電子廠房的接地系統(tǒng)分析

劉振 胡西平

陜西建工安裝集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710000

引言

進(jìn)入信息時(shí)代之后，各類電子產(chǎn)品得到快速發(fā)展，在社會(huì)生產(chǎn)生活過程中，對電子類產(chǎn)品及設(shè)備的應(yīng)用率逐日提高，對電子類設(shè)備的廣泛應(yīng)用，提高了對電子廠房的需求，因此近幾年的電子廠房建設(shè)項(xiàng)目越來越多，進(jìn)行電子廠房施工建設(shè)時(shí)，接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)是非常重要的，電子廠房接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在某種程度上決定著電子設(shè)備使用功能是否能夠高效發(fā)揮，若是電子廠房接地系統(tǒng)存在缺陷，往往會(huì)對電子設(shè)備信號產(chǎn)生干擾，影響電子設(shè)備的穩(wěn)定有序運(yùn)行，因此很有必要針對電子廠房接地系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)性的分析研究。

1 電子廠房的接地系統(tǒng)項(xiàng)目概述

電子凈化車間依據(jù)電子產(chǎn)品不同生產(chǎn)工藝所需要的設(shè)備一般都屬于微電子設(shè)備。微電子設(shè)備工作時(shí)接收發(fā)信號所需要的電壓比較低，比較容易受到其他設(shè)備及靜電因素的干擾。因此電子凈化車間要做好防靜電工作。除微電子設(shè)備外，潔凈車間內(nèi)還有其他的網(wǎng)絡(luò)工藝生產(chǎn)系統(tǒng)以及較多的弱電信息系統(tǒng)。通過用途可分類為信息弱電系統(tǒng)的接地設(shè)備，電子保護(hù)接地設(shè)備，電氣保護(hù)接地設(shè)備，防靜電接地設(shè)備，電力供電系統(tǒng)接地設(shè)備防雷等其他接地設(shè)備。

本儲(chǔ)存芯片項(xiàng)目由主廠房，附屬廠房，廢水處理站等組成，占地面積大。該廠房主要生產(chǎn)儲(chǔ)存類芯片產(chǎn)品。屬于微電子凈化廠房。因此該工程主要區(qū)域尤其是生產(chǎn)車間，對接地系統(tǒng)的要求非常嚴(yán)格。

2 電子廠房電力供電系統(tǒng)接地系統(tǒng)

針對電子凈化廠房設(shè)計(jì)中，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范優(yōu)先考慮Tn-s系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)勢特點(diǎn)在于配電站變壓器設(shè)置中性點(diǎn)單獨(dú)接地，將系統(tǒng)的保護(hù)線與中性線進(jìn)行區(qū)隔，通過這樣的設(shè)置，能夠?qū)⒐╇姡Ｗo(hù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，其經(jīng)濟(jì)性較高[1]。

Tn-s系統(tǒng)的主要原理是，當(dāng)發(fā)生相對短路故障時(shí)，因?yàn)槿梭w本身的電阻大于電氣設(shè)備的直接接地電阻。因此人體接觸的電壓較低，大多數(shù)短路電流會(huì)通過設(shè)備外殼與接地本體之間的回路，不會(huì)對人體造成較大傷害。利用瞬時(shí)較大的短路電流，激活保護(hù)裝置，如低壓斷路器阻斷電路，避免工作人員觸電危險(xiǎn)。

本工程保護(hù)接地的設(shè)備主要包括10千伏變壓器，高壓，低壓配電柜以及設(shè)備控制箱外殼。通過對供電線路加裝保護(hù)管接線盒或者金屬橋架以及對保護(hù)接地連接線加裝銅編織帶，銅芯導(dǎo)線或者是其他的導(dǎo)線，形成有效可靠的電路通路。

2.1 防靜電接地

靜電的產(chǎn)生通常是因?yàn)閮蓚€(gè)物體進(jìn)行摩擦而生成的。靜電會(huì)對電子廠房產(chǎn)生多種危害。因此在廠房中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行消除靜電的相關(guān)手段措施。消除靜電的主要方式，仍然是通過接地方式實(shí)現(xiàn)的。因此在本工程的電子潔凈廠房中，對所有可能會(huì)出現(xiàn)靜電的設(shè)備都加裝了接地系統(tǒng)。本工程的電子潔凈廠房中。為防止靜電積聚在設(shè)備和人體中產(chǎn)生危險(xiǎn)，因此加裝了防靜電的環(huán)氧自流平和隔墻彩鋼板。環(huán)氧自流平的消除靜電原理是通過該系統(tǒng)中分布的銅線網(wǎng)絡(luò)彼此之間形成電氣通路通過連接在混凝土下的接地裝置進(jìn)行靜電釋放，來防止地面的靜電傳導(dǎo)。

2.2 信息系統(tǒng)的接地

為了適應(yīng)電子廠房生產(chǎn)過程中的管理與監(jiān)控。該廠房為信息系統(tǒng)實(shí)施了綜合布線系統(tǒng)，廠房信息系統(tǒng)中的IT信息中心設(shè)置在辦公區(qū)域。還包括在廠房與辦公區(qū)域其他的IT管理點(diǎn)。管理點(diǎn)較為密集的布置在車間以及辦公區(qū)域。除信息系統(tǒng)外，本廠房還設(shè)置了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置。該裝置涉及信息系統(tǒng)的接地問題。

2.3 微電子工藝設(shè)備的接地

該微電子廠房屬于高端商用芯片類的微電子工藝設(shè)備，設(shè)備生產(chǎn)過程中的施工工藝對精度要求較高，因此需要車間內(nèi)具備較高的防靜電控制措施。為此廠方設(shè)置了較為適合微電子工藝設(shè)備生產(chǎn)的接地系統(tǒng)，且針對不同的區(qū)域和不同的設(shè)備進(jìn)行了獨(dú)立接地措施。該措施是通過在潔凈車間中設(shè)置專用端子箱和微電子工藝設(shè)備的接地系統(tǒng)。然后通過6平方毫米的銅線連接微電子工藝設(shè)備，形成有效的電子工藝設(shè)備接地系統(tǒng)。等工程設(shè)定的接地電阻不超過1歐姆。

2.4 防雷接地

本工程主廠房防雷系統(tǒng)采用了避雷針防雷設(shè)備。避雷針設(shè)置在屋頂隔音墻頂端和廢氣處理設(shè)備排氣塔附近，避雷針引下線采用BV952導(dǎo)線直接與地下防雷接地網(wǎng)相連，避免防雷接地系統(tǒng)對某些微電子以及弱電系統(tǒng)的干擾。整體設(shè)計(jì)效果能夠有效提升電子廠房壁壘系統(tǒng)運(yùn)行效果。

圖2 接地系統(tǒng)圖

2.5 電子廠房接地系統(tǒng)的特點(diǎn)

國家相關(guān)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中的條款說明建筑本身應(yīng)采用共用接地系統(tǒng)，及建筑物內(nèi)的所有接地引線都要統(tǒng)一連接到建筑主體的接地引線上。雷擊發(fā)生時(shí)。整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓。以及電子設(shè)備接地的電壓。會(huì)出現(xiàn)上升情況。保證各個(gè)設(shè)備的工作電壓恒定。即在遭遇雷電襲擊的時(shí)候，各項(xiàng)設(shè)備仍然可以正常工作。共用接地系統(tǒng)，通常利用建筑物主體的某一個(gè)基礎(chǔ)，選擇哪一個(gè)基礎(chǔ)的選擇依據(jù)是查看該基礎(chǔ)的電阻，通常電阻應(yīng)控制在1歐姆之下，如果有更低的電阻，則選擇更低的那個(gè)作為主體，接地地級[2]。

2.6 該電子廠房接地系統(tǒng)的優(yōu)勢

綜上所述，電子廠房中通常采取多個(gè)接地地級連接至建筑主體中的某一個(gè)接地地級作為防雷措施。該措施的優(yōu)缺點(diǎn)歸納如下：首先，共用接地的總體接地不值設(shè)置較為簡單，極大地降低了日常維護(hù)維修和保養(yǎng)的難度。其次，所有接地地級的電阻產(chǎn)生的總有效電阻小于獨(dú)立接地系統(tǒng)的電阻。并且，多個(gè)接地地級的優(yōu)勢還在于其中某一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，其他的接地地級仍然能夠工作起到防雷效果，避免了接地地基因?yàn)楣收蠈?dǎo)致整體防雷效果的喪失。再次，接地電極的總數(shù)量通過公用接地得到了有效控制，極大地節(jié)省了成本。另外，當(dāng)設(shè)備發(fā)生絕緣短路故障時(shí)，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的電流激活保護(hù)裝置，降低人員觸電以及設(shè)備損壞的危險(xiǎn)。接地系統(tǒng)還能夠降低雷電電壓產(chǎn)生的危害。

3 共用接地應(yīng)注意的問題

接地技術(shù)人員首先要搞清楚接地電流不同的性質(zhì)。接地系統(tǒng)中，電流的大小持續(xù)時(shí)間與發(fā)生概率會(huì)影響接地點(diǎn)電位升高的危害程度。共用接地的主要接地電阻應(yīng)小于各種接地集中最小電阻的要求。該電阻應(yīng)控制在一歐姆之內(nèi)。電氣系統(tǒng)的配電箱連接方式與因絕緣故障而發(fā)生而引起的設(shè)備漏電事故中，配電箱箱體的電壓會(huì)因?yàn)榛芈饭收现械碾娏魍ㄟ^其他地級而升高。這對于工作人員是非常危險(xiǎn)的事情，極易產(chǎn)生觸電事故。因此現(xiàn)在的廠房設(shè)計(jì)中，不會(huì)將廠房內(nèi)的配電系統(tǒng)與接地系統(tǒng)的其他系統(tǒng)進(jìn)行連接，會(huì)設(shè)置單獨(dú)的供電回路接地系統(tǒng)。

圖3 獨(dú)立接地示意圖

4 結(jié)束語

通過以上論述能夠充分發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行電子廠房接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要以電子設(shè)備的實(shí)際特點(diǎn)為參考依據(jù)，對供電系統(tǒng)接地、防靜電接、地信息系統(tǒng)接地等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)施工，確保電子廠房接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備相應(yīng)的科學(xué)性，有效避免接地系統(tǒng)干擾問題的出現(xiàn)，為設(shè)備的使用及運(yùn)行安全提供保障，同時(shí)也需要采取有效措施，防止出現(xiàn)雷擊或是接地問題時(shí)引發(fā)重大安全事故，有效保證電子廠房內(nèi)部設(shè)備及工作人員的安全性。安全保護(hù)接地是電氣接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中，由于設(shè)備自身質(zhì)量缺陷以及自然因素作用下，電氣設(shè)備的絕緣體出現(xiàn)破裂，可能導(dǎo)致電氣設(shè)備不應(yīng)該攜帶電荷的部分?jǐn)y帶電荷，一旦人體接觸可能導(dǎo)致人員觸電事故，所以必須使用安全接地形式。電氣設(shè)備安全保護(hù)接地形式可以采用配電變壓器中性點(diǎn)不直接接地，一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)絕緣破損出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，產(chǎn)生的對地電壓不會(huì)超過安全電壓范圍，從而確保工作人員的人身安全。