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实验室装修设计之接地系统详述

      因为实验室设计的特殊性与历史原因,很多实验室设计公司对实验室接地系统理解不够透彻,所以在做实验室设计的时候最容易遗漏接地系统。
做实验室接地设计首先要弄清楚零线与地线的定义和特性。零线是三相交流电的相位归零点,在理论状态下三相交流电相位角之间的角度为纯正的120°。三相电流完全平衡的情况下,则其中性点对地电压应该为0伏特,而零序电流也应该为0安培。然而如果零线与大地并未连接在一起,则会因为电流的不平衡导致零序电流大于0安培,从而导致中性点漂移,所以中性点与大地之间会有一定电压存在。在发电机的中性点与大地经电抗器接地则可以避免这一情况的发生。
地线是以导体敷设于大地内的一条回路,因其电阻值再设计之初就考虑其电阻一般不大于4Ω(混合接地常规为≯4Ω,弱电数据中心常规为≯0.5Ω),所以可以对其理解为在同一电位上。

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1.接地的种类
保护接地是将设备的金属外壳进行接地的一个措施,防止漏电压、防止过电压对设备和人身造成伤害;一部分特殊区域因为考虑防爆、考虑对设备的危害需要做防静电接地,防静电接地的基本原理是不让产生静电,有了静电也可以快速的导出直接泄入大地。
防雷接地是将屋面避雷带直接与建筑物的接地系统连接,在架空线路中则是经过避雷器与地线连接,一旦受到雷电冲击则直接泄入大地;混合接地是一种最常见的接地,是将保护接地、设备接地、保护接地等接入同一个接地网,与变压器中性点做在同一电位。
设备接地比较特殊,部分与保护接地相同,但是也有一些较为特殊,不是所有的设备接地都可以做进混合接地系统的,那么有些设备接地就需要做独立的接地网,部分设备接地的接地电阻会高于常规的混合接地电阻的要求值,也有部分设备接地只能做单点接地严禁做环形接地网如屏蔽接地,也有一些设备需要经电抗器接地,如部分UPS或发电机等。
等电位接地接地是将某些设备金属外壳或管道金属构件等于接地干线连接在一起,做同一个电位。
不与接地干线连接只是在局部的有限设备金属外壳群以及金属管道、构件连接在一起所形成的网则是局部等电位。
2.实验室的接地系统  
实验室装修的设备接地则比较特殊,有别于普通的设备接地,其中有一部分设备会因为谐波、高频等因素对信号采集回路干扰,形成虚假的值。常规的做法就是消谐、屏蔽、接地。因为市电里面的电源负载的不纯净,使用综合接地系统很难实避免干扰,那么久需要一套独立的接地系统。接地电阻值也要视具体情况而定,比如一般的实验室设备对接地电阻的要求是≯4Ω,然而较为严格的EMC实验室一般要求是不大于1Ω。高倍数的电镜对接地的要求最高可达0.1Ω。
3.一般接地极的做法
做接地系统永远躲不开一项工作,即:接地极。一般的混合型接地系统的做法,是利用建筑物的地梁钢筋作为主接地极。野外设备的接地常规是在设备周边打接地桩,用一个或多个接地桩并联做环形结构,形成一个小的接地系统用于防雷接地。信号屏蔽的接地系统较为特殊,因为环形本身利于信号接收,所以,此类接地是利用多个接地极并联并留开口,形成一个C形结构的接地网。
4.接地桩的种类
接地桩的种类多种多样从材质上分有热镀锌角钢的、有紫铜的、有铜包钢的、还有碳棒的。做法有用角钢打入地下做接地极的、也有做笼形,埋入地下做接地极的、也有做星型结构,埋入地下做接地极的。这些做法都是较为常见的做法,其特点主要是利用加大接触面降低接地电阻。
在此提一下较为特殊的几种接地极,日本有一种接地的做法是挖坑,然后将挖出的土搅拌一定量的碳粉、参入部分水泥以裸铜线绕入坑中,再将搅拌均匀的土回填至坑中夯实浇水形成接地极。还有一种是打深井坠入远大于井深的裸铜线,使其弯曲增大与泥土的接触面,若地质条件不好则换土以保障接地电阻的阻值。
5.为什么接地无法预算投入
因为地质条件的不同,其导电率也是千差万别,而规范上给出的仅仅是不同地质条件的参考值。所以没有做好接地之前谁也无法说清楚其接地电阻最终能达到多少。
6.特殊地质条件的不同处理方式
很多时候当建设完成后,测量接地电阻时经常出现接地电阻达不到需要的值。请不要诧异,前面已经说过,不同的地质条件导电率是不一样的。那么,超过设计值或达不到设计值都很正常,这时候就需要相应的措施来弥补,使其最终的结果达到设计指标。

 



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