關於電子設備需（xū）要接地的注意事項

一、電子設備為什麽要接地

很多人都知道，貴重（chóng）儀器設備使用的時候，外殼都要接地，如（rú）采用（yòng）三心電源插頭等。但為什麽要（yào）接地，這個原因就很少人知道了。下麵我（wǒ）們以三相發電（diàn）機輸送線路的工作原理，來說明設備接地的重要性（xìng）。

通過對圖1的觀察，你很快就會明白，地線（xiàn）的作用主要是幹什麽的，即：地線的作用主要是用來防雷的。

在圖1中，紅線A、B、C表示高（gāo）壓輸送（sòng）線路，高壓輸送線路一般都用（yòng）鐵塔空架支撐，用以對幾十萬伏的交流（liú）電進行遠距離傳送，這樣，其經常受雷擊是不可避免的；為了避免雷擊，一（yī）般都在高壓線（xiàn）路的上（shàng）方平行架設一條地線（xiàn），這條（tiáo）地線一般稱（chēng）為避雷（léi）地線。所（suǒ）謂的地線就是與大地相（xiàng）連的導線，當打雷的時候，雷電（diàn）首先會打到避雷地線上，避雷地線可把雷電引入地（dì）球，避免高壓輸送線路被幾億伏，乃至十幾（jǐ）億（yì）伏的雷電把發（fā）電機或（huò）變壓器的線圈與外殼擊穿，以及把與線路連接的其它電器設備遭（zāo）受瞬間高壓（yā）衝擊而損壞。因此，圖1中的避雷（léi）地線（xiàn）與一（yī）般電子線路中的（de）地線（xiàn）*是兩回事（shì）。

除（chú）了避雷地線（xiàn）之外，發電機和變壓器的外殼也要接地，這種（zhǒng）接地叫（jiào）防護接地。防護地線與避雷地線兩者是不同的，防護（hù）地線與避雷地線的最大區別是，防護地的地線一般沒有電流通過，而避雷地的地線在打雷時（shí）有非常大（dà）的電流通過，電（diàn）流可大於數十萬（wàn）安培。避雷地的主（zhǔ）要作用是把雷電高壓引入地球，以降低雷電高壓對電子設備的衝擊；而防護接地則是讓設備外殼的（de）電位與地球相同，避免設備內部電路在強電場之下感應帶電產生位移電流，以及人體（tǐ）觸（chù）摸電子設備外殼時（shí）不會觸電。因此，兩者的作用是*不同的。

三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（xiàn）圈被感應的靜電（diàn）高壓引入地球。當負（fù）載*平衡時，三相發電（diàn）機的中線與地連接的地線是沒有電（diàn）流通過的。但三相變壓（yā）器的中線接地不屬於防（fáng）護接地，而（ér）屬於避雷接地，因為（wéi）三相變壓（yā）器中線在與火線並排向用戶供電的同時，還擔當避雷的作用。當打雷時，中線通過接地可以把雷（léi）電的大部分能（néng）量引入地球，僅有少部分能量最（zuì）後成為差模信號與輸送電壓（yā）混（hún）合（hé）在一起被傳送到用戶終端。

目前（qián），人們對雷電的產生以及其所引起的災害認識並不很深。

我們知道（dào），由（yóu）於地球與電離層（céng）之間（jiān）存在很強的電場，雲朵在天空中首先要被極化帶電，然後在風力的作用下，極化帶（dài）電的雲朵很容易就會分離成兩個（或多個）部（bù）分，使之成為帶電體，一個帶正電（一般是下層），另一個帶負電（一般是上層）。所以，同一高度已經帶電的雲朵（即帶電性質相同的雲朵），在風力的作用下很容易產（chǎn）生互相組合，使雲（yún）體帶電的能量越來（lái）越大，即（jí）電位越來越（yuè）高。當兩個帶異（yì）性電荷的雲朵互相靠近的時候，或者帶電雲體靠近地表麵的時候，就會放電，即打雷。因此，隻要有雲和風的存在，打雷的現（xiàn）象就會經常出現（xiàn），首先被雷擊的多數為高層建築物。

根據統計：

地球（qiú）平均每一秒鍾有100多次閃電，每（měi）次閃（shǎn）電產生的能量可供（gòng）一（yī）個100瓦的燈（dēng）泡點亮3個月；在雨季（jì），平均每6分（fèn）鍾就有一個人被雷電擊中，每（měi）年有成千上萬的人因雷電（diàn）擊中而喪傷；上海電視台平均每年要遭受33次大的雷擊，最近遭受雷擊的時間是2010年4月13日，每次雷擊（jī）都會使電子設備遭受不同程度的損壞；1992年6月22日，北京國家（jiā）氣象中（zhōng）心（xīn）多台（tái）計算機接口（kǒu）因感應（yīng）雷擊被毀，損失二仟多（duō）萬元（yuán）。

隨著電子技術的不斷發展，電子設備的功能越來越強（qiáng）大，電子線路的密度也不斷提高，使得電子器件的耐壓不斷降低，因此，電子設備遭受雷擊後（hòu）更（gèng）容易（yì）損（sǔn）壞，每年全.世.界.有數（shù）千萬個電器（qì）設備因雷電原因被損壞，並造成數千億元的經濟損失。現在，防雷技術已成為一門科學技術並且越來越受人們重視。

對電子設備進行避雷防護是降低電子（zǐ）設備遭受雷擊（jī）損壞的最好方法。在安置電子設備的場所安裝避雷針，即避（bì）雷地線，把雷電引向地球，與此同時，把設備的外殼（ké）接地（dì），使設備的外殼與大地的電位基本相同，以降低（dī）設備（bèi）內部電路在強電場之下感應帶電，並（bìng）產生位移電流，就可（kě）以大大降低電子設備遭（zāo）受雷擊損壞的概（gài）率。

如果不安裝避雷針，當一座建築物被雷擊中（zhōng）的時候，整座建築物就會處於幾萬（wàn）伏/米，甚至十幾（jǐ）萬伏/米的強電場之中，在強（qiáng）電場中的所有物（wù）體，無論是導體或絕緣體，全部被感應帶電（diàn）（極化帶電），並在導體或電子線路（lù）中產生位移電流，如果電子設備的外殼不接地，由於位移電流的存在，就會使那些連接線路較長且導體麵積較大（即線路體電容較大）的電子器件擊穿，特別是耐壓較低的（de）電子器（qì）件首先被擊穿。因為（wéi）位移電流的產生就等同於電容被充放電，電容越大，充放電的電流就越大，而（ér）電子設備（bèi）中的線路就相當於分布電容，線（xiàn）路越長或導體的麵積越大，分布電容（róng）就越大；在電場中感應的時候，產（chǎn）生的位移電流也越大。

如果電子（zǐ）設（shè）備的外殼接地，由於外殼與大地等電位或電位差（chà）非常（cháng）小，在外殼內部電（diàn）場（chǎng）強度基本（běn）上處處（chù）相等，沒有（yǒu）電位差或電位差很小，電子設（shè）備中的電子線路就不會感應帶電，也不會產生位（wèi）移電流；因此（cǐ），外（wài）殼接（jiē）地的（de）電子設備，其內部的電子器件不會因打雷放電而被擊穿。或者說，電子設備的外殼接地對雷電有屏蔽作（zuò）用，可以（yǐ）避免儀器設備中的線路（lù）或電（diàn）子器件被雷電擊穿損壞。

如果設備（bèi）的（de）外（wài）殼不接地，外殼與大地就不可（kě）能（néng）等電位，並（bìng）且兩者的電位（wèi）差很大，這（zhè）樣，設備作為一個孤立電容與地球作為另一個孤立電容，兩個電容之間就會進（jìn）行串聯充、放電（即（jí）靜電感應），在其充、放電過程（chéng）中（zhōng）很（hěn）容（róng）易把電子（zǐ）元器件損壞。

任何帶電物體對於無限遠處，都可以看成是一個孤立（lì）電容，當（dāng）兩個孤立電容互相靠近時，就會互相感應，其結果相當於兩（liǎng）個電容被串聯充、放電，其中一個為充電，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（hé）EMC方麵的技術知識，這裏我不準備進行詳細分（fèn）析，以後我會向讀者陸續介紹這方麵（miàn）的技術（shù）知識。

二、地線接地不良（liáng）或接錯地方，也（yě）會造成電子設備損壞

在圖1中，由於大地（dì）有電阻，所以避雷地和防護地的地線是不能亂接的，它們之間（jiān）離得越遠越（yuè）好，因（yīn）為，打雷的時候避雷地也會帶電，並且有非常大（dà）的電流從避雷地（dì）線中流過，如果兩者靠得很近，流過避雷地線的大電流會通過防護地線對（duì）電子（zǐ）設備進行反擊，在正常情況下，防護地線（xiàn）一般是沒有電流通過的，因此兩者應該離得越遠越好。如果把防護地（dì）線與避雷地線連接在一起，電子設備（bèi）不但起不（bú）到避雷（léi）保（bǎo）護的作用（yòng），反而會把雷電引來，使電子設備收到更大的雷電打擊。

因為，當避雷針遭到雷擊時，避雷針與地（dì）麵的接觸處也會產生非常（cháng）高的電（diàn）壓（因大地有電阻），如果（guǒ）把防護地線與避雷地線（xiàn）連接在一起，在防護地線（xiàn）上產（chǎn）生的幾十萬（wàn）伏電壓就會突（tū）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靜電電壓，並（bìng）且會在電路中（zhōng）產生很多的位移電（diàn）流，致使電子設備內部電路過壓，過流損壞。

這裏特別指出，盡管很多高層建築物都安（ān）裝有避雷針，但由於大（dà）地有（yǒu）電阻，當避雷針（zhēn）被雷電擊（jī）中的時（shí）候，在建築物的周圍，地表麵還會產（chǎn）生非（fēi）常（cháng）高的電位梯度（單位長度的電位差）。一般在離打雷中心30米之內，地表麵（miàn）的電位梯度最高達3萬伏/米以上。因此，把避雷針做成（chéng）樹根結構，並且埋得很（hěn）深，對降低地表麵的電位梯度是有好處的。

目前國內很多大樓的避（bì）雷地線都沒有按（àn）標準嚴格（gé）安裝，大多數人也不知道避（bì）雷地線的標準（zhǔn）是什麽東西，不是引線用得（dé）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（yǔ）避雷地（dì）公用一根地（dì）線，因此，每逢雨季到來，都有非常多的家電設備，特別是電視機、電腦、冰箱以及儀器設備（bèi）被（bèi）雷電打壞。因此，每逢雨（yǔ）季都是電器修理門市（shì）部最繁忙的季節。

三、電源中線與地線接錯，會引起電子（zǐ）設備起火

我們舉（jǔ）一個電（diàn）視機（jī）為例，圖2是一（yī）個LCD平板（bǎn）電視（shì）機與電網正確連接時的工作原理圖。正常工作的時候，三相發電機（或三相變壓器）中的某一（yī）相220伏交流電壓通過火線（L）和中線（N）對LCD電視機進行供電。為（wéi）了防雷，在發電機的一端，中（zhōng）線（N）一般都要與（yǔ）大地連接，由於火線（L）與中線（N）一般都（dōu）是平行排列，當打雷時，雷電會同時打到火線和中線上，由於中（zhōng）線接地，它會把雷電的大部分能量吸收引入地球，僅有少（shǎo）部分能量最後轉成差模信號與輸送（sòng）電壓混合在一起被傳送到用戶端。

火線（L）進入家庭後一般都用紅色導線來表示，中（zhōng）線（xiàn）（N）一般用藍線表示。為了用電安全，在用電的一端，即每個家庭中還要自己安（ān）裝（zhuāng）一（yī）條地線（G），這條地線屬於防護地（dì）線，用於與（yǔ）電器設備外殼連接。其作用是讓設備外殼（ké）的電位與地球相同，避免設備絕緣（yuán）不良時，機殼帶電（diàn），人體觸摸到機殼時觸電。

地線（G）一般用綠黃（huáng）顏色相間導（dǎo）線或黑線表示。在正常情況下，地線與中線的電位相同是相同的，其電位均為（wéi）0。真正的地線是不允許用來傳（chuán）送功率的，因為（wéi）大（dà）地有電阻，當電流流過電阻時會損耗（hào）功率，另外大地也不是一個純電阻，它同時具有電容（róng）、電解、電阻和整流（liú）二極管等眾多性質，因（yīn）此它的阻抗一般都（dōu）是隨著電流增大（dà）而增大的。

另外，圖2中（zhōng），LCD平板電視機外殼接地的另一個主要用途是防止電磁幹擾（EMI），這（zhè）個用途，一般電視用戶是不清楚的。

　　目（mù）前，中國大部分農村或小城鎮（zhèn）家庭基本上都是采用雙線供電，他們根（gēn）本就沒（méi）有安裝避雷地線或防護（hù）地線的概念，因（yīn）此，很多公司的LCD平（píng）板電（diàn）視機采用三芯插頭供電，這對於他們來說基本沒有用處（chù）。

　　在一些小縣城，部分居民已慢慢開始知道有地線的概念，但在家庭電源插頭座安裝的時候，一般人隻知道電源線中的火線是帶電的，而對中線和地（dì）線的性質並不（bú）十分清楚；因為，他們用電筆很容易（yì）就可（kě）以把火線（xiàn）檢測出來，而對另外（wài）兩條電線（xiàn），他們無法識別（bié）。因此，中線和地線互相接錯時有發生。

中線和地線互相接錯對於小電器以（yǐ）及孤（gū）立電器來說是不容易覺察的。有些人為了偷.電，還（hái）故意不接中線讓電表不（bú）轉。但如果中線（xiàn）和地線（xiàn）互相接錯，對於使用三芯電源插（chā）頭的LCD平板電視機（jī）將產生非常大的危害或隱患。當中線和（hé）地線互相接錯時，相當於圖2中電視機的（de）三芯插（chā）頭、座的2號線與3號線互相交換了位置（zhì）。圖3就（jiù）是電網輸電線的中線和地線互相接錯時，會（huì）引起三芯（xīn）電源插頭的LCD平板電視機（jī）發生起火故障的工作原理圖。

在圖3中，當電源開關（guān）合上的時（shí）候（很多用戶長年都（dōu）不關電視機），220伏交流電（電流I）將通過火線（L）經電源開關的1腳，向開關電（diàn）源供電。給開關（guān）電源供電的另一端相當於電流流出，流出的電流為I1，即電流I1是從電源開關（guān）的2腳流出來的。

但電流I1沒有按圖（tú）2中的正常路線直接經中線返回發（fā）電機，而是經地線 流入大地，然（rán）後電流I1在（zài）大地中被分成兩路I2和I5 ，I5直接（jiē）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（xiàn）或與電視機連接的其它設備連線）流回到電視機的外殼一端，I2電流經過有線電（diàn）視信（xìn）號線接口（kǒu）（僅舉其中之一）後變為電流I3；I3再經電視機內（nèi）的地線 以及電視機的（de）三芯插（chā）頭3號線接頭，從三芯插頭3號線接頭流出，流出電流變成I4，電（diàn）流（liú）I4再經中線 流回發電機（jī）。

在圖3中，由於大地 的距離遠遠大（dà）於大地 的距離，即大地 的回路電阻大於大（dà）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回路（lù）。當電流I2通過高頻頭插口時，因接頭處接觸電阻比較大將會引起發熱，或者當接頭處接（jiē）觸不良時將引起打火燃（rán）燒（shāo）。

圖4就（jiù）是因中線和地線（xiàn）互相接錯，當電視機的高頻頭插（chā）座（zuò）與有線電視信號線插頭接觸不良時，產生打火的情況。

除了有線（xiàn）電視信號線可能會引起打（dǎ）火燃燒外，其（qí）它與大地有連接的設（shè）備（圖3中未（wèi）畫出（chū）），如（rú）PC電腦的RGB信號線（xiàn）（電腦顯示器信（xìn）號（hào）線），隻要與電視（shì）機有連接，均會引起打火燃（rán）燒。

實際上很多公司的LCD平板電視機外接信號線接口的地線，都不（bú）是（shì）直接接到電視外殼的金屬（shǔ）板上，如高（gāo）頻（pín）頭、AV端口、RGB接口等，都是先經過接頭與 PCB板的銅皮連接，然後再用引線或螺釘（dìng）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）皮連接的連線（xiàn）以及（jí）接觸（chù）點都有可（kě）能因接觸不良或電流密度（dù）過大造成起火，圖4這種起火情況（kuàng）隻是眾多起火現象中的之一（yī）。

另外，因中（zhōng）線和地線互相（xiàng）接錯，引起（qǐ）電子設備打火的情況，並不隻限於LCD平板電視機，隻是（shì）LCD平板電視機這（zhè）種起火情（qíng）況比較普遍。如果同一棟（dòng）大樓有多個用戶同時把（bǎ）中線和地線互相接錯，這種情況最嚴重（chóng），它相當於多台電子設備的機內地線互相串、並聯作為交流電源輸入端，再通（tōng）過大地（dì）與發電機或變壓器的中（zhōng）線連（lián）接，誰家（jiā）電子設（shè）備的機（jī）內地線接觸不良或導線（xiàn）的截麵積過小，就首先過載起火。

很多大樓（lóu）起火都是由於中線和地線互相接錯引（yǐn）起的，所以這種情況應該特別（bié）注意。也有人故意把地（dì）線當成中線用的，這種偷.電行為應該嚴懲。