电源装置的接地系统

最新更新时间:2011-09-04来源: 互联网关键字:电源装置  接地系统 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
电源装置由于自身结构的特点和工作特性所限,在复杂多样的电磁环境中工作,极易受到各种干扰源的影响,以致扰乱信号的传输或使信号发生畸变,造成有电源装置供电的系统不能正常工作。采用接地技术,是保证电源装置可靠工作的一个极为重要的措施,也是保证电源安全、稳定运行的重要手段。

  一、电源装置接地的分类

  目前在我国应用的各种电源装置的接地种类繁多,归纳起来可分为以下几类?

  (1) 给电源装置供电电源中性点的工作地:指稳定的供电系统中性点电位的接地;

  (2) 电源装置的防雷保护接地:指在雷雨季节为防止雷电过
电压的保护接地;

  (3) 电源装置的安全保护地:指为防止接触电压及跨步电压危害人身和设备安全,而设置的微
电子装置金属外壳的接地;

  (4) 电源装置直流系统地?又称为逻辑地、工作地?,它为微电子装置各个部分、各个环节提供稳定的基准电位(一般是零点位)。这个地可以接大地,也可以仅仅是一个公共点。系统地如果与大地不相连,即系统地处于悬浮工作状态,称之为浮空地;

  (5) 电源装置的屏蔽地:为抑制各种干扰信号而设置的,屏蔽的种类很多,但都需要可靠的接地。

  屏蔽地就是屏蔽网络的接地。尽管在实际应用中的电源装置是由不同公司生产的,各公司的产品对接地的种类规定及接地
电阻的阻值要求不尽相同,但电源装置的系统地要求比其它几种接地要求要严格得多,并有越来越高的趋势。为了避免诸“地”间相互干扰,上述几种“地”都应设置各自独立的接地网络。其接地线必须采用绝缘铜导线,连接到统一的接地点,以形成一个共同的电位点。

  二、微电子装置的接地原则

  在自动化控制系统接地设计中,必须要遵循一点地的原则。因系统由多台自动化设备构成,整个系统必须在一处接地。但系统接地线和接地电阻都不可能为零,尤其是在高频或瞬变状态下更是如此;另外,当有大
电流从接地极注入大地时,接地极及其附近的大地电位升高,如有多点地则会出现接地点间的电位差,形成干扰。即使是同一台设备中的系统地线,也应遵守一点地原则,否则就会形成接地环路,各点之间的接地电位差将会形成干扰被引入其它电路。为了研究上述各种接地系统间的关系,分析接地网体系的诸多因素及降低接地电阻的有效途径和具体方法,近年来“自动化装置接地工程学”作为一门崭新的学科,已受到自动化控制领域的重视,也为自动化装置的接地系统研究和实践奠定了理论基础。

  各种电源装置的接地种类及接地的技术指标要求因生产厂及设备功能不同而不同。接地对电源装置的安全可靠的工作起到至关重要的影响,不同的地有不同的处理技术,下面介绍电源装置所应遵循的接地处理原则。

  1、一点接地与多点接地原则的应用

  就电子技术常识而言,在低频电子线路中,布线和元件间的电感显得并不严重,为了避免地线造成地环路,因此建议采用一点接地原则。

  对于高频电子线路来说,电感的影响将更显得突出,因为增加了地线的阻抗将导致各地线间的电感耦合。一般来说,频率小于1MHz时可采用一点接地,而高于 10MHz时则应采用多点接地。当频率处于1MHz~10MHz之间时,如采用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则,应采用多点接地。

  2、浮动接地与真正接地的比较

  浮动接地是指系统的各个接地端与大地不相连接。这种接地方法简单,但是对于与地的绝缘电阻要求较高,一般要求大于50MΩ,否则由于绝缘下降,会导致干扰。此外,浮空容易引起静电干扰。

  真正接地指系统的接地端与大地直接相连。只要接地良好,这种方式的抗干扰能力是比较强的。但接地工艺复杂,一旦接地不良反会引起不必要的干扰。

  三、接地电阻的构成

  任何生产商生产的电源装置,都对其产品的接地电阻阻值作出了严格的要求。在其接地设计时,要以电源装置的接地电阻要达到的阻值,作为设计其接地的技术依据。因此在此分析接地电阻的构成,以使在设计中可以在主要的环节采取相应的措施,以降低接地的电阻值。

  (1) 接地引线电阻,是指由接地体至电源装置接地母线间引线本身的电阻,其阻值与引线的几何尺寸和材质有关;

  (2) 接地体(水平接地体、垂直接地体)本身的电阻,其阻值与接地体的材质和几何尺寸有关;

  (3) 接地体表面与土壤的接触电阻,其阻值与土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面和接触的紧密程度有关;

  (4) 从接地体开始向远处(20m)扩散电流所经过的路径土壤电阻,即散流电阻。决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。

四、降低接地
电阻的主要措施

  接地电阻虽由四部分构成,但前两部分所占接地电阻的比例较小,起决定作用的是接触电阻和散流电阻。故降低接地电阻阻值应从这两部分开展工作,从接地体的最佳埋设深度、不等长接地体技术及化学降阻剂等方面来讨论降低接触电阻和散流电阻的方法。

  1、垂直接地体的最佳埋设深度

  垂直接地体的最佳埋设深度,是指能使散流电阻尽可能小,而又易达到的埋设深度。决定垂直接地体最佳深度,应考虑到三维地网的因素。所谓三维地网是指接地体的埋设深度与接地网的等值半径处于同一数量级的接地网(即埋设深度与等值半径之比大于1/10)。在可能的范围内埋设深度应尽可能取最大值,但并不是埋设深度越深越好,如果把垂直接地体近似为半球接地体,其电阻为:

  R=ρ/2πr=ρ/2πL

  式中:ρ—土壤电阻率;

  L—垂直接地体的埋设深度。

  从式中可见,R与L成反比,为使R减小,L越大越好,但对上式偏微分:

  aR/aL=-ρ/2πL2

  可以得出,随着L的增大,降阻率aR/aL与L2成反比下降,当增大L到一定程度后,基本上呈饱和状态,降阻率已趋近于零。垂直接地体的最佳埋设深度不是固定的,在设计中应按接地网的等值半径、区域内的地质情况来确定,一般取1.5m~2.5m间为宜。

  2、不等长接地体技术

  由于在接地网中各单一接地体埋设的间距,一般仅等于各单一接地体长度的两倍左右,此时
电流流入各单一接地体时,受到相互的制约而阻止电流的流散,即等于增加了各单一接地体散流电阻,这种影响电流流散的现象,成为屏蔽作用。如图所示。由于屏蔽作用,接地体的散流电阻并不等于各单一接地体散流电阻的并联值,此时,接地体组的散流电阻为:

  Ra=RL/nη

  式中:

  RL—单一接地体的散流电阻;

  n—接地体组并联单一接地体的根数;

  η—接地体的利用系数,它与接地体的形状和位置有关。

  从理论上说,距离接地体20m处为电气上的“地”,即两接地体间距大于40m时,可以认为接地体的利用系数η为1。但在接地网的接地体的布置上,是很难作到两个单一接地体相距40m,为解决在设计实践与理论分析中的矛盾,采取不等长接地体技术,以便取得良好的效果。不等长接地体技术,即为各垂直接地体的长度各不相等,在接地体的布置上,采取垂直接地体布置为两长一短或一长两短,以使接地体组间的屏蔽作用减小到最小程度。不等长接地体技术,从理论上到实践中应用,都较好地解决了多个单一接地体间的屏蔽作用问题,提高了各单一接地体的利用系数,降低接地体组的散流电阻。

  3、化学降阻剂的应用

  化学降阻剂的降阻机理是,在液态下从接地体向外侧土壤渗出,若干分钟固化后起着增大散流电极接触面积的作用。因降阻剂本身是一种良好的导体,将它使用于接地体和土壤之间,一方面能够与金属接地体紧密接触,减小接地体与土壤的接触电阻,形成足够大的电流流通截面;另一方面,它能向周围的土壤渗透,降低土壤的电阻率,在接地体周围形成一个变化的低电阻区域。从而显著扩大接地体的等效直径和有效长度,对降低接触电阻及散流电阻有着明显效果。如JZG-02型长效防腐降阻剂的使用寿命可达20年以上,在其寿命周期内性能稳定,不需要维护保养,仍能具有良好的电解质性能和吸水性,保持其良好的物理化学机理。

  五、结束语

  
电源装置接地的设计,要根据电源装置的技术要求和所处地区的地理、地质条件,采取不同的措施,以最高的性能价格比,并尽量采用新技术和新材料来设计。因 “接地工程学”是一门多学科的边缘学科,它涉及到地质、电磁场理论、电气测量、应用化学、钻探技术、施工技术等多门学科,故仍需要在今后的工作中去研究,在实践中不断的探索,以确保电源装置的安全可靠运行。
关键字:电源装置  接地系统 编辑:冰封 引用地址:电源装置的接地系统

上一篇:OnSemiNCP125120W低成本离线开关电源解决方案
下一篇:探究可靠性最高的LED路灯电源

推荐阅读最新更新时间:2023-10-18 15:38

EPS电源的自动切换装置与切换时间
  为实现市电供电与逆变器供电之间的自动切换,而EPS 电源 按国家标准需是后备式的,因此自动切换装置是 EPS电源 中必不可少的部件,也是影响EPS电源在可靠性方面的关键部件之一,因此易事特专门就自动切换装置进行了下面的分析解释。   根据EPS电源的输出容量和负载要求不同,自动切换装置可采用功率继电器、交流接触器、互投开关、固态开关(晶闸管)等构成。对EPS的切换时间要求具有多样性,比如,一般消防应急照明要求切换时间小于5s,但是高危险区域使用的消防应急照明要求切换时间小于0.25s,为高压气体放电灯供电时不熄辉,则要求切换时间为数毫秒量级,而为风机、泵类、卷帘门、电梯等负载供电时,根据应用要求不同,切换时间也会在数毫秒等。
[电源管理]
在线式不间断逆变电源装置的设计
1 前 言   在科学技术日益发展的今天,现代化的工业控制设备、通信装置及科研实施等都将以电子计算机、具有微处理器的监控设备等为核心。而这些器件是一种精密电子设备,大部分都需交流供电,且他对交流电源的供电质量、可靠性和连续性(不间断)等都有严格的要求,要求供电间断时间不得大于25%的工频周期。市电的电压波动、脉冲干扰和突然中断,将会导致随机存储器数据丢失和程序破坏,造成极坏的后果。特别是在金融、通信和电力部门等,对市电的要求更加严格。   为了解决以上问题,各种各样的不间断逆变电源(简称UPS)都相继出现。并且成为各系统必不可少的配套设备。因它具有稳压、稳频、滤波和抗干扰等功能,更重要的是在交流断电时能不间断的继续输出交流正弦波,
[电源管理]
在线式不间断逆变<font color='red'>电源</font><font color='red'>装置</font>的设计
中性点经消弧线圈接地系统的优点
电力系统中,发电机和变压器的中性点是否接地运行,涉及到技术、经济、安全 等多个方面,是一个综合性的问题。中性点经消弧线圈接地(又称非有效接地) 根据系统中发生单相接地故障时的电流,我国将其划分为小接地电流系统。按我 国有关规程规定,在 3~10kV 电力系统中,若单相接地时的电容电流超过 30A; 或 35~60kV 电力系统单相接地时电容电流超过 10A,其系统中性点均应采取消 弧线圈接地方式。 消弧线圈迄今已有 80 多年的应用历史,中压电力系统运行经验表明,中性点采 用经消弧线圈接地的方式优点显著。 1 提高电力系统的供电可靠性 首先系统发生瞬间单相接地故障时不断电。 消弧线圈是一个具有铁心的可调电感 线圈
[电源管理]
PIC单片机在智能双电源装置中的应用
作者Email: c8051@21cn.com 1. 智能双电源装置的简介 随着对供电可靠性的要求也越来越高,很多场合用两路电源来保证供电的可靠性。当常用电源异常,智能双电源装置能自动切换到备用电源,智能双电源装置就是这种在两路电源之间进行可靠切换、以保证供电的装置。在医院、宾馆和矿山等有广泛的应用。 智能双电源装置由开关本体和控制器两部分组成。开关本体由电机通过机械联锁机构控制常用电源的断路器和备用电源的断路器的分合,进而控制电源的切换。控制器通过对电压的采样来判断电源是否异常,如果出现异常应产生相应的切换。 2. PIC16F877A的简介 美国Microchip公司的PIC 8位单片机其生产史1
[单片机]
EPS应急电源中均衡式充电装置的设计
1概述 EPS应急 电源 一般由主电源和应急电源两部分组成。主电源一般来自 电力 系统或电网,正常时,消防用电设备由主电源供电。应急电源的作用是当主电源发生故障而停电时,保证各种消防设备(消防给水、消防电梯、防排烟设备、应急照明和疏散指示标志、应急广播、电动的防火门窗、卷帘、自动灭火装置)和消防控制室等仍能继续运行。在消防电源中设置EPS应急电源是确保消防电源向消防用电负荷可靠供电的重要措施之一。 目前,消防应急电源主要有三种类型:①独立正常电源的专用馈电线路;②自备柴油发电机组;③由蓄电池组构成的交、直流供电电源。由蓄电池组作为备用电能的应急电源(即所谓的静态EPS)可分为直流静态EPS和交流静态EPS两种。
[电源管理]
EPS应急<font color='red'>电源</font>中均衡式充电<font color='red'>装置</font>的设计
小电流接地系统单相接地选线装置设计与实现
 在我国6~66 kV中低压供电电网中,一般采用的是中性点不接地、经消弧线圈接地或高阻接地的方式。这些接地方式在发生单相接地故障时,由于故障电压仍然对称,故不必立即切断电源,提高了供电的可靠性。但是在发生故障时,非故障相相电压升高到线电压幅值,长时间带故障运行就可能造成输电线路的绝缘击穿或是发生相间短路等电力事故,所以这类接地故障需要在一定时间内进行解决,一般规定设备可以在此类故障下运行2 h 。  中性点不接地、经消弧线圈接地或高阻接地的配电系统发生单相接地故障时,故障点会产生比较小的零序电流,三相电压对称性没被破坏,设备运行正常,所以这类故障十分隐蔽,为检测带来一定困难。基于故障前后电流与电压的变化关系,本文设计了一种具有实时
[电源管理]
小电流<font color='red'>接地系统</font>单相接地选线<font color='red'>装置</font>设计与实现
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved