關（guān）於電子設備需要接（jiē）地的（de）注意事項

一、電子設備為什麽要接地

很多人都知道，貴重儀器設備（bèi）使用的時候，外殼（ké）都要接地（dì），如采用三心電源插頭等。但為什麽要接地，這個原因就很少人知道了。下麵我們以三相發電機輸送線路（lù）的工作原理，來說明設備接地的重要性。

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

在圖1中，紅線A、B、C表示高壓（yā）輸送線路，高壓輸送線路一般都用鐵塔空架支撐，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（kě）避免（miǎn）的；為了避免雷擊，一般都在（zài）高壓線路的上方（fāng）平（píng）行架（jià）設一條地線，這條地線一般稱為避雷地線。所謂的地線就是與大地相連的導線，當打雷的時（shí）候，雷（léi）電首先會（huì）打到避雷（léi）地線上，避雷地線可把雷電引入地球，避免高壓輸送線路被（bèi）幾億伏，乃至十幾億伏（fú）的雷電把發電機或（huò）變壓器的線（xiàn）圈與外（wài）殼（ké）擊穿，以及把與線路連接的其它電器設備遭受瞬間高壓衝擊而損壞。因此，圖1中的避雷地線與（yǔ）一般電子（zǐ）線路中（zhōng）的地線*是兩回事。

除了避雷地線之外，發電機和（hé）變壓器的（de）外殼也要接地，這種接地叫防護接地。防護地線與避雷地線兩者是不同的，防護地線與避雷地線的最大區別是，防護地的地（dì）線一般沒有電流通過，而避雷地的地線在打雷時有（yǒu）非常大的電流通過，電流可大於數十萬安培。避雷（léi）地（dì）的主要作用（yòng）是把雷電高壓引入地球，以降低雷（léi）電高壓對電子設備的衝擊；而防（fáng）護接地則是（shì）讓設備外殼的電位與（yǔ）地球相同，避免（miǎn）設備內部電路（lù）在強電場之（zhī）下感應帶電產（chǎn）生位移電流，以及人體觸（chù）摸（mō）電子設備外殼時不會（huì）觸電。因此，兩者的作用是（shì）*不同（tóng）的。

三（sān）相發電機的中線接地，也屬（shǔ）於防護接地，其作用是把發電機中線圈被感應的（de）靜電高壓引入（rù）地（dì）球。當負載*平衡時，三相發電機的中線與地連接的地線是沒有電流通（tōng）過的。但（dàn）三相變壓器的中線接地不屬於防護接地，而（ér）屬於避雷接地，因為三相變壓器中線在與火線並排向用戶（hù）供電的同（tóng）時，還（hái）擔當避雷的作（zuò）用（yòng）。當打（dǎ）雷時，中線通過接地（dì）可以把雷電的大部分能量引入地球，僅有少部分能量（liàng）最後（hòu）成為差模信號與輸送電壓混合在一起被傳送到用戶終端。

目前，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，由於地球與電離層之間（jiān）存在很強的電場，雲朵（duǒ）在天空中首先要被極（jí）化（huà）帶電，然後（hòu）在風力的作用下，極化帶電的（de）雲朵很容易就會分離成兩個（或多個）部分，使之成為帶電體，一個帶正電（一般是下層），另（lìng）一個帶負電（diàn）（一般是上層）。所以，同（tóng）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（hěn）容易產生互相組合，使雲體帶電的能量越來越（yuè）大，即電位越來越（yuè）高。當兩個帶異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（yǒu）雲和風的存在，打雷的現象就會經常出現（xiàn），首（shǒu）先被雷擊的（de）多數為高層建（jiàn）築物。

根據統計：

地球平均每一秒（miǎo）鍾有100多次閃電，每次閃電產生的能量可供一（yī）個100瓦的燈（dēng）泡點亮3個（gè）月；在雨（yǔ）季，平均每6分鍾就有（yǒu）一個人被雷電擊中，每年（nián）有成千上萬的（de）人因雷電擊中而喪傷；上（shàng）海電視台平（píng）均每年要遭受33次大的雷擊（jī），最近遭受（shòu）雷擊的（de）時間是2010年4月13日，每次雷擊都會使電子設備遭（zāo）受不同程度的損壞；1992年（nián）6月22日（rì），北京國（guó）家氣（qì）象中心多台計算機接口因感應雷擊被毀，損失二仟（qiān）多萬元。

隨著電子技（jì）術的不斷發展，電子設備的功能越來越強大，電子線路的密度也不斷提高，使得電子（zǐ）器件的耐壓不斷降低，因此，電子設備遭（zāo）受雷擊後更容（róng）易損（sǔn）壞（huài），每年全.世.界.有數千萬（wàn）個電器設備因雷電原因被損壞（huài），並造成數千億元的經濟損失。現在，防雷技（jì）術已成為一門科學技（jì）術並且越（yuè）來越受人們重視。

對電子設備進行避雷防護是降低電子設備遭受雷（léi）擊損壞的最好方法。在安置電子設（shè）備的場所（suǒ）安裝避雷針，即避雷地線，把雷電引向地球，與此同時，把設備的外殼接地，使設備的外殼與大地的電位基本相同，以降低設備內部電路在強電場之下感應帶電，並產生位移電流，就可以大大降低電子設備遭受雷擊損壞的概率。

如果不（bú）安裝避雷針，當一座（zuò）建築物被雷擊中的時候，整（zhěng）座建築物就會處（chù）於幾萬伏/米，甚至十幾萬伏/米的強電場之中，在強電場中（zhōng）的所（suǒ）有物體，無論是導體或絕緣體，全部被感應帶電（極化帶電），並在導體或電子線路中產（chǎn）生位移電流，如果電子設備的外（wài）殼（ké）不接（jiē）地，由於位移電流的存在，就會使那（nà）些連接線路較長且（qiě）導體麵積較大（即線路體電容較大）的電子器件擊穿，特別是耐壓較低的電子器件（jiàn）首先被擊穿。因為位移電流的產生就等同（tóng）於電（diàn）容被（bèi）充放電，電容越大，充放電的電流就越大，而（ér）電子設備中的線路就相當（dāng）於分布（bù）電容，線路越長或導體（tǐ）的麵積越大，分布電容就越大；在電場中感應的（de）時候，產生的位移電（diàn）流也越大（dà）。

如果電子設備的（de）外殼接地，由於外殼與大地等電位（wèi）或電位差非常小，在外殼內部電場強度基（jī）本上處處相（xiàng）等，沒有電位差（chà）或電位差很小，電子設備中的電子線路就不會感應帶電，也不會產（chǎn）生位移（yí）電流；因此，外殼接地的電子設備，其內部（bù）的（de）電子（zǐ）器件不會因打雷放電而被擊穿（chuān）。或者說，電子設備的外殼接地對雷電有屏蔽作（zuò）用（yòng），可以避免儀器設備中的線路或電子器件被雷電擊穿損壞。

如果設備的外殼不接地，外殼與大地就不（bú）可（kě）能等電位，並且兩者的電位差很大，這樣，設備（bèi）作為一（yī）個孤立電容與地球作為另一個孤立電（diàn）容，兩個（gè）電（diàn）容之間就會進行串聯充、放電（即靜電感應），在（zài）其充、放電過程中很容易把電子元器件損壞。

任何帶電物體對於無限遠處，都可以看成是一（yī）個孤立電容，當兩個孤立電容互相靠近時，就會互相感應，其結果相當於兩個電容被串聯充、放電，其中一個為充電（diàn），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（diàn）子設備的電磁（cí）兼容（EMC）指標（biāo）。不過對於EMI和EMC方麵的技術知識，這（zhè）裏我不準備進行詳（xiáng）細分析，以（yǐ）後（hòu）我會向讀者（zhě）陸續介紹這方麵的技（jì）術知識（shí）。

二、地線（xiàn）接地不良或接錯地（dì）方，也會造成電子（zǐ）設備損（sǔn）壞

在圖1中，由於大（dà）地有電（diàn）阻，所以避雷地和（hé）防（fáng）護地的地線是不能亂接的，它們之間離得越（yuè）遠越好（hǎo），因為，打雷的時候避雷（léi）地也會帶電，並且有（yǒu）非常大的（de）電流從避雷地線中流（liú）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（dì）線對電子設備（bèi）進行反擊，在正常（cháng）情況下（xià），防護地線一般是沒有電流通過（guò）的，因此兩者應該離得越遠越好。如果把防護地線與避雷（léi）地線連接（jiē）在一起，電子設備不但起不到避雷保護的作用，反而會（huì）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（yǔ）地麵的接觸（chù）處也會產（chǎn）生非常高（gāo）的電（diàn）壓（yā）（因大地有電阻），如果（guǒ）把防（fáng）護地線與避雷地線連（lián）接在一起，在防護地線上產生的幾十萬伏電（diàn）壓（yā）就（jiù）會突然加到設備的外殼上，就會在電子設備內部電（diàn）路中瞬間感應產生很高的靜電電壓，並且會在電路中產生很多的位移電流，致使電子設備內部電路過壓，過流損壞。

這（zhè）裏特（tè）別（bié）指出，盡管很多高層建築物都安裝有避雷針，但由於大地有電阻，當（dāng）避雷針被雷電擊中的時候，在建築（zhù）物的周圍，地表麵還會產生非常高（gāo）的電位梯度（單（dān）位長度的電位差）。一般在離打雷中心30米之內，地表麵的電位梯度最高達3萬伏/米以上。因此，把（bǎ）避（bì）雷針（zhēn）做成樹根結構，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（de）避雷地線都沒有按標準（zhǔn）嚴格安裝，大多（duō）數人也不（bú）知道避（bì）雷地（dì）線的標準是什麽東西，不是引線用得很細，就是地（dì）線埋入地層的深度不夠，甚至還有人（rén）把防（fáng）護地與避雷地（dì）公（gōng）用一根地線，因此，每逢雨季到來（lái），都有非常多的家電設備，特別（bié）是電視機、電腦、冰箱以及儀器設備被雷電打壞（huài）。因此，每逢雨季都是電器修理門市部最繁忙的季節。

三、電源中線與地線（xiàn）接錯，會引起（qǐ）電子設備起火（huǒ）

我們舉一個電視（shì）機為例，圖2是一個LCD平板電視機與電網正確連接時的工作（zuò）原理圖。正常工（gōng）作的（de）時（shí）候，三相發電機（或三相變壓器）中的某一相220伏交流電壓通（tōng）過（guò）火線（L）和中線（N）對LCD電（diàn）視機（jī）進行供電（diàn）。為了防雷，在（zài）發電機（jī）的一端，中線（N）一般（bān）都要（yào）與大地連（lián）接，由於火線（L）與中線（N）一般都是平行排列，當（dāng）打雷時，雷電（diàn）會同時打到火線和中線上（shàng），由於中線（xiàn）接地，它會把雷電的大（dà）部分能量吸收引入地球，僅有少部分能量最後轉成（chéng）差模（mó）信號與輸送（sòng）電壓混合在一起被傳送到用戶端。

火線（xiàn）（L）進入家庭後一般都用紅色導線來表示，中線（N）一般用藍線表示。為了用電安全，在用電的一端，即（jí）每個家庭中還（hái）要自己安裝（zhuāng）一條地線（G），這條地（dì）線屬於防護地線，用於與電器設備外殼連接。其作用是讓設備外（wài）殼的電位與地球相同，避免設備絕緣不良時，機殼帶電（diàn），人體觸摸到機殼時觸電。

地（dì）線（G）一般用綠黃顏色相間導線（xiàn）或黑線表示。在正（zhèng）常情況（kuàng）下，地線與中線的電位相（xiàng）同是相同的，其電位均為0。真正的地（dì）線是不允許用來（lái）傳送功率（lǜ）的，因為大地有電阻，當電流流過電阻時會損耗功率，另外大地也不是一（yī）個純電阻，它同時具有電容（róng）、電解、電阻和整流二（èr）極管等眾多性質，因此它的阻抗一般都是隨著電流增大而增大的。

另外，圖（tú）2中，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），這個用途，一般電視用戶是不清楚的。

　　目前，中國大部分農村或小城（chéng）鎮（zhèn）家庭基（jī）本上都是采用雙線供（gòng）電，他們根本（běn）就沒有安裝避雷地（dì）線或防護地線的概（gài）念，因此（cǐ），很多（duō）公（gōng）司的LCD平板電視機采（cǎi）用（yòng）三芯插頭供電，這對於他們來說基本沒有（yǒu）用處。

　　在一些小縣城，部分居（jū）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（de）火線是帶電的，而對中線和地線的性質並不十分（fèn）清楚（chǔ）；因為，他們用電筆很容易就可以把火線檢測出來，而對另外兩條電線，他們無法識別。因此，中線和地（dì）線互（hù）相接錯時有發生。

中線和地線互相接錯對於小電器以及孤立電（diàn）器來說是不（bú）容易覺察的（de）。有些人為了（le）偷.電，還故意（yì）不接中線讓電表不轉。但如果中線和地線互相接錯，對（duì）於使（shǐ）用三芯電源插頭（tóu）的LCD平板電視機將產生非常大（dà）的危害（hài）或隱患。當中線和地線互（hù）相接錯時，相當於圖（tú）2中電視機的三芯（xīn）插頭、座的（de）2號（hào）線與3號線互相交換（huàn）了位置。圖3就是（shì）電網輸電線的中線和（hé）地線互相接錯時，會引起三芯電源（yuán）插頭（tóu）的LCD平板電視（shì）機發生起火故障的工作原理圖。

在圖3中，當電源開關合上的時候（很多用戶長年都不關電視機），220伏交流電（電（diàn）流（liú）I）將通過火線（L）經電源開關的1腳（jiǎo），向開（kāi）關電源供電。給開關電源供電的另一端（duān）相當（dāng）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（de）。

但電流I1沒有按圖2中的正常路線直接經中線返回發電（diàn）機，而是經地線 流入大地，然後電流I1在大地中被分成兩路I2和（hé）I5 ，I5直接通（tōng）過大（dà）地（dì） 返（fǎn）回發電機；而I2則通（tōng）過（guò）大地與電視機（jī）的其它地線 （比如有線電視信號線或與電視機連接的其它設備連線）流回到電（diàn）視機的外殼一端（duān），I2電（diàn）流經過有線電（diàn）視信號線接口（kǒu）（僅舉（jǔ）其中之一）後變為（wéi）電流I3；I3再（zài）經電（diàn）視機內的地線 以及電視機的三芯插頭3號線接頭，從三芯（xīn）插（chā）頭3號線接頭流出（chū），流出電流變成I4，電流I4再經中線 流回發電機。

在圖3中，由於大地 的距離遠遠大於大地 的距離，即大地 的回路電阻大於大地 的回路（lù）電阻，因（yīn）此電流I2將大於I5；電流I2將（jiāng）通過有線電視（shì）信號線與（yǔ）電視機高頻頭插（chā）口（kǒu）構成電源供電的（de）主要回路。當電流I2通（tōng）過高頻頭插口時，因接頭處接觸電阻比較大（dà）將會引（yǐn）起發熱，或者當（dāng）接頭（tóu）處接觸不良時將引起打火燃燒（shāo）。

圖4就（jiù）是因中線和地線互（hù）相接錯，當電視機的高頻頭插座（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（le）有線電視信號（hào）線可能會引起打火燃燒外（wài），其它與（yǔ）大地有連接的設備（圖3中未（wèi）畫出），如PC電腦（nǎo）的RGB信號線（電腦顯示（shì）器信號線），隻要與電視（shì）機有（yǒu）連接，均會引（yǐn）起打火燃燒。

實際（jì）上很多公司的LCD平板電視機外接信號線（xiàn）接（jiē）口的地線，都不是直（zhí）接接（jiē）到電視外（wài）殼的（de）金屬板上，如高頻頭、AV端口、RGB接口等（děng），都是先經過接（jiē）頭與 PCB板的銅皮連接，然後再用引線或（huò）螺釘使PCB板的銅皮與電視外（wài）殼進行電器（qì）接觸。因此，所有與PCB板（bǎn）銅皮連接的連線以及接觸點都有可（kě）能因接觸不良或電流密度過大造成起火，圖4這種起火情況隻是眾多起火現象中的之一。

另外（wài），因中線和地線互相接錯，引起電子設備打（dǎ）火的情況，並不隻（zhī）限於LCD平板電視機，隻是LCD平板電視機這（zhè）種起火情況比較普遍。如果同一棟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（zuì）嚴重，它相當於多台電（diàn）子設備的（de）機內（nèi）地線互相串、並（bìng）聯作為交流電源輸入端，再通過大地與發電機或變（biàn）壓器的中線連（lián）接，誰家電子設備的機內地線接觸不良或導線（xiàn）的截麵積過小（xiǎo），就首（shǒu）先（xiān）過（guò）載起火。

很（hěn）多大樓起火都是由於中線和地線互相接錯引起的，所以這種情況應該特別注意。也（yě）有人故意（yì）把地線當成中線用的，這種偷.電（diàn）行為應該嚴（yán）懲。