作者：杨柳春、傅继军 等编著
出版社：化学工业出版社
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机电设备接地技术试读：
前言
迄今为止，接地仍是电力、电子、通信网络等领域中必不可少的一门重要技术，尽管接地在不同领域中的应用有相当大的差异，但在本质上是完全相同的技术。对机电设备而言，接地在强电方面对设备本身及操作人员起到安全保障的作用，在弱电方面对设备运行具有克服噪声、抗干扰的作用。因此，接地技术是一门为机电设备安装“安全门”和构筑“防火墙”的关键技术。
随着我国“互联网+”技术的飞速发展和智能化大厦的出现，在智能化大厦内有各种各样的机电设备，其间电力用、电话用、数据用的配线纵横交错，极易造成区域性或局部性的电磁感应干扰（Electromagnetic interference，EMI）和电磁环境污染（Electromagnetic compatibility，EMC）问题。“互联网+”的技术推广，使得各种新的媒体信息网络成为构筑社会的基础，网络的可靠性和安全性必须引起人们的高度重视，一旦因自然或人为因素造成网络系统的瘫痪，损失将是不可估量的。人为因素姑且不论，就自然界中给网络带来的雷电灾害，目前除了利用接地技术之外，还没有更加有效的手段来抵御。仅从这点就足以看出接地的重要性。
接地是由前人长期不懈努力累积而成的技术，作为基本的电气安全技术相传至今。实际上，接地在实践及理论方面非常深奥，是一门学科综合、知识交织的边缘学问，能深入浅出地阐明机电设备接地技术的教科书在国内外均较匮乏，相信编写《机电设备接地技术》教材，一定会受到专业技术人员的欢迎。
本书依照高等职业教育电类、机电设备类、网络工程类及相关专业人才培养方案对接地技术的要求，参照几十个国家职业技能鉴定工种考核标准中的相关内容，力求体现“从工作中来，到工作中去”的课程观，结构上针对工程技术人员职业活动的技术要求，撷取工作现场最基本、最实用的真实项目，将“理论与实践”、“知识与技能”、“专业与职业”有机地融于一体。全书分12章，从实用角度介绍机电设备接地基本知识、接地电极的电阻确定、供电系统的接地、机电设备的接地、机电设备场所及设施的接地、特殊场合机电设备的接地、高层建筑机电设备的接地、弱电设备及防静电的接地、机电设备的接地安装、管理、测定及接地故障分析等内容。
本书的编写充分考虑接地技术在机电设备中的作用和应用，注意内容编排的层次性与综合性，遵循由浅入深、由易到难、由简单到复杂的渐进式教学规律，突出技术、知识、工艺和标准的学习指导，重在解决“会做和做好”、工作后能用得上的问题。
本书在教学实施中，学时数建议上限为48学时，下限为40学时，各院校可根据自身专业的特点决定。为了便于教学，本教材配有电子课件。
本书可作为电类、机电类、设备类、网络信息类、建筑工程类及其他相近专业的专业技术教材，也可作为职业技能培训教材，以及其他工程技术人员进行接地施工的工作手册。
本书由兰州石化职业技术学院杨柳春、傅继军等编著。其中张安民编写第1、10、11章，张婧瑜编写第2章，傅继军编写第3、5章，洪梓榕编写第9章，杨柳春编写其余章并负责全书的统稿工作。另外，张婧瑜、洪梓榕两位老师在搜集资料、整理素材上做了大量的工作，在此表示感谢。
由于编著者水平有限，加上接地技术应用领域宽泛，教材中难免有不妥之处，恳请读者予以指正或提出修改意见。编著者第1章 机电设备接地基本知识1.1 接地的由来
所谓接地就是在机电设备和大地之间实现确定的电气连接。这看起来似乎是一项简单的技术，实际中却是一件非常不容易的工作。
接地技术在英式英语中称为Earthing，美式英语中称为Grounding。接地的由来要从避雷针谈起。
1.1.1 接地的原创
1754年富兰克林设计了避雷针，用避雷针为设备和设施防雷电灾害，得到了确实的效果而为世人认可，并在全世界得到推广。
富兰克林最初发明的避雷针，如图1-1所示。即把铁棒连接并立在建筑物上，其下端埋入地下，恰好相当于现在的所谓接地电极。由于避雷针是把雷电的能量完全释放入大地的设备，它的足部与大地确保被短接是必要的，这样就产生了接地技术。图1-1 富兰克林的避雷针和最早的接地
接地技术的发明，一直以来都认为是富兰克林在进行雷电试验时，在大地上安装了接线端子，即实施了人类的第一次所谓的接地技术。其实，接地和“引雷入地”技术发明的真正鼻祖，应追溯到300年前，来华传教士、葡萄牙人安文斯（1609—1677）在《中国的十二大奇迹》一书中，对中国建筑的特点和渊源的述说。他在书中介绍，屋顶脊吻龙上的金属条一端插入地里，这样，当闪电落在屋顶或皇宫时，闪电就被龙舌引向金属条通路，并且直奔地下消散，因而不致伤害人。
他的记述比起富兰克林要早一个世纪。由此可见，接地技术真正的发明者应该是在中国。
1.1.2 接地的拓展
1835年，莫尔斯对有线电信采取了接地技术，将用于有线电信架起来的两根往复电线除去一根，即只将一根发出信号的电线架起来，而利用大地返回信号，这叫做大地回路（earthreturn），如图1-2所示。在实现大地回路时，发信点及受信点必须接地，这种接地是把大地认为是电路的一部分，也称为设备功能的接地。图1-2 莫尔斯有线通信电路——大地回路
1.1.3 接地的发展
1876年，贝尔研究成功了电话，电话用的架空线网广泛地在大地上覆盖起来。这些线路更容易受到雷的直接或间接的攻击，造成雷电冲击电压的陡波前冲击波在线路上疾走，甚至雷电冲击电压到达住宅内的电话机，带来灾害。
为此在电话网采用避雷器，如图1-3所示，也就是现在的电话保安器。用两个避雷器与保险丝接在一起再接入线路并接地，电话线就不需要采用大地回路了。图1-3 电话的保安器
避雷器与避雷针同样都是为了把雷电能量释放入大地的设备，所以一定要把避雷器的一端接地。由此可见，电话的接地，比起后发达起来的电力用的接地技术历史更早。
1.1.4 接地的突破
1889年，日本出现了交流配电技术，在大阪以1kV电压开始。初始时期，电力系统的变压器二次侧是不接地的，是以非接地方式供电的，即在配电用变压器的二次侧以下，电路任何地方都不与大地连接的一种方式。
在这种非接地方式中，如果变压器的一、二次侧间的绝缘破坏，一次侧的高电压就会侵入二次侧，把二次侧电路的电位提升得异常高，造成危险。这种现象称为高低压混触事故，如图1-4所示。这种混触事故不只产生触电事故，也发生火灾事故，所以，作为对策，把变压器二次侧的电路进行接地，把非接地方式转换为接地方式，如图1-5所示，就能防止二次侧电路的电位异常上升。因此，低压配电系统都采用接地方式。图1-4 高低压混触事故图1-5 接地方式的配电系统
配电用变压器二次侧电路接地，也称为第二种接地方式。另外，也有依然采用非接地方式的电力系统，如医院的集中治疗室（ICU）的配线和游泳池有些设备的配线。
在电力系统中，将机电设备的某些部位、电力系统的某点与大地用导体做良好的电气连接，叫做接地。通常，“接地”术语中的“地”就是指大地。接地可看作是建造一个导体系统，使电子按照指定路径流入大地，沿这条路径传输的电子可以是静电、漏电流、雷电、浪涌或故障电流。
接地是人类最早使用的电气安全措施。直至今天，接地仍然是应用最广泛的电气安全措施之一，对防雷电至关重要，对机电设备的正常使用和保护更是不可缺少的，也是确保电力系统运行人员及其设备工作人员人身安全的措施。1.2 接地的形式
接地作为一种应用最为广泛的电气安全措施，对于机电设备，不论是强电还是弱电，交流还是直流，高压还是低压，固定式还是移动式，生产用还是生活用，是发电厂还是用户，都以不同的方式、不同的用途被采用。
1.2.1 设备接地
对连接在低压电气系统的机电设备的金属外箱或机架等实施接地，如图1-6所示，这种接地称为箱壳或壳体接地。对机电设备而言，其接地的特征是在非通电的部分接地，有接地点。图1-6 机电设备接地
1.2.2 系统接地
配电用变压器的二次侧电路的接地属于系统接地。从电路的绝缘原则上来说，电路与大地应该是绝缘的，这与电路的绝缘原则是相反的。按现有对接地技术的理解，只能认为这种接地施工的接地点是排除在电路绝缘原则之外的。
1.2.3 避雷针接地
这是历史最长的接地方式。在避雷针上直接落雷，极有被直击雷直击的可能，一旦直击，避雷针上将有波幅为10kA、持续时间为几十微秒的电流波通过。在对避雷针接地设计时，必须考虑这些条件。
1.2.4 避雷器接地
避雷器是以对付由直击雷或感应雷（线路附近落雷的场合）在线路上发生的雷电冲击电压为目的。因为雷电冲击电压在线路上行进是衰减的，应按避雷器安装位置（屋外、屋侧或屋内）不同而考虑避雷器的接地设置方式。又因为在避雷器上持有平时电路的对地电压，这个电压的高低也是选定避雷器及设置方式的重要条件。图1-7所示是供电线路为提高线路耐雷水平、降低线路雷击跳闸率而设置的避雷器接地。图1-7 线路避雷装置接地示意
对于自然界的雷及由其引起的雷电冲击电压称为外雷，与之对应的在内部产生的被称作内雷。内雷是电力系统中因接入的断路器等在操作时发生过渡的急陡上升引起的冲击波。这样，不论外雷还是内雷，对机电设备都应有必要的防护措施，特别是半导体电子线路及设备，更有防护的必要。
冲击电压吸收器不是避雷器，只是与接地有关的装置。
1.2.5 功能接地
功能接地的特征为，接地电极上平时有负荷电流流过，在有水分的地下埋设的接地电极因常有电流流过，会引起电化学反应。特别是直流场合，更容易引起这种现象，在对接地电极设计时必须充分注意。如图1-8所示的电气防腐蚀回路，阴极保护利用电化学防止金属的腐蚀，为了使防腐蚀电流流入土壤或水中，应在系统中进行接地。如图1-9所示的直流输电系统中有采用大地归路的，都属于功能接地。图1-8 电气防腐蚀回路图1-9 直流输电系统
不管是交流还是直流，电气铁路中也采用功能接地，其典型回路的归路是使用轨道，如图1-10所示。但是，铁路的轨道是不与大地绝缘的，从而铁路的轨道自然发生被多重接地。所以，并行于轨道归路的大地归路也可能是同时起作用的。通常大部分的电流经轨道返回，还有一部分电流会向大地分流，因此也称为准大地归路。图1-10 轨道归路——准大地回路
对以上功能接地来说，在接地电极上有负荷电流流过，也可以说是动的功能接地，还应该有静的功能接地。如为了保证计算机及其他机电设备的正常工作，必须采用具有稳定电位的基准点，该基准点通过接地来实现。还有对传输电波的天线实施的接地天，也是功能接地，因此也叫做基准电位接地，或逻辑接地。
1.2.6 基准电位接地
基准电位接地从本质上也属功能接地，由于这种方式大多反映在仪器设备上，也叫信号接地，是信号回路中放大器、混频器、扫描电路、逻辑电路等的统一基准电位接地，目的是不致引起信号量的误差。功率接地是所有继电器、电动机、电源装置、大电流装置、指示灯等电路的统一接地，以保证在这些电路中的干扰信号泄漏到地中，不至于干扰灵敏的信号电路。
作为大地的重要功能，有电位的稳定性。与地球上所有的人工设备相比较，地球的尺寸可看作是无限大，因而，作为导体的地球几乎持有无限大的电容，多少次充电它的电位也不会上升。
对电脑和高灵敏测量装置来讲，信号是以电压的形式来接收的场合较多，无论是模拟信号还是数字信号，在接受电压信号的时候，稳定的电位基准点是不可或缺的，这个基准点就是静的功能接地，如图1-11所示。没有比地球更稳定的电位基准点了。图1-11 稳定电位基准点的提供（静的功能接地）
对汽车那样的移动体，以及飞机、火箭、人造卫星等飞行体，显然是不能与真的大地进行固定的接地。可把车体或机体中最大的导体做接地，把它称为身体地（body earth），以模拟的大地来替代真的大地。
1.2.7 屏蔽接地
近年来，机电设备中电子装置的电源输入部位盛行接入线路滤波器，如图1-12所示。这个线路滤波器是为了不让通入电源线的无用的噪声进入电子装置，把电源的各线与大地间接入电容器，噪声就逸入大地。因此，在各线路滤波器中用线路滤波器接地是必要的。还有屏蔽装置的接地和电子镜头的接地等，都是为了把无用的电磁波的能量释放入大地。图1-12 线路滤波器
1.2.8 静电接地
汽车的车体因轮胎与大地是绝缘的，汽车车体因行进中的摩擦蓄积产生了静电。炼油厂的油罐车，在进入场内之前必须要将车体接地一段时间，把积蓄的静电电荷放掉，如图1-13所示，这就是静电的接地。计算机中的内置IC芯片等也容易受到静电影响，还有储油罐、天然气储罐和管道等，都是特别容易因静电放电而引起爆炸的。通过接地，可以将由于摩擦等产生并积蓄的静电尽快释放到大地，防止静电干扰引起事故和破坏。在集成电路（LSI）制造厂，静电是大敌。图1-13 油罐车静电接地
1.2.9 悬浮接地
为了有别于常见于地面上的接地系统，把运动的机电设备中的接地系统称为“悬浮接地系统”。
从电气特性来看，作为运动的机电设备中的接地装置的“地”，它应该具备两个条件，即导电和具有相对大的容电量。
对运动的机电设备，无疑应选择金属壳体作为“地”；对机器人，一般选择固定电子线路板的金属支架作为“地”。（1）悬浮接地系统的特点
①是不可能与大地相连接的。
②在这种接地系统中，不存在“电位为零的远方接地极”，所有运动的机电设备的电子、电气部分只有相对的零电位。
对运动的机电设备的接地装置，接地电阻的大小已不是那么重要，在实施过程中强调的是机电设备的“等电位连接”。（2）悬浮接地系统的保护地
根据《Q/SWS 46-003—2003，船舶电气设备和电缆接地工艺规范》的规定，工作电压超过50V的电气设备、电缆均予以保护接地。
一般而言，机器人内部不存在上述的危险电压，故无需考虑保护地设置。
接地系统的连接必须遵循的一个原则，就是接地连线要尽可能地短，避免形成回路，以免将空间的电磁干扰通过接地连线引入到系统中去。所以，对船舶、飞机而言，保护接地线可以就近挂接到船体、飞机的永久结构与船体、飞机相焊接的金属基座或支架上。（3）悬浮接地系统工作地的连接
悬浮接地系统的工作地不能像保护地那样，和就近的金属结构相连就算了事。因为无论是机器人的金属骨架，或者是金属船体、飞机，它们不是一块完整的导电体，往往是由许多块金属通过铆接、焊接以及螺钉等方法连接起来的，在这些金属块的连接处都存在一定的接触电阻。再则，和“地”相连接的机电设备又有一定的接地电流流向“地”，故很难保证接地平面有一个稳定的电位参考点。
对悬浮接地系统的工作地，应该设置一个基准接地面，它应该像工业接地装置中的总接地板那样，按不同种类的接地要求，采用分类汇总的方式进行连接，这样可避免彼此间的耦合。如图1-14所示中的总接地板，应设置两根接地干线和船体壳体相连，以保证接地系统的可靠性。工作地汇流排和总接地板应用绝缘支架固定，以避免重复接地。图1-14 悬浮接地系统工作地的连接
在悬浮接地系统中，工作地不得与保护地共用。
对机电设备中的机器人，可以直接选择一块整体的金属骨架（最好是用铜制作）作为工作地的基准接地面，需要接地的地方，通过接地连线和基准接地面相连。为了保证等电位的实现，金属构架上的任何两点间的连接电阻宜控制在0.1Ω以下。（4）基准接地面和其他“地”之间的安全距离
在处理运动的机电设备上控制系统工作地的安全距离时，可以参考《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（GB 50169—2006）》的规定。在共用接地网上，外部防雷装置的接地点和控制系统的接地点，沿地下接地体的长度必须大于15m，即经过15m的距离，一般沿接地体传播的雷电过电压能衰减到不足以危及设备的绝缘。大电流、高电压用电设备的接地点和控制系统的接地点，沿接地体的长度必须大于5m。1.3 接地的概念
1.3.1 哪些设备要接地
机电设备是指通过电能能够形成机械运动的设备。需要接地的机电设备有各种各样的生产设备、电力设备、通信设备、电脑、避雷设备、电气防腐蚀设备等。图1-15所示是接地的概念图。图1-15 接地的概念图
1.3.2 为什么要接地
进行接地的机电设备，其目的有的是为了安全，也有的是为了通信清晰。把大地作为回路的一部分也是接地。如图1-16所示，机电设备外壳接地就是为了将外壳对地的电位降低。当设备壳内的杂散电阻为Z，壳外的杂散电阻为Z，其对地电位的计算表达式为，明12显地看出机电设备外壳接地后，对地电位大大小于外壳不接地。根据《GB 4793.1—2007，测量、控制和实验用电气设备的安全要求第1部分：通用要求（IEC 61010-1：2001，IDT）》的规定：设备在正常条件下，在可触及零部件与地之间，任意两个可触及的零部件之间，如交流电压的有效值有可能超过33V（或峰值超过46.7V），直流电压值有可能超过70V时，都必须设置保护地。图1-16 机电设备接地区别示意图
为了实现接地的目的，做接地时，必须装设大地的电气端子，而这个端子起作用的是接地电极。通常接地电极是埋入地下并直接与大地接触的金属导体，称为接地电极或接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道和设备，称为自然接地体。
从被接地设备经接地线、接地电极流向大地的电流，叫做接地电流。在接地时，与大地连接是否良好的标志是接地电阻，接地电阻低，说明与大地实现了良好的连接。
1.3.3 什么叫接地电极
所谓电极就是电的源端或汇端。如常见的干电池，其电极为电源两端的正负极。
接地电极是电子流入大地的通路，接地极就是埋入地下并直接与大地接触的金属导体。接地极可比作一个树根，根系是机电设备的电气装置分布系统。树根吸收水分和营养以维系树的生长，就像接地电极在电气保护系统中起的重要作用一样。
接地电极种类很多，美国全国电气规程将名词“接地电极（Grounding Electrode）”改为“接地电极系统（Grounding Electrode System）”。其实接地电极系统一般是由多个接地电极组成，但仍然有采用单个接地电极的。接地电极除专门的接地极之外，主要还包括金属水管电极、辅助电极、作为电极的建筑钢构物、水泥封装的电极、地环电机、棒和管电极、板电极、居民楼单元电极、电解质接地棒等。
1.3.4 接地电极的作用
接地电极对所有的接地都是至关重要的。在大地安装接地电极，就是为了帮助电子流入大地，以保持与大地的良好接触，使得与接地系统相连接的机电设备电气部分的非载流金属部分保持在零电位。还可以为浪涌引起的强电流提供多通路，因雷电或线路上的浪涌引起的强电流，通过接地电极提供通路，使大量电子电荷尽快消散到大地中。当设备外壳上产生或聚集泄漏电荷时，利用接地电极引导到大地中。在故障状态下，供电系统的接地线连接到配电柜上时，其作用就是把故障电流引导到过流保护装置上。但是，接地电极的作用不是传输故障电流，使过流保护装置受触发而工作。原因是从接地电极到供电电路过流保护装置之间的阻抗很高，电流很小，几乎不能触发过流保护装置。
如果在同一个建筑物内部有几个有效的接地电极，那么任何两个电极之间都有可能有电位差，要让接地电极系统对地电位为零，必须把所有电极搭接在一起。接地电极和大地必须有良好接触，否则接触点处的阻抗就会变得很高，从而产生热量。当大地主要成分是沙而没有黏土时，电子努力穿越高阻抗节点进入大地时产生的热量，足以把包围接地电极的沙熔化、结晶，可见产生的不良结果是不堪设想的。
1.3.5 接地电极作用的实现
要想发挥接地电极的作用，首先要确保大地与机电设备的非载流金属部分之间维持零电位。通过有效的接地系统，维持各种设备接地导体的连续性，把所有的接地电极搭接在一起。为确保大量电子、泄漏电荷或静电电荷流入大地中，要尽可能地给流向大地的电子提供多条低阻抗通路。还要确保接地电极周围的大地状况满足接地要求，使得接地电极的作用得以很好发挥。
1.3.6 接地线
被接地设备和接地电极连接的电线，称为接地线。实际应用中，机电设备或塔杆的接地螺栓与接地电极或零线（由电力变压器接地中性点引出的线）连接的电线都称为接地线。
1.3.7 接地装置
接地电极（或接地体）和接地线的总和，称为接地装置。接地线有接地干线和接地支线两种形式，如图1-17所示。图1-17 接地装置示意图1—接地体；2—接地干线；3—接地支线；4—机电设备；5—接地引下线
接地电极按其布置方式可分为外引式接地体和环路式接地体。按其形状划分，有管形、带形和环形几种基本形式。按其结构划分，有自然接地体和人工接地体。自然接地体如上下水金属管道、与大地有可靠连接的建筑物和构筑物的金属结构（敷设于地下其数量不少于两根电缆金属包皮）及敷设于地下的各种金属管道。注意，可燃液体以及可燃或爆炸的气体管道除外。人工接地体如钢管、角钢、扁钢和圆钢等钢材。注意，在有化学腐蚀性的土壤中，应采用镀锌的钢材或铜质的接地体。
1.3.8 机电设备接地系统
对机电设备的接地而言，若按系统考虑，可分成两大部分。
①接地连接部分 从仪表、控制设备的接地端子到总接地板之间导体及连接点电阻的总和，称为连接电阻。
②接地装置部分 接地极对地电阻和总接地板、接地总干线及接地总干线两端的连接点电阻之和，称为接地电阻。
第二部分对连接电阻和接地电阻分别提出了不同的要求。总连接电阻一般要求小于1Ω，机柜内部的连接电阻应小于0.1Ω。1.4 机电设备接地系统的基本结构
从工业应用的角度来看，目前机电设备接地系统通常有三种接地结构方式。
1.4.1 机电设备接地系统的结构方式（1）单独接地结构
这种接地方式是将机电设备接地系统的保护接地接入电气安全接地网，工作接地采用独立的、“干净的”接地装置与大地相接。
由于有时在某一段电源保护地线的两点间会出现数毫伏，甚至几伏的电位差，这对机电设备的低电平信号电路来说，是一个非常严重的干扰，因此机电设备接地系统的工作地不能和保护接地在设备柜内混用。（2）联合接地结构
这种接地方式是将机电设备接地系统在内的电子信息设备和其他电气系统的接地系统连接在一起，形成“联合接地”并为一点接地，而且规定接地电阻不应大于1Ω（接地电阻按要求的最小值确定）。（3）共用接地结构
等电位连接是以等电位观点为主体思想的多点连接，即设备和装置外露可导电部分的电位基本相等的电气连接。其中包括结构钢筋、金属设备、管道等，进而和接地极相连。所谓多点是指建筑物基础钢筋、地下金属管道、埋地电线的金属外皮，都可成为很好的接地极。
由于通过共用接地网实现等电位连接，为干扰（特别是强大的雷电流）提供低阻抗的连续通道并泄放到大地，减小了系统内各金属部件和各系统间的电位差（但并非是真正的等电位体），无论是从防雷的角度或者是从减小控制系统的共模干扰来看，这都是十分有益的。
1.4.2 机电设备等电位接地系统（1）等电位连接
机电设备接地系统在概念和技术上，近十年发生了很大的变化，其中最重要的转变是：以前的接地系统是否合格，是以接地电阻值为准；现在侧重于接地结构兼顾接地电阻值，特别是从独立接地到采用共用接地网实行等电位连接方式的转变。
具体实施等电位连接的方法：
①将分开的装置和诸导电物体用导体连接；
②采用共用接地网；
③用浪涌保护器（SPD）连接起来，以减小雷电流或其他干扰电流在它们之间产生的电位差。
采用共用接地网实行等电位连接的网络有S型和M型两种结构形式。（2）等电位S型接地系统
S型等电位连接网络仅通过唯一一点（ERP）组合到接地系统中去。S型也称星型或树形，如图1-18所示。图1-18 机电设备S型接地系统
其特点：无感应环路；组件间要绝缘；接地电缆平行敷设（可能多而长）。
图1-19所示为某一机电设备中仪表及控制系统S型接地连接的示意图。图1-19 机电设备中的仪表及控制系统S型接地连接
图1-20所示为某一机电设备机房S型等电位连接网络示意图。图1-20 机电设备机房S型等电位连接网络示意图（3）等电位M型接地系统
M型等电位连接网络是通过多点连接组合到接地系统中去。此时，各金属组件不应与共用接地系统各组件绝缘。如图1-21所示。图1-21 等电位M型接地系统
M型等电位接地网络宜用于延伸较大的开环系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，设施和电缆从若干处进入该信息系统。
在复杂系统中，可以将S型和M型两种等电位连接网络组合。
图1-22所示为M型接地系统（网格式）接地连接的实例。图1-22 M型接地系统实例
图1-23所示为某设备机房采用M型接地系统（网格式）接地连接的实例。图1-23 设备机房采用M型等电位接地系统的实例
在实际应用中最好用梳状连接网络的接地结构方式，如图1-24所示。图1-24 梳状连接网络的接地结构
1.4.3 机电设备接地系统的耦合
①串联接地的耦合 串联接地因各电路的地电流流经地线阻抗以及连接阻抗，会引起各电路间的耦合，所以会产生干扰，故要避免使用。如图1-25所示。图1-25 串联接地的耦合
U=（I+I+I）RA1231
U=U+（I+I）RBA232
U=U+IRCB33
因此，对应在机电设备工程中，不宜将控制柜的接地汇流排实行串联接地。
②并联接地及分类汇总 并联接地可以减少因地电流引起电路间的耦合，所以在有关接地的标准里，强调要“分类汇总”，如图1-26所示。汇总点和地的接入点越近越好。图1-26 关联接地及分类汇总
U=U+IR1A11
U=U+IR2A22
U=U+IR3A33
U=（I+I+I）RA1234
如果R代表接地电阻，又因为是公共阻抗，为减小耦合，显然4是越小越好。
1.4.4 机电设备接地电阻的频率特性
由于流入地下的电流错综复杂，有工频电流，也有雷击时的脉冲电流，所以接地电阻按其用途一般有工频接地电阻和脉冲接地电阻之分。
它们之间的换算关系为：
R=AR （1-1）ai
式中 R——工频接地电阻，Ω；a
A——换算系数，取决于土壤电阻率、接地体最长支线的实际长度和有效长度，一般A的取值范围是1 R——冲击接地电阻，Ω。i 由上式可知，同一个接地装置，其工频接地电阻值大于冲击接地电阻值，所以如果测出的R值合格，一般R值也就合格了。ai 1.4.5 机电设备接地系统产生的电磁干扰 ①机电设备接地系统有来自不同地方的电流，如设备的漏电流等。由于接地系统存在电阻，所以就会产生电压降。这个电压降就是造成电磁干扰的干扰电动势，而且正比于接地电阻，也称为“公共阻抗耦合”。 ②机电设备接地系统的连接可能存在回路，则外部的电磁场就可能通过“电感性耦合”产生感应干扰电动势。 由此可见：减小接地电阻（公共耦合阻抗）有利于控制系统抗干扰，但会增加投资；接地系统的连接应避免产生回路。 1.4.6 机电设备的接地电流引起大地电位上升 一旦机电设备接地电流流入接地电极，不只是接地电极，而且其附近大地的电位分布也改变。在安全上尤为重要的是地表面的电位。 对半球电极而言，离电极中心距离电阻，可表示为： 由距离x的点到达无限远方所包含的全电阻假定为R，如图1-28x所示，它可由dR积分求得：
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