第一章：强电接地技术
1.1 地线的概念与理解
电气设备中，我们将不带电的金属部分、附件、外壳等用导线与大地相连接的方式就是接地，大地的电位被人为定义为零，所以，地线上的电压称为零电位或零电平，零电位并不是没有电压，而是我们用来作为电位测试的基准，高于零电位称为正电压，低于零电位称为负电压，根据不同的使用要求来设计各电位点。
1.2 保护接零与保护接地的区别
在实际应用中，由于用电设备的特点不同，地线连接时分为保护接零和保护接地两种，将设备不带电部分或外壳与三相电的中性线相连接称为保护接零，此接法由于零线与大地断开，在外壳带电时也能保持平衡而不会跳闸；将设备不带电部分或外壳与大地相连接的方法称为保护接地，当外壳带电时，会因为接地电阻小带来的大电流而跳闸。当人体接触到带电的设备外壳时，保护接零和保护接地会产生两种截然不同的现象，保护接零时，带电外壳上的电荷会经过人体释放到大地，人体作为导体的一部分会承受一定数量的电流，使工作人员受伤而发生安全事故，在保护接地时，人体与接地线形成并联，人体电阻值远远大于地线电阻，所以，绝大部分电流经过接地线短路到地，经过人体的电流很小甚至可以忽略不计，从而将对工作人员的伤害降低到最小程度，起到保护作用。
第二章：接地电阻的测量、要求与工艺措施
2.1 接地电阻的测量
大型设备及建筑物的接地电阻测量通常都在室外进行，更适用三点测试法，经过三个测试点的正确连接和相互比较，得到较为精确的测试结果，这种方法适用于比较开阔的试验场地和相对较大的建筑物测量，而一些不方便测试的室内场所，则更多的使用钳形表进行测试，利用通电导体在磁场作用下的各种参数变化原理，测试出接地电阻的相对值，该方法简便快捷，空间要求不高，可操作性强，目前更多的被人们选用。
2.2 接地电阻的要求
在小于1000V的电源使用中，接地电阻一般不大于4Ω，在4Ω以下，才能充分保证设备的可靠接地，在使用高于100KVA的电源时，接地电阻应不大于10Ω，建筑物的防雷接地电阻通常也应不大于10Ω。
2.3 减小接地电阻的工艺方法
在实际接地线的使用过程中，接地电阻其实很难控制在10Ω以下，因此，必须要有办法和措施减小实际电阻值，首先，增加接地坑深度，使接地导线与大地更加贴合来减小接地电阻；其次，可使用更粗的接地导线，因为导线越粗，横截面积越大，电阻越小；还有，可往接地坑内加水、加盐、加碳粉等，提高坑内的导电能力；另外，还可以间隔适当的距离增加接地坑，并将接地线并联接地，因为电阻并联，阻值减小。在大型建筑物的避雷设计时，往往会采用最后一种办法，在建筑物的两端分别设置避雷塔并在顶端相连，这样，不但能减小接地电阻，还能将单个避雷针形成的伞状避雷面积连成一片，增大避雷面积，提高避雷效果。
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第三章：低频电子线路中的地线设计
3.1 大面积接地
在PCB板的地线设计时，我们通常将空余部分用大面积铜箔或网状铜箔填充来用作地线，主要是为避免在焊装或过炉时由于高温引起的变形，而大面积接地更有利于减小各部分的接地电阻。
3.2 数字电路地线设计
数字信号只有两种信号模式，即高电平和低电平，高低电平有一定的范围要求，这个范围足以满足因接地点不同对信号带来的差异，因此，抗干扰能力强，地线设计时只需要做到环形设计，使各接地点就近接地即可。
3.3 模拟信号地线设计
由于各接地点产生的寄生参数对模拟信号会造成一定的影响，就近接地使各接地点的接地电阻小而且相等，即使地线上有外来干扰信号，对各级电路造成的影响较小且趋近于平衡，不容易引起电路工作状态的改变，另外，在模拟电路中，地线方向尽量与信号传输方向一致，这样能避免因级间地线反馈造成的紊乱和自激。
3.4 浮地概念
某些电子产品有自己单独的回路系统，且地线也做好了相应的环形设计，产品的地线不与大地相连，浮地设计的优点是大地上形形色色的干扰信号无法进入产品，因此，输入信号稳定，抗干扰能力超强，缺点是地电位不一定是0V，和电网地大地有一定的电位差，在供电设计和计算时都有一定难度。浮地技术主要用于解决一些对地浮动的差模信号对电子产品的影响。
3.5 设备接地安全操作事项
当我们需要搭建一个测试系统时，先将各设备仪器的外壳或接地桩连接在一起，再与现场的总地线相连，确认无误后才能将系统电源线接入电网，而当我们使用结束需要拆离时，则应先断开电源线，使设备与电网机械隔离后再进行地线拆除，这样能避免由于电源线或设备问题造成机壳带电引起的安全事故。
第四章：高频地线设计要点
4.1 信号传输方式带来地线设计的差异
高频信号除了沿信号铜线和信号电缆传输外，还以辐射的方式向空间传输，因此，仅仅在平面进行地线连接对高频信号的稳定传输起不到太大作用，高频地线必须是一个立体的概念，使其在有限空间内将所有无用信号短路到地，起到防止泄露和屏蔽的效果，因此，高频PCB板都会安装在固定的腔体内，腔体与地线相连形成立体地系统。
4.2 高频地线的连接特点
高频地线在连接时应尽量平行于印制板，这样能尽可能的减小寄生参数，因为寄生参数的改变将会对高频信号产生致命影响，接入地线的角度和长度选择不当，很容易产生寄生电感，使电路中的高频冲击无法通过地线释放，能量在一定范围内聚集造成高频大电流，轻则影响电路使用寿命，重则烧毁器件，线路无法正常工作，造成巨大质量损失。
4.3 高频地线的发展方向
高频地线的设计思路，最终会朝着小型化、一体化的无缝腔体方向发展，其优点是屏蔽效果好，工作状态稳定，抗干扰能力强，电磁兼容指标全面，缺点是产品返修困难，维护成本相对较高。
结束语：本文从接地点，接地线，接地面和立体接地等多种方式对电力系统、低频PCB板，以及高频组件的地线进行详尽解析，对从事电力与电子行业中遇到的实际问题进行了小结和分享，希望对电气电子产品的生产试验和设计开发能起到一定的指导和借鉴作用。
论文作者:李一平
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
标签：地线论文; 电阻论文; 信号论文; 电位论文; 设备论文; 接地线论文; 外壳论文; 《科学与技术》2019年18期论文;