地环及其治疗

通过William L. Mostia, Jr. PE, Amoco Chemicals 一九九七年八月一日

美国国家电气规范(NEC)将地定义为“电路或设备与大地或代替大地的导电体之间的导电连接,无论是有意的还是偶然的。”“接地回路可以定义为在电路的接地或回路中流动的任何不良电流。下面是一个简短的指南,将帮助您识别电气系统中可能的接地回路来源,以及如何解决它们。

最简单的接地回路包括两个不同接地之间的连接,如图所示。与接地#1在一个电位,接地#2在不同的电位,接地回路电流将在回路中流动,如所示。虽然NEC要求接地电极连接在一起,金属部件连接在一起,但系统中仍会存在接地电位的差异。连接越远,就越有可能出现显著的电位差。

交流电源接地回路的一个常见原因是中性点的双键合。NEC要求中性点只在一个地方连接到地,要么是服务入口或源(对于单独派生的系统),要么是在第一个断开或过流设备。中性点的双接通常发生在下游配电板上。当中性点被双接地时,返回的中性点电流将根据欧姆定律分裂并在接地电路中流动。该电流会导致系统中设备的参考电压变化。去除非法的中性点对地键,接地回路将被消除。

用于仪器和回路电源的直流电源系统受制于许多可能的接地回路。这种类型的直流电源系统的返回路径或负极只接地在一个地方。当使用接地热电偶而不使用隔离输入或隔离传感器时,会出现一个常见的接地回路。由于接地的热电偶通常距离直流电源系统的参考地较远,因此可能存在接地电位的实质性差异。大电流可以在系统中引起不同的参考电位,这有时会引起奇怪的影响。这种类型的接地回路的解决方案是使用不接地的热电偶或通过使用隔离器、隔离传感器或隔离输入将热电偶接地与仪器系统接地隔离。一般来说,即使在使用不接地的热电偶时,隔离也是很好的做法。

仪表信号电缆的屏蔽排水线是另一个容易发生接地回路的地方。屏蔽线通常只在电路的零信号参考点接地,这通常是直流仪表电力系统的参考点。如果屏蔽层上的任何中间点接地,就会形成接地回路。这个接地回路不仅会损坏直流参考,电流将在屏蔽中流动,这将在信号线中产生噪声。必须小心确保护盾的现场部分正确终止,并且它们不会暴露在可能导致从护盾到地面的潜行路径的环境条件下。

两个系统以数字方式相互通信,并在同一接地电极系统内的两个物理上不同的点上参考接地,通常是接地回路的猎物。这种类型的接地回路是通过使用隔离通信设备或最好使用光纤链路来解决的。

解决接地回路问题的方法一般有两种。除去任何多余的地面,这样系统中就只剩下一个地面。如果必须有多个地面,请确保每个地面与其他地面隔离。