首页新闻中心新闻动态

良好的地线对安检设备正常运行的重要性

2017-12-28

 我们都知道地线设置首先以保障人身安全为首要,保证漏电时的泄电回路要短,最大可能减小或避免人身伤害;其次在强弱电系统的设计中,我们经常使用地线(大地)作为零位参考点,设备电路的整体设计都是基于此参考点,因此纯净的地线环境对机场安检设备的正常运行非常重要。

 

 

 

 

现实中,各种低压配电系统共存,同一个低压配电系统下又有各种不同负载的设备(重载、轻载、感性、容性),地线不可避免的会串入各种各样的干扰,本文将从地线布置地线干扰来源两个方面引入,然后结合常见的安检设备简单讲解地线干扰的危害及如何有效减轻或避免干扰。

 

 

 

 

1

地线布置

 

国内常见低压配电系统根据地线的不同分为三种,TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统;

A)TN-S系统,零线地线独立分开,设备外壳均连接独立的PE线,地线没有设备运行电流流过,纯净度较好,此类地线应该是最好的布线方式,但是设备间的电磁辐射干扰、地环路干扰等不可避免。

B)TN-C系统,零线与地线是同一条线,即俗称零地合一系统,这在很多老的工厂都采用此种地线布置,限零线既充当三相不平衡电流的回流路径,同时又连接机器外壳作为漏电时的人身保护,但大部分用电环境三相不可能完全平衡,零线必然流过不平衡电流,这个电流在地线上会产生电压差,这也构成了设备很大的干扰来源,所以此类系统地线纯净度很差。

C)TN-C-S系统,上述两种系统复合系统,兼有上述两种系统的优缺点。

 

 

2

线干扰的来源

 

 

首先,什么是干扰?干扰是指在无设备漏电的情况下本该纯净无电流的地线,现在有电流流过,因为地线并非真正零阻抗,这个电流必然在地线上产生压差。而这个压差便改变了我们电路设计的零位参考点,引起设备误动作,严重时可能造成设备损坏,甚至人身伤害。

A)地环路干扰

同一个低压配电系统下,设备外壳连接同一条地线,设备与设备间构成地环路;若其中包含功率重载电气设备,那么在重载设备的启停环节甚至正常运行环节难免将干扰耦合进地环路,特别是零地合一的低压系统。

B)公共阻抗干扰

当多个设备共用一个地线时,由于电线阻抗原因,一个设备的地将受到另一个设备地电流的调制,这样一个电路中的干扰便可耦合到另一个电路。

C)零地合一干扰

零地合一系统的地线就是零线,若低压配电系统三相失衡,则零线自然流过不平衡电流,这个电流同样会影响设备的正常运行。

D)电磁辐射干扰

若设备周围存在较严重的电磁辐射(譬如位于感性设备旁边),那么这个电磁辐射便可能在地线中耦合出电流,地线也会像天线一样向周围发射电磁辐射。


 

 

3

线干扰的危害

 

 

以下简单列举几例常见的干扰带来的危害:

A)干扰引起电源工作异常

      很多闭环开关电源的输出反馈点均参考大地,若地线干扰引起零位漂移,则将反馈回来一个错误的信号给控制系统,引起电源输出异常;

高精密的设备一般均配备带有功率补偿电路的高档直流电源,若零点漂移引起功率补偿电路的系统过零相位检测错误,错误的打开补偿MOS,引起火零短路,则直接烧毁电源。

B)干扰引起放大器工作异常

很多精密仪器例如爆炸物探测器,探测器的原始电信号非常微弱,需要极其精密的模拟放大器进行放大,然后数字化传输到采集系统,若现场环境地线干扰过大,将造成放大器的工作异常,轻则模拟信号失真,严重甚至烧毁放大器。

C)干扰引起电磁探测探测设备工作异常

若周围设备运行时干扰过大,这个干扰一方面通过空气电磁辐射,另一方面辐射直接串入地线环路,无论何种形式,均对电磁敏感型探测设备产生严重干扰,引起电磁探测设备误动作、误报警

常见的电磁探测型设备,如安检门,利用磁场切割探测金属目标物,若空间电磁辐射或是地线串扰非常厉害,很容易造成安检门误报警。

D)干扰引起设备误动作

很多动作型器件,如电磁阀、继电器、或压敏型器件(如MOS管-压控开关),若地线干扰过大时,很容易引起器件误动作,造成设备非预期动作甚至人身伤害。

 

 

4

如何有效减轻或避免干扰

 

 

A)切断地环路干扰

若设备不可避免与干扰较大的机器放在一起,且地线与此机器均在一条回路上,那么可行的办法是摘除设备的地线,这就是所谓的浮地,但是浮地是不符合安全设计的,因为没了地线的保护,若设备漏电,可能引起人身伤害,但可以通过设备单独设地进行补救。

B)独立设地,切断公共阻抗耦合回路

若公用一段接地线,很难避免一个设备的干扰抬升公用阻抗的电压,这个电压也势必会引起设备工作异常,可行的办法是重要设备单独设地,即多点接地,不再和其它设备共用地线。

C)TN-C零地合一系统改造为TN-C-S或TN-S系统

若是明显由于零地合一引起设备工作异常,可行的做法是给低压配电系统增设地线,将设备大地连接到独立的地线上,可以是局部做地,也可全厂做地,最不济,也应将重要设备单独做地。

D)线缆的屏蔽线的处理

很多信号传输线缆或电力线缆,外层均包裹了一层静电屏蔽网,若设备干扰过大,可考虑将线缆的屏蔽线接大地或直流电源的0V点,若是接上后的干扰较大,则应考虑屏蔽线浮地,至于屏蔽线,要灵活运用,不能简单的说接上肯定好。

E)精密仪器放大器加装金属外壳

精密仪器放大器部分,常见做法是加装金属静电屏蔽外壳,与屏蔽线缆类似,避免主要的外界空间电磁辐射对放大器的影响。

以民航安检门为例来分析,安检门探测原理是利用了电磁场的变化来进行探测,而安检门按照最佳通道布置又常布置在行李检测X光机旁边,若出现了干扰引起的误报警,那我们可以做以下工作:

 

如为X光机电磁辐射干扰,可以修改安检门工作频率规避电磁辐射干扰,也可以适当改变安检门的摆放位置;

如为X光机地线串扰,可以摘开安检门电源输入侧的地线测试,若可行,能否给安检门加设单独地线以符合安全要求。

 

 

5

总结

 

以上,充分说明设备的正常运行离不开纯净良好的地线,工程师在设计及设备维护中都应多考虑电磁兼容性的问题,灵活处理地线,最大化的减轻干扰,提高设备的抗干扰能力。