關於電子設備需要接地的注意事項

一、電子設備為什麽要接地

很多人都知道，貴重儀（yí）器設備使用的時候，外殼（ké）都要接地，如（rú）采（cǎi）用三心電源插頭等。但為什麽要（yào）接地，這個原因就很少人知道了（le）。下麵我們以三相發電機輸（shū）送線路的工作原理，來（lái）說（shuō）明設備接地的重要性。

通過對圖1的觀察，你很快就會明白，地線的（de）作用（yòng）主要是幹什麽的，即：地線的作用主要是用來防雷的。

在圖1中，紅線A、B、C表示高壓輸送線路，高壓輸送線路一般都用鐵塔空架支撐，用以（yǐ）對幾十萬伏的交流電進行遠距離傳送，這樣，其（qí）經常受雷擊是不可避免的；為了避免雷擊，一般都在高壓線路的上方平行架設一條地線，這條地線（xiàn）一般稱為避雷地線。所謂的地線就是與大地相（xiàng）連的導線，當打雷（léi）的時候，雷電首先會打到避雷地線（xiàn）上，避雷地線可（kě）把雷電引入地球，避免高壓輸送線路被幾億伏（fú），乃至十幾億伏的雷電把發電機（jī）或變壓器的線（xiàn）圈與外殼擊穿，以及把與線路連（lián）接的其它（tā）電器設備遭受瞬間高壓衝擊而損壞。因此，圖1中的避（bì）雷地線與一般電子線路中的地（dì）線*是兩回事。

除了避雷地（dì）線之外，發電機和變壓器的外殼也要接地，這種接地叫防護接地。防護（hù）地線與避雷地線兩者是不同的，防護地線與避雷地線的最大區別是（shì），防護地的（de）地（dì）線一般（bān）沒有電流通過，而避雷地的地線在打雷時有非常（cháng）大的電流通過，電流可大於（yú）數十萬安培。避雷地的主要（yào）作用是把雷電高壓引入地（dì）球，以降低雷電（diàn）高壓對電子設備的衝擊；而防護接地則是讓設備外（wài）殼的電位與地球相同，避免設備內部電路在強電場之下感應帶電產生位移電流，以及人體觸摸電子設備外殼時不會觸電。因此，兩者的作用是*不同的。

三相發電機的中線（xiàn）接地，也屬於防護接地，其作用是把發電（diàn）機中線圈被感應的靜電高壓引入地球。當負載*平衡時，三相發電機的中線與地連接的（de）地線是沒有電流通過的。但三相變壓器的中線接地不屬於防護（hù）接地，而屬於避雷接地，因為三（sān）相變壓器中（zhōng）線在與火線並排向用戶供（gòng）電的同時（shí），還擔當避雷的作用。當打雷時，中（zhōng）線通過接地可以把（bǎ）雷（léi）電的大部分能量（liàng）引入地球，僅有少（shǎo）部分能量最後成為差模信號與輸送電壓混合在一起被傳送到用戶終端。

目前，人們對雷電的產生以及其所（suǒ）引起的災害認識並不（bú）很深。

我們（men）知道，由於地球與電（diàn）離（lí）層（céng）之間（jiān）存在很強的電場，雲朵在（zài）天空中首先（xiān）要被（bèi）極化帶（dài）電，然後（hòu）在風力的作用下，極化帶電的雲朵很容易就會分離成兩個（或多個）部（bù）分，使之成為帶電體，一個帶正電（一般是下層（céng）），另一個帶負電（一般是（shì）上層）。所以，同一高度已經帶電的雲朵（即（jí）帶電性質相（xiàng）同的雲朵），在風力的作（zuò）用下很容易產生互相組合（hé），使雲（yún）體帶電的能量越來越大，即電位越來越高。當兩個帶異性電荷（hé）的（de）雲朵互相靠近的時候，或者帶電雲體靠近地表麵的時（shí）候，就會放電，即打雷。因此，隻要有雲和風的存在，打雷的現象就會經（jīng）常出現（xiàn），首（shǒu）先被雷擊的多數（shù）為高層建築物。

根據統計（jì）：

地球平均每（měi）一秒鍾有（yǒu）100多次閃電，每次閃電產生的能量可供（gòng）一個（gè）100瓦的燈泡點（diǎn）亮3個月（yuè）；在雨季（jì），平均每6分鍾就有一個（gè）人被（bèi）雷電擊中，每年有成千上（shàng）萬的人因雷電擊中而喪傷；上海電視台平均每年要遭受33次大的（de）雷擊，最近遭受雷擊（jī）的時間是2010年4月13日，每次雷擊（jī）都會使電子（zǐ）設備遭受不同（tóng）程度的損壞；1992年（nián）6月22日，北京國家（jiā）氣象中心多台計算機接口因感（gǎn）應雷擊被毀，損（sǔn）失二仟多（duō）萬元。

隨著電子技（jì）術的不斷發展，電子設備（bèi）的功能越來越強大，電子線路的密度也不斷提高，使得電子器件（jiàn）的耐壓不斷降低（dī），因（yīn）此，電子設備遭受雷（léi）擊後更容易損壞，每年全.世.界.有（yǒu）數千萬個電器設備因雷電原因被損（sǔn）壞，並造成數千（qiān）億元的經濟損失。現在，防雷技術已成為一門科學技術（shù）並（bìng）且越來越受人們重視。

對電子設備進行避雷防護是降低電子設備遭受雷擊（jī）損壞的最好方法。在安置電子設備的場所安裝避（bì）雷針，即（jí）避雷地線，把雷電引向地球（qiú），與此同時，把設備的外（wài）殼接地，使設備的外殼與大地的（de）電位基本相同，以降低設備內部（bù）電路在強電場之下感應帶電，並產生位移電流，就可以大大降低電子設備遭受雷擊損壞的概率。

如果不安裝避雷針，當一座建築物被（bèi）雷擊（jī）中的時候，整座建築物就會處於幾（jǐ）萬伏/米（mǐ），甚至十幾萬伏/米的強電場之中，在強電場（chǎng）中的所有物體，無論是導體或絕緣體（tǐ），全部被感應帶（dài）電（極化帶電），並在導體或電（diàn）子線路中產（chǎn）生位（wèi）移電（diàn）流（liú），如果電子設備的外殼（ké）不接地，由於位移電流的存（cún）在，就會使那些連（lián）接線路較長且導體麵積較大（dà）（即線路體電容較大）的（de）電子器件擊穿，特別是耐壓較低的電子器件首先被擊穿。因為位移電流的產生就等（děng）同於電容被充放（fàng）電，電容越大，充放電的電流就越大，而電子設備中的線路就（jiù）相當於分布電（diàn）容，線路越長或導體的麵積越大，分布電容就越大；在（zài）電場（chǎng）中感應的時候，產生的位移電流也越大（dà）。

如（rú）果電子設備的外殼接地，由於（yú）外殼與大（dà）地等電位或電位差（chà）非常小（xiǎo），在外殼內部電（diàn）場強度基本上處處相等，沒有電位差或電位差（chà）很小，電子設備中的電子線路就不會感應帶電，也（yě）不會產生位移電流；因此，外殼接地的電子設備，其內部的電子器件不會因打雷放電而被擊穿。或者說，電子（zǐ）設備的（de）外殼接地對雷（léi）電（diàn）有屏（píng）蔽作用，可以避免儀器設備中的線路或電子器（qì）件被雷（léi）電擊穿損壞。

如果設備的外殼不接地，外殼與大地就不（bú）可能等電（diàn）位，並且兩者（zhě）的電位差很（hěn）大，這樣，設備作為一個孤立電（diàn）容與地球作為另一個（gè）孤立電容，兩個電容（róng）之間就會進行串聯充、放電（即（jí）靜（jìng）電感應），在（zài）其充、放電過程中很容易把電子元器件損壞。

任（rèn）何帶電物體對於無限遠處，都可以看成是一個孤立電容，當兩個孤立電容互（hù）相（xiàng）靠近（jìn）時，就會互相（xiàng）感應，其結果（guǒ）相當於兩個（gè）電（diàn）容被串聯充、放電，其中一（yī）個為充電，另一個就是放電。

另外，電子（zǐ）設備外（wài）殼接地（dì）還可以降低（dī）電磁幹擾（EMI），提高（gāo）電（diàn）子設備的電磁（cí）兼（jiān）容（EMC）指（zhǐ）標。不過（guò）對於EMI和EMC方（fāng）麵的技術知識，這裏我不準備（bèi）進行詳細分析（xī），以後我會向讀（dú）者陸續介紹這方麵的技（jì）術知識。

二、地線（xiàn）接地不良或接錯地方，也會（huì）造成電子設備損壞

在圖1中，由於大地有電阻，所以避（bì）雷（léi）地和防護地的地線是不能亂接的，它們之間離得越遠越（yuè）好，因為，打（dǎ）雷的時候避雷地（dì）也會帶電，並且有非常大的電流從（cóng）避雷地線中流過，如果兩者靠得很近，流過（guò）避雷地線的大電流會通過防護地線對電子設備進行反擊（jī），在正常情況下，防護（hù）地線一般是沒有電流通過的，因此兩者應該離得（dé）越（yuè）遠越好。如果（guǒ）把防護地線與避雷地線連接在一起，電子設備不但起不到避（bì）雷（léi）保護的作用，反而會把雷電引來，使電子設備收到更大的雷電（diàn）打擊（jī）。

因為，當避雷針遭到雷擊時，避雷（léi）針與地麵的接觸處也會產生（shēng）非常（cháng）高的電壓（因大地有電阻），如果把防（fáng）護地線（xiàn）與避雷地線連接在一起，在（zài）防護地線上產生的幾十萬伏電壓就會突然加到設備的外殼（ké）上，就會（huì）在電（diàn）子設備內部電路中瞬（shùn）間感應產（chǎn）生很高（gāo）的靜電電壓，並且會在電（diàn）路中產生很多的位移電流，致使電子設備內部電路（lù）過壓，過流損壞。

這（zhè）裏特別指出，盡管很（hěn）多（duō）高層建築物都安（ān）裝有避雷針，但（dàn）由於（yú）大地有電阻，當避雷針被雷電擊中的時候，在建築物的周圍，地表麵還會產生非常高的電位（wèi）梯度（單位長（zhǎng）度的電位差）。一般在離打雷中心30米之內，地表麵的電位梯度（dù）最高達3萬伏/米以上。因此，把避雷針做成樹根（gēn）結構，並且埋得很深，對降低地表麵的電位梯度是（shì）有好處的。

目前國內很多大樓（lóu）的避雷地線都（dōu）沒有按標準嚴格安裝，大多數人也不知道避雷地線的標準（zhǔn）是什麽東西（xī），不是引線用（yòng）得很細，就是地線埋入地層（céng）的深度不夠，甚至還有人（rén）把防護地與避雷地公用一根地線，因（yīn）此，每逢雨（yǔ）季到來，都有非（fēi）常多的家電設備，特別是電視機、電腦、冰箱以（yǐ）及儀（yí）器設備被雷電打壞。因此，每逢雨季都是電器修理（lǐ）門市部最（zuì）繁忙的季節。

三、電源中線與地線接錯，會引起電（diàn）子設備起火

我們舉一個電視機為例，圖2是一個LCD平板電視機與電網正確連接時的工作原理圖。正常工作的時候，三相發電機（或三相變壓器）中的某一相220伏交（jiāo）流電壓通過火線（L）和中線（N）對LCD電視機進行供電。為了防雷，在發電機的（de）一（yī）端，中線（N）一般都要與大（dà）地（dì）連接（jiē），由於火線（xiàn）（L）與中線（N）一般都是平行排列，當打雷時，雷電會同時打到火線和中線上，由於中線（xiàn）接地，它會把雷電的大部分能量吸收（shōu）引入地（dì）球，僅有少部分（fèn）能量最後（hòu）轉成差模信號與輸送電壓混合在一起被傳送到用戶端。

火線（L）進入家庭後一般都（dōu）用紅色導線來表示，中線（N）一般用（yòng）藍線表示。為了用電安全（quán），在用電的一端，即每個家庭中（zhōng）還要自己安裝一（yī）條（tiáo）地線（G），這條地線屬於防護地線，用於與電器設備外殼連接。其（qí）作（zuò）用是讓設備外殼（ké）的電位與地球相同，避免設（shè）備絕緣不良時（shí），機殼帶電，人體（tǐ）觸摸到機殼時觸電。

地線（G）一（yī）般用綠黃顏色（sè）相間導（dǎo）線或（huò）黑線表示。在正常（cháng）情（qíng）況下（xià），地線與中線（xiàn）的電位（wèi）相同是（shì）相同的，其電位均為0。真正的地線是不允許用來傳送功（gōng）率（lǜ）的，因為大地有（yǒu）電（diàn）阻，當電流流過電阻時會損耗功率，另外大地也不是一個純電阻，它同（tóng）時具有電容、電解、電阻和整流二極管等眾多性質，因此它（tā）的阻抗一般（bān）都是隨著電流增大而增大的。

另（lìng）外（wài），圖2中，LCD平板電視機外（wài）殼接地的另（lìng）一個主要用途是防止電磁幹擾（EMI），這個用途，一般電視用戶是不清楚的。

　　目前，中國大部分農村或小城鎮家庭基本上（shàng）都是采用雙線供電，他們根本就（jiù）沒有安裝避雷地線或防護地線的概念，因此，很多公司的LCD平板電視機采用三芯插頭供電，這對於他們來說基本沒有用處（chù）。

　　在一（yī）些小縣（xiàn）城（chéng），部分居民已（yǐ）慢慢開始知（zhī）道有（yǒu）地線的概（gài）念（niàn），但在家庭電源插頭座安裝的時候，一般人隻知道電源線中的火線是（shì）帶電的，而對（duì）中線和地線的性質並不十分清楚；因為，他們（men）用（yòng）電筆很容易就可以把火線檢測出來（lái），而對另外兩條電線，他（tā）們無法識別。因此，中線和地線互相（xiàng）接（jiē）錯時（shí）有發（fā）生。

中線和地線互相接錯對於小電（diàn）器以及孤立電器來（lái）說是不容易覺察的（de）。有些人為（wéi）了偷.電，還故意不接中（zhōng）線讓電表（biǎo）不轉（zhuǎn）。但如果中線和地線（xiàn）互相接錯，對於使（shǐ）用三芯電（diàn）源插頭的LCD平（píng）板電視機將產生非常大的危害或隱患。當中線和地（dì）線互相接錯時，相當於圖2中電視（shì）機的（de）三芯插頭、座的（de）2號線與3號線互相交換了（le）位置。圖3就是電網輸電線的中線（xiàn）和地線互相接錯時，會（huì）引起三芯電源插頭的LCD平板電視機發生起火故障的工作原理圖。

在圖3中，當（dāng）電源開關合上的時（shí）候（很（hěn）多用戶長年（nián）都不關電視機），220伏交流電（電流I）將通過（guò）火線（xiàn）（L）經電源開關的（de）1腳（jiǎo），向開關電源供電。給開關電源供電的另一端相當於電流流出，流出的電流為I1，即電流I1是從電（diàn）源（yuán）開關的2腳流出來的。

但電流I1沒有按圖2中的正常（cháng）路線直接經中（zhōng）線返回發電機，而是經地線（xiàn） 流入大地（dì），然（rán）後電流I1在大（dà）地中被分（fèn）成兩路I2和I5 ，I5直接通過大地 返回發電機；而I2則通過大地（dì）與電視機的其它地線 （比如有線電（diàn）視（shì）信號線或與電視機連接的其它（tā）設備連線）流回到電視機的外殼一端，I2電流經（jīng）過有（yǒu）線電視信號（hào）線接口（僅舉其中之一）後變為電流I3；I3再（zài）經電視機內的地線 以及電視機的三芯插頭3號線接頭，從三芯插頭3號線接頭流出，流出電流（liú）變成（chéng）I4，電流I4再經（jīng）中（zhōng）線 流回發電機（jī）。

在圖3中，由於大地 的距離遠遠大於大地 的距離，即大地 的回路電阻大於大地 的回路電阻，因此電流I2將大於I5；電流I2將通過有線電（diàn）視信號線（xiàn）與電視機高頻頭（tóu）插口構成電源供電的主要（yào）回路。當電流I2通過高頻頭插（chā）口時，因接頭處接（jiē）觸電阻比較大將會引起發熱，或者（zhě）當接（jiē）頭處接（jiē）觸不良時將引起打火燃燒。

圖4就是因中線和地線（xiàn）互（hù）相接錯，當電視機的高頻頭插座與有（yǒu）線電視信號線插頭接觸不良時，產生打火的情況。

除了有線電視信號線可能會引起打火燃燒外（wài），其它與大地有連接（jiē）的設備（圖3中未畫（huà）出），如PC電腦的RGB信號線（電腦顯示器信號線），隻要與電（diàn）視機有連（lián）接，均會引起打火燃燒。

實際上很多公司的LCD平板電視機外接信號線接口的地線（xiàn），都（dōu）不是直接接到電視（shì）外（wài）殼的金屬板上，如高頻頭、AV端口、RGB接口等，都是先（xiān）經過接頭與 PCB板的銅皮連（lián）接，然（rán）後再用引線或螺釘使PCB板的銅皮與電視外殼進行電器接觸。因此，所有與PCB板銅皮（pí）連接的（de）連線（xiàn）以及接觸（chù）點都有可能因接觸不良或電流密度過大造成起火，圖4這種起火情況隻是眾多起火現象中的（de）之一。

另外，因中線（xiàn）和地（dì）線互相接錯，引起（qǐ）電子設備打火的情況，並不隻限於LCD平板電視機，隻是LCD平板電視機這種起火情況比（bǐ）較普遍。如果同一（yī）棟（dòng）大樓有多個用戶同時把中線和地線互相（xiàng）接錯，這種情況最嚴重（chóng），它相（xiàng）當於多台電子設備的（de）機內地線互相串、並聯作為（wéi）交流電源輸入端（duān），再通過大地與發電機或變壓器的中線連接，誰家電子（zǐ）設備的機內地線（xiàn）接觸不良或導線的截麵積過小，就首先過載起（qǐ）火。

很多大樓起火都是由於中（zhōng）線和地線互相接錯引起的，所以這（zhè）種（zhǒng）情況（kuàng）應該特別注意。也有人故意把地線當（dāng）成（chéng）中（zhōng）線用的，這種偷.電行為應（yīng）該嚴懲。