良好的地線對安檢設備正常運行的重要性
我們都知道地線設置首先以保障人身安全為首要,保證漏電時的泄電回路要短,最大可能減小或避免人身傷害;其次在強弱電系統的設計中,我們經常使用地線(大地)作為零位參考點,設備電路的整體設計都是基于此參考點,因此純凈的地線環境對機場安檢設備的正常運行非常重要。
現實中,各種低壓配電系統共存,同一個低壓配電系統下又有各種不同負載的設備(重載、輕載、感性、容性),地線不可避免的會串入各種各樣的干擾,本文將從地線布置、地線干擾來源兩個方面引入,然后結合常見的安檢設備簡單講解地線干擾的危害及如何有效減輕或避免干擾。
國內常見低壓配電系統根據地線的不同分為三種,TN-S系統、TN-C系統、TN-C-S系統;
A)TN-S系統,零線地線獨立分開,設備外殼均連接獨立的PE線,地線沒有設備運行電流流過,純凈度較好,此類地線應該是最好的布線方式,但是設備間的電磁輻射干擾、地環路干擾等不可避免。
B)TN-C系統,零線與地線是同一條線,即俗稱零地合一系統,這在很多老的工廠都采用此種地線布置,限零線既充當三相不平衡電流的回流路徑,同時又連接機器外殼作為漏電時的人身保護,但大部分用電環境三相不可能完全平衡,零線必然流過不平衡電流,這個電流在地線上會產生電壓差,這也構成了設備很大的干擾來源,所以此類系統地線純凈度很差。
C)TN-C-S系統,上述兩種系統復合系統,兼有上述兩種系統的優缺點。
地線干擾的來源
首先,什么是干擾?干擾是指在無設備漏電的情況下本該純凈無電流的地線,現在有電流流過,因為地線并非真正零阻抗,這個電流必然在地線上產生壓差。而這個壓差便改變了我們電路設計的零位參考點,引起設備誤動作,嚴重時可能造成設備損壞,甚至人身傷害。
A)地環路干擾
同一個低壓配電系統下,設備外殼連接同一條地線,設備與設備間構成地環路;若其中包含功率重載電氣設備,那么在重載設備的啟停環節甚至正常運行環節難免將干擾耦合進地環路,特別是零地合一的低壓系統。
B)公共阻抗干擾
當多個設備共用一個地線時,由于電線阻抗原因,一個設備的地將受到另一個設備地電流的調制,這樣一個電路中的干擾便可耦合到另一個電路。
C)零地合一干擾
零地合一系統的地線就是零線,若低壓配電系統三相失衡,則零線自然流過不平衡電流,這個電流同樣會影響設備的正常運行。
D)電磁輻射干擾
若設備周圍存在較嚴重的電磁輻射(譬如位于感性設備旁邊),那么這個電磁輻射便可能在地線中耦合出電流,地線也會像天線一樣向周圍發射電磁輻射。
地線干擾的危害
以下簡單列舉幾例常見的干擾帶來的危害:
A)干擾引起電源工作異常
很多閉環開關電源的輸出反饋點均參考大地,若地線干擾引起零位漂移,則將反饋回來一個錯誤的信號給控制系統,引起電源輸出異常;
高精密的設備一般均配備帶有功率補償電路的高檔直流電源,若零點漂移引起功率補償電路的系統過零相位檢測錯誤,錯誤的打開補償MOS,引起火零短路,則直接燒毀電源。
B)干擾引起放大器工作異常
很多精密儀器例如爆炸物探測器,探測器的原始電信號非常微弱,需要極其精密的模擬放大器進行放大,然后數字化傳輸到采集系統,若現場環境地線干擾過大,將造成放大器的工作異常,輕則模擬信號失真,嚴重甚至燒毀放大器。
C)干擾引起電磁探測探測設備工作異常
若周圍設備運行時干擾過大,這個干擾一方面通過空氣電磁輻射,另一方面輻射直接串入地線環路,無論何種形式,均對電磁敏感型探測設備產生嚴重干擾,引起電磁探測設備誤動作、誤報警
常見的電磁探測型設備,如安檢門,利用磁場切割探測金屬目標物,若空間電磁輻射或是地線串擾非常厲害,很容易造成安檢門誤報警。
D)干擾引起設備誤動作
很多動作型器件,如電磁閥、繼電器、或壓敏型器件(如MOS管-壓控開關),若地線干擾過大時,很容易引起器件誤動作,造成設備非預期動作甚至人身傷害。
如何有效減輕或避免干擾
A)切斷地環路干擾
若設備不可避免與干擾較大的機器放在一起,且地線與此機器均在一條回路上,那么可行的辦法是摘除設備的地線,這就是所謂的浮地,但是浮地是不符合安全設計的,因為沒了地線的保護,若設備漏電,可能引起人身傷害,但可以通過設備單獨設地進行補救。
B)獨立設地,切斷公共阻抗耦合回路
若公用一段接地線,很難避免一個設備的干擾抬升公用阻抗的電壓,這個電壓也勢必會引起設備工作異常,可行的辦法是重要設備單獨設地,即多點接地,不再和其它設備共用地線。
C)TN-C零地合一系統改造為TN-C-S或TN-S系統
若是明顯由于零地合一引起設備工作異常,可行的做法是給低壓配電系統增設地線,將設備大地連接到獨立的地線上,可以是局部做地,也可全廠做地,最不濟,也應將重要設備單獨做地。
D)線纜的屏蔽線的處理
很多信號傳輸線纜或電力線纜,外層均包裹了一層靜電屏蔽網,若設備干擾過大,可考慮將線纜的屏蔽線接大地或直流電源的0V點,若是接上后的干擾較大,則應考慮屏蔽線浮地,至于屏蔽線,要靈活運用,不能簡單的說接上肯定好。
E)精密儀器放大器加裝金屬外殼
精密儀器放大器部分,常見做法是加裝金屬靜電屏蔽外殼,與屏蔽線纜類似,避免主要的外界空間電磁輻射對放大器的影響。
【干貨】良好的地線對安檢設備正常運行的重要性【干貨】良好的地線對安檢設備正常運行的重要性以民航安檢門為例來分析,安檢門探測原理是利用了電磁場的變化來進行探測,而安檢門按照最佳通道布置又常布置在行李檢測X光機旁邊,若出現了干擾引起的誤報警,那我們可以做以下工作:
如為X光機電磁輻射干擾,可以修改安檢門工作頻率規避電磁輻射干擾,也可以適當改變安檢門的擺放位置;
如為X光機地線串擾,可以摘開安檢門電源輸入側的地線測試,若可行,能否給安檢門加設單獨地線以符合安全要求。
總結
以上,充分說明設備的正常運行離不開純凈良好的地線,工程師在設計及設備維護中都應多考慮電磁兼容性的問題,靈活處理地線,最大化的減輕干擾,提高設備的抗干擾能力。