關於電子設備需要接地的注意事項

一、電子設（shè）備為什麽要接地

很多人都知道（dào），貴重儀器設備使用的時（shí）候，外殼都要接地，如（rú）采用三（sān）心電源插頭等。但為什麽要接（jiē）地，這個原因就很少人知道了。下麵我們以三相發電機輸送線路的工（gōng）作原理，來說明設（shè）備接地的（de）重要性。

通過（guò）對圖（tú）1的觀察，你很快就會明白，地線的作用主要是（shì）幹什麽的，即：地線的（de）作用（yòng）主（zhǔ）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（tiě）塔空架支撐，用以對幾（jǐ）十萬伏的交流電進（jìn）行（háng）遠距離傳送，這樣，其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（jià）設一條地線，這條地線一般（bān）稱為避雷地線。所謂（wèi）的地線就是與（yǔ）大地相連的（de）導線，當打雷的時候，雷（léi）電首先會打到避雷地線上，避雷地線可把雷電引入地球（qiú），避免高壓輸送線路被幾億伏，乃至十幾億伏的雷（léi）電把發（fā）電機或變壓器（qì）的線圈與外殼擊（jī）穿，以及把與線路連接的其它（tā）電器設備遭（zāo）受瞬間高（gāo）壓衝（chōng）擊而損壞。因此，圖1中的避雷地線（xiàn）與（yǔ）一（yī）般電子線路中的地線（xiàn）*是兩回事。

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

三（sān）相發電機的中線接地，也屬於防護接地，其作用是把發電機中線圈被感應的靜電高壓引（yǐn）入地球。當負載*平衡時，三相發電機的中線與地連接的地線是沒有電流通過的。但三相變壓器的（de）中線接地不屬於防護（hù）接地，而屬於避雷接地，因為三相變壓（yā）器（qì）中線在與（yǔ）火線並排（pái）向用戶供電的同時，還擔當避雷的作用。當打雷時，中線通過接地可（kě）以把雷電的大部分能量引入地球，僅有少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（dào）用戶終（zhōng）端。

目前，人們（men）對雷電的產生以及其（qí）所引起（qǐ）的災害認識並不很深。

我們知道，由於地球與電離層之間存（cún）在很強的電場，雲朵在天空中首先要（yào）被極化帶電，然後在（zài）風力的（de）作用下，極化帶電的雲朵很容易就會分離成兩個（gè）（或多個）部分，使之（zhī）成為帶電體，一個帶正電（一般是下層），另一個帶負電（一般（bān）是上層）。所（suǒ）以，同一高度已經帶電的雲朵（duǒ）（即帶電性質相同的雲朵），在風力的作（zuò）用下很容易（yì）產生（shēng）互相（xiàng）組合，使（shǐ）雲體帶電的能量越來越大，即電位越來越高。當兩個帶異性電荷的雲朵互相靠近的時候，或者帶電雲體靠（kào）近地（dì）表麵的時候（hòu），就會放電（diàn），即打雷。因此，隻要有雲和風的存在，打雷的現象就會經常出現，首先被雷擊的（de）多數為高層建築物。

根據統計：

地球平均每一（yī）秒鍾有100多次閃（shǎn）電，每次閃電產生的能量可供一個（gè）100瓦的（de）燈泡點亮（liàng）3個月；在雨季，平均每6分鍾就有一個人（rén）被雷電擊中，每年有成千上萬的人因雷電擊（jī）中而喪傷；上海（hǎi）電視台（tái）平均每年要遭受33次大的雷擊，最近遭受雷擊的時（shí）間是2010年4月13日，每次雷擊都會使電子設（shè）備遭受不同程度的損壞；1992年6月22日，北京國家氣象（xiàng）中心（xīn）多台計算機接口因感應雷擊被毀，損失二（èr）仟多萬元。

隨著電子技術的不斷發展，電子設備的功能越來越強大，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，因此，電子設備遭受雷擊後（hòu）更容易損壞，每年（nián）全.世.界.有數千萬個電（diàn）器設備因雷（léi）電原因（yīn）被（bèi）損壞，並造成數千（qiān）億元的經濟損失。現在，防雷技術已成（chéng）為一門科學技術並且越來越受人們重視。

對電子設備進行（háng）避雷防護是降低電子設（shè）備遭受（shòu）雷擊損壞（huài）的最好方法。在安置電子設備的場所安裝（zhuāng）避雷針，即避雷地線，把（bǎ）雷電（diàn）引向地球，與（yǔ）此（cǐ）同時，把設備的外（wài）殼接（jiē）地（dì），使設備的外殼（ké）與大地的電位基本相同，以降低設備內部（bù）電路在強電場之下感應帶電，並產生位（wèi）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，當一座建築物被雷擊中的時候，整（zhěng）座建築物就會處於幾萬伏/米（mǐ），甚至十幾萬伏/米的強電（diàn）場之中，在強電場中的（de）所（suǒ）有物體，無論是導體或絕（jué）緣體（tǐ），全部被感應帶電（極化帶電），並（bìng）在導體（tǐ）或（huò）電子線（xiàn）路（lù）中產生位移電流，如果電子設備的外（wài）殼不接地，由於位移電流（liú）的存在，就會使那些連（lián）接線路較長且導體麵積較（jiào）大（即線路體電（diàn）容較大）的電子器件擊穿，特別是耐壓較低（dī）的電子（zǐ）器件首先被（bèi）擊穿。因為位移電流的產生就（jiù）等同於電容（róng）被充放電，電容（róng）越大，充放電的電流就越大，而電子設備中的線路就相當於分布電容，線路越長或導體的（de）麵積越大，分布電容就越大（dà）；在電場中感應的時候，產生的（de）位移電流也越大。

如果電子設備的外殼接地，由於外殼與大（dà）地等電位或電位差非常小，在外殼內部電場強度基本上（shàng）處處相等，沒有電位（wèi）差或電位差很小，電（diàn）子設備中的電子線路就不會感應帶電，也不會產生位移電流；因此，外殼接地的電子設備，其內部的電子器件不（bú）會因打雷放（fàng）電而被擊穿。或者說，電子設（shè）備（bèi）的外（wài）殼接地對雷電有屏蔽（bì）作用，可以（yǐ）避免儀器設備中的線路或電子（zǐ）器件被雷（léi）電擊穿損（sǔn）壞。

如果設備的外殼不接地，外殼與大地就不可能等電位，並且兩者的電位差很大，這樣，設備作（zuò）為一個孤（gū）立電容與地球（qiú）作為另一個孤立電容，兩個電容（róng）之（zhī）間就會進行串聯充、放電（即靜電感應），在其充、放電過程中很容易（yì）把電子元器件損壞。

任何帶電物體對於無限遠處，都可以看成是（shì）一個孤立（lì）電容，當兩個孤立電容互相靠近時，就（jiù）會互（hù）相感應，其（qí）結果相（xiàng）當於兩個（gè）電容被串聯充、放電，其（qí）中一個為充電，另一個就是放電。

另外，電子設備外殼接地還可以降低電磁幹擾（EMI），提高電子設備的電磁兼容（EMC）指標。不過對於EMI和EMC方麵的技術知識，這裏我不準備進行詳細分（fèn）析，以後我會向讀（dú）者陸續介紹這方麵的技（jì）術知識。

二、地線接地不良或接錯地方，也會造成電子設備損壞

在圖1中，由於大地有（yǒu）電阻，所以（yǐ）避（bì）雷地和防護地（dì）的地線是不能亂接的，它們之間離得越遠越好，因為，打雷的時候避雷（léi）地也會帶電，並且有（yǒu）非常大的電（diàn）流從避雷地線中流過（guò），如果兩（liǎng）者靠得很近，流過避雷地線的大電流會通過防護地線對電子設（shè）備進行反擊，在正常情況下，防護地線一般是（shì）沒（méi）有電流通過的，因（yīn）此兩者應該離（lí）得（dé）越遠越好。如果把防護地（dì）線與避雷地線連接（jiē）在一起，電子設備不但起不到避雷保護的作用，反而（ér）會把雷電引來，使電子設備收到更大的雷電打擊。

因為，當（dāng）避雷針遭到雷擊時，避雷針（zhēn）與地麵的接觸處也會產生非（fēi）常高的電壓（因大地有電阻），如（rú）果把防護地線與避雷地（dì）線連接在一起，在防護（hù）地線上產生的幾十（shí）萬伏電壓就會突然加到設備的外殼上，就會在電子設備內部電路中瞬間感應產生很高的（de）靜電電壓，並（bìng）且會在電路中產生很多的位移電流，致使電子設備內部（bù）電路過壓，過流損壞。

這裏（lǐ）特別指出，盡管很多高層建築物都安裝有避雷針，但由於大地有電阻，當避雷針被雷電擊中的時候，在建築（zhù）物的周圍（wéi），地表麵還會（huì）產生非常高的電位梯度（dù）（單位長度的電位差）。一般在離打雷中心30米之內，地表麵的電位（wèi）梯度最高達3萬伏/米以上。因此，把避（bì）雷針做（zuò）成樹根結構，並且埋得很深，對降低地（dì）表麵（miàn）的電位梯度是（shì）有好處的。

目前國內很多大（dà）樓（lóu）的避雷（léi）地線都沒有按標準嚴格（gé）安裝，大多數人也不知道避雷地（dì）線的標準是什麽東（dōng）西，不（bú）是（shì）引線用得很細，就是地線埋入地層的深度不夠，甚至還有人把防護地與避雷地公用（yòng）一根地線，因此（cǐ），每逢雨季到（dào）來，都有非常多的家電設備，特別是電視機、電腦、冰箱以及（jí）儀器設備被雷（léi）電打壞。因此，每逢雨季都是電（diàn）器修理門市部最繁忙的季節。

三（sān）、電源（yuán）中（zhōng）線與地（dì）線接錯，會引起電子設備起火

我們舉一個電視機（jī）為例，圖2是（shì）一（yī）個（gè）LCD平（píng）板電視（shì）機與電網（wǎng）正（zhèng）確連接時的工作原理圖。正常工作的時候（hòu），三相發電機（或三相變壓器）中的（de）某一相220伏交流電壓（yā）通過火（huǒ）線（L）和中線（xiàn）（N）對LCD電視機（jī）進行供電。為了防雷，在發電機的一端，中線（N）一般都（dōu）要與（yǔ）大地連接，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（dào）火線和中線上，由於中（zhōng）線接地，它會把雷電的大（dà）部分（fèn）能量吸收引入地球，僅有少部分能量最後轉成差（chà）模信號（hào）與輸送電壓混合在一起被傳送到用戶端。

火線（L）進入家（jiā）庭後一般都用紅色導線來表示（shì），中線（N）一般用藍（lán）線表示。為（wéi）了用電安全，在用電的（de）一端，即每（měi）個家庭中還要自己安裝一條地線（xiàn）（G），這條地線（xiàn）屬於防護地線，用於與電器設備外殼連接。其作用是讓設備外（wài）殼的電位與地球相同，避免設備絕緣不良時，機殼帶電，人體觸摸到機殼時觸電。

地線（G）一般用綠黃顏（yán）色相間導線或黑線（xiàn）表示。在正常情況（kuàng）下，地線與中線的電位（wèi）相同是相（xiàng）同的，其電位均為0。真正的（de）地線是不允（yǔn）許用來（lái）傳送功率（lǜ）的，因為大地（dì）有電阻（zǔ），當電流流過電阻時會損耗功率，另外大（dà）地也不是一個純電阻，它同時具有電容、電解、電（diàn）阻（zǔ）和（hé）整流二極管等眾多性質，因此它的阻抗一般都是隨著電流（liú）增大而（ér）增大的。

另外，圖2中，LCD平板電視機外殼接地的另一個主（zhǔ）要用途是防止電磁幹擾（EMI），這個用途，一（yī）般電視用戶是不清楚的。

　　目前，中國大部（bù）分農村或小城鎮家（jiā）庭基本上都是（shì）采用（yòng）雙線供電，他們根本就（jiù）沒有安裝避雷（léi）地線或防護（hù）地線的概念，因此，很多公司的LCD平板電視機采用三芯（xīn）插頭供電，這對於他們來說基本沒有用處。

　　在一些小縣（xiàn）城（chéng），部分居民已慢慢開始知道有地線的概念，但在家（jiā）庭（tíng）電源插頭座安裝的時候，一般人隻知道電源線中的（de）火線是帶電的，而對中線和（hé）地線的性質並不十分清楚；因為，他們用（yòng）電（diàn）筆很容易就（jiù）可以把火線檢測（cè）出來，而（ér）對另外兩條電線，他們無法識別。因此，中線和地線（xiàn）互相接錯時有發生。

中線和地（dì）線互相接錯對於小電器以及孤立電器來說是不容易覺察的。有（yǒu）些人為了偷.電，還故意不接中線讓電表不轉。但（dàn）如果中線和地線互相接錯，對於使用三芯（xīn）電源插頭的LCD平板電視機將產生非常大的危害或隱患。當中線和地線互相（xiàng）接錯時，相當於圖（tú）2中電視（shì）機的三芯插頭、座的2號線與3號線互相（xiàng）交換了位置。圖3就是（shì）電網輸電線的中（zhōng）線和地線互相接錯時，會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（zài）圖3中，當電源開關合上的時候（很多用戶長年（nián）都（dōu）不關電（diàn）視機），220伏交流電（電流I）將通過火線（L）經電（diàn）源開關的1腳，向開關電源供電。給開關電源供電的另一端相當於電流流（liú）出（chū），流出的電流為I1，即電流I1是從電源開（kāi）關的2腳流出來的。

但電流I1沒有按（àn）圖2中的正（zhèng）常路線（xiàn）直接經中線返回（huí）發電機，而是經地線 流入（rù）大地，然後電流I1在大地中被分成兩路I2和I5 ，I5直接通過大地 返回發電機；而I2則通過大地與電視機的其它地線（xiàn） （比如有線電視信號線或與電視機連接的其它設備連線）流回到電（diàn）視（shì）機的外殼一端，I2電流經過有線電視信號線接口（僅舉其（qí）中之一（yī））後變為電流I3；I3再經電視機內的地線 以及電視機的三芯插頭3號線接頭，從（cóng）三芯插頭3號線接頭流出，流出電流變成（chéng）I4，電流I4再經中線（xiàn） 流回發電機。

在圖3中，由於大地 的（de）距離遠遠大於大地 的（de）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將通過有線電視信號線（xiàn）與電視機高頻頭插口構成電源供電的主要（yào）回路。當電流I2通過高（gāo）頻頭插口時，因接頭處接觸電阻比較大將會引起發（fā）熱，或者當接頭處接觸不良時將（jiāng）引起打火燃燒（shāo）。

圖4就是因中線和地線互相（xiàng）接錯，當電（diàn）視機的高頻（pín）頭（tóu）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（kuàng）。

除（chú）了（le）有線電視信（xìn）號線可能會引起打火燃燒外，其它與大地有連（lián）接的（de）設備（圖3中未畫出），如PC電腦的RGB信號線（電腦顯示器信號線），隻要與電視機有連接，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（xiàn）接口的地線，都不是直接接到電視外殼的（de）金屬板上，如高頻（pín）頭、AV端口、RGB接口等，都是先經過接頭與（yǔ） PCB板的銅皮連接，然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（tóng）皮連接的（de）連線（xiàn）以及接觸點都有可能因接觸不良或電流密度過大造成起火（huǒ），圖4這種起火情（qíng）況隻是眾多起火現象中的之一。

另外，因中線和地線互相接錯，引起電子（zǐ）設備打（dǎ）火的情況，並不隻限於LCD平板電視機，隻是（shì）LCD平板電視機這種起火情況比較普遍。如果同一棟大樓有多（duō）個用戶同時把中線和地（dì）線互相接錯（cuò），這種情（qíng）況最嚴重，它相當於多台電子（zǐ）設備的機（jī）內地線互相串、並聯作為交（jiāo）流電源輸入端，再通過大地與發電機或變壓（yā）器（qì）的中線連接，誰家電子設備的機內（nèi）地線接觸不良或導線的截麵積過小，就首先過載起火。

很多大樓起火都是由於中（zhōng）線和地線互相接錯引起的，所以這種情（qíng）況應該特別注意。也有（yǒu）人故意把地線當成中（zhōng）線用的，這種（zhǒng）偷.電行為應該嚴懲。