tǒng)沒有聯(lián)系;N表示電氣設(shè)備的外殼與系統(tǒng)的接地中性線相連。 TN系統(tǒng)的電源變壓器的中性點接地, 根據(jù)電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分與系統(tǒng)連接的不同方式, 又可分為 3 類 :TN-C系統(tǒng) 、TN-S系統(tǒng) 、TN-C-S系統(tǒng)。無塵車間建筑群體一般相對集中, 因此, 在設(shè)計中宜采用 TN-S或 TN-C-S系統(tǒng) 。變壓器中性點接地、系統(tǒng)的保護線與中性線完全分開, 這種方式對供電、保護、經(jīng)濟合理性等均十分有利 , 其選擇原則與常規(guī)建筑一致。

防靜電接地

在無塵車間生產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量, 造成故障 ;其次, 電暈放電的能量對微電子設(shè)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?qū)е卤ā?/p>

為了消除靜電所產(chǎn)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(jīng)濟、簡便 、可靠的辦法。在無塵車間中, 對所有會產(chǎn)生靜電的設(shè)備都應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)體直接與大地進行電氣連接, 使金屬導(dǎo)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(dǎo)體通過與表面全部或部分緊密接觸的金屬導(dǎo)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(dǎo)體進行導(dǎo)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(tǒng)根據(jù)不同要求設(shè)置接地連接端子。在一個房間內(nèi)應(yīng)設(shè)置等電位的接地網(wǎng)格或閉合的接地銅排環(huán)。銅排截面積不應(yīng)小于 100 mm2 , 防靜電接地引線應(yīng)從等電位的接地網(wǎng)格或閉合銅排環(huán) 上就近接地連接。接地引線應(yīng)使用多股銅線, 導(dǎo)線截面不應(yīng)小于 1.5 mm2 。防靜電接地系統(tǒng)在接入大地前應(yīng)設(shè)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(dǎo)體截面積不應(yīng)小于 95 mm , 并采用絕緣屏蔽電纜。接地主干線應(yīng)與設(shè)置在防靜電區(qū)域內(nèi)的接地網(wǎng)格或閉合銅排環(huán)連接。在主要生產(chǎn)場合采用防靜電地坪, 在地坪敷設(shè)完畢后, 將防靜電地坪內(nèi)的金屬線與防靜電地坪所在空間的建筑柱上預(yù)留的接地端子相連。另外, 接地端子須通過柱內(nèi)主筋與接地極連通, 以使靜電通過接地端子沿柱內(nèi)主筋流向接地極。

無塵車間內(nèi)不同功能的接地系統(tǒng)的設(shè)計均應(yīng)遵循等電位聯(lián)結(jié)的原則, 其中直流接地系統(tǒng)不能與交流接地系統(tǒng)混接。靜電控制中的接地設(shè)計應(yīng)以建筑物防雷接地為基礎(chǔ), 各類功能接地系統(tǒng)包括靜電屏蔽接地應(yīng)處于防雷接地的保護空間, 也就是必須作等電位聯(lián)結(jié)。各類功能接地系統(tǒng)應(yīng)自成系統(tǒng)且相互間不應(yīng)混接。靜電屏蔽接地系統(tǒng)的低阻抗電氣通路應(yīng)小于 0.1 Ψ。直流工作接地低阻抗電氣通路應(yīng)小于 0.02 Ψ。接地裝置的設(shè)計按 GBJ50057— 1994《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》和 GJB/Z25— 1991《電子設(shè)備和設(shè)施的接地摻接和屏蔽設(shè)計指南》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。當選擇聯(lián)合接地方式時, 接地電阻值應(yīng)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(chǎn)生電壓,   該電壓除產(chǎn)生共地阻抗的電磁干擾外, 還會使設(shè)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(shè)備安全而設(shè)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(tǒng)時, 電氣設(shè)備不帶電的金屬外露部分與電力網(wǎng)的接地點采用直接電氣連接。一旦出現(xiàn)一相繞組因絕緣損壞而發(fā)生單相接地故障時, 通過設(shè)備外殼構(gòu)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, 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(nèi), 一旦有人觸及帶電的外殼或構(gòu)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(shè)計規(guī)范》中規(guī)定, 當過電流保護能滿足規(guī)范中規(guī)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(guī)范中規(guī)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(yīng)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(yīng)采用剩余電流動作保護。

在無塵車間中, 生產(chǎn)流水線上設(shè)備密集, 且多為金屬外殼的用電設(shè)備。若保護接地不到位或不符合要求, 在發(fā)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(shè)計過程還是施工過程中, 都應(yīng)切實地做好保護接地。應(yīng)進行保護接地的物體主要包括變壓 器 、高壓開關(guān)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(dǎo)線, 要求形成可靠的電氣通路。

信息系統(tǒng)接地

無塵車間一般設(shè)置有綜合布線系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、IT信息中心 , 信息點遍布車間及辦公室, 用于生產(chǎn)監(jiān)控和管理, 這就涉及到信息系統(tǒng)的接地問題。

根據(jù) GB50343— 2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定, 電子信息系統(tǒng)的機房應(yīng)設(shè)等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)。電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機柜、機架 、金屬管、槽、屏蔽線纜外層、信息設(shè)備防靜電接地、安全保護接地、浪涌保護器(SPD)接地端等均應(yīng)以最小的距離與等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)的接地端子連接。等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式有 S型和 M型或兩種結(jié)構(gòu)形式的組合。在直擊雷非防護區(qū)或直擊雷防護區(qū)與第一防護區(qū)交界 處應(yīng)設(shè)置總等電位接地端子板, 每層樓應(yīng)設(shè)置樓層等電位接地端子板, 電子信息系統(tǒng)設(shè)備機房應(yīng)設(shè)置局部等電位接地端子板。共用接地裝置應(yīng)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(shè)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(yù)留的樓層主鋼筋接地端子連接。

電子設(shè)備接地

電子設(shè)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(shè)備信號電路接地系統(tǒng)一般根據(jù)接地引線長度和電子設(shè)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(huán)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)超過波長的 1/20, 否則應(yīng)采用多點接地。

電子設(shè)備的箱體外殼應(yīng)接地, 電子設(shè)備和設(shè)施的箱體故障造成外殼帶電, 或由于靜電感應(yīng)造成外殼的靜電積聚都會使箱體電位升高而造成設(shè)備內(nèi)部放電。無塵車間中電子設(shè)備的接地主要不是為了人身安全, 而是為了保證設(shè)備工作的準確性。高頻電壓對人體并無傷害, 而且電子設(shè)備的外殼即使不接地, 并與地保持絕緣時, 其設(shè)備外殼與地形成電容, 隨著頻率增大, 電容的電抗值將減小, 當頻率達到一定數(shù)值時, 就等于接地。但為了減少雜散電流對儀表讀數(shù)的影響, 最好還是采用短而粗的導(dǎo)線與地相連, 一般采用 6 mm2  的銅線, 與設(shè)置在設(shè)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(shè)備 , 如產(chǎn)品說明書對接地電阻有特別要求的, 則根據(jù)要求接地。

防雷接地

防雷接地指在雷雨季節(jié)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(shè)備, 允許的雷電脈沖較高, 因此采取避雷針 、避雷網(wǎng)防直擊雷等措施是極其有效的。微電子設(shè)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(yīng)產(chǎn)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(shè)備, 是微電子設(shè)備損壞的主要原因。如果僅按照一般建筑進行防雷設(shè)計, 建筑電子設(shè)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(shè)計應(yīng)采取相應(yīng)的措施。無塵車間應(yīng)按照防閃電電磁

脈沖的屏蔽和等電位聯(lián)結(jié)要求, 宜擴大側(cè)擊及等電位聯(lián)結(jié)措施, 將地面以上建筑物的外墻上的所有結(jié)構(gòu)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(gòu)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(yīng)沿建筑物四周設(shè)置, 而避免采用中間柱的柱內(nèi)主筋作為引下線。這是因為在電子信息系統(tǒng)接地時, 通常采用單點接地系統(tǒng), 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(shè)置在四周, 可以減少引下線產(chǎn)生的強磁場的干擾。

結(jié)語

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

無塵車間接地的設(shè)計, 要根據(jù)各無塵車間的技術(shù)要求和所處地區(qū)的地理、地質(zhì)條件, 采取不同的措施, 以最高的性價比, 并盡量采用新技術(shù)和新材料來設(shè)計。

因接地工程學(xué)是一門多學(xué)科的邊緣學(xué)科, 它涉及到地質(zhì) 、電磁場理論、電氣測量、應(yīng)用化學(xué) 、鉆探技術(shù) 、施工技術(shù)等多門學(xué)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 。