2010年第1期◆总第145期
硬质合金车刀ZHI LI ANG YU KE KAOXI NG
张丽华
孙拥军
陈东栋
陈继堂
（北京航天试验技术研究所，北京100074）
摘
要
随着总装测试技术的进步，生产工艺、产品的复杂化、系统化，以及企业安全生产的
需要，对产品总装测试厂房的接地系统提出了更高的要求。通过对用于不同功能的各种常用接地方式的概括介绍，提出了适合于某型号产品总装测试厂房接地系统总体设计方案以及各种接地功能具体实施方案；阐述了解决总装测试厂房接地系统可靠性的关键是等电位连接和共用接地，使总装测试接地系统可靠性设计达到了预期的效果。为其它型号产品总装测试接地系统的设计提供参考。 关键词
橡胶还原剂等电位连接
共用接地
接地技术
引言
随着型号产品总装测试技术的进步，生产工艺、产品的复杂化、系统化，以及企业安全生产的需要，对产品总装测试厂房的接地系统提出了更高的要求，其接地系统的可靠性不仅直接影响到遥测、控制、伺服机构等系统测试设备本身的工作可靠性和使用的安全性，而且还可能影响到相关测试设备和 系统的正常工作，导致某系列型号产品遥测、控制和伺服机构等系统测试的数据产生干扰而无法获取。要保证遥测、控制和伺服机构等系统的测试设备正常工作，使其在使用寿命内以至超寿命地发挥应有的作用，这就必须为其提供良好的工作条件和环境，其中一个非常重要的环节就是接地。良好的接地恰似为测试系统提供了良好的工作环境，而不规范的接地系统则像是侵蚀测试设备的病毒，会使产品总装测试过程出现许多意想不到的软故障，危及人或产品的安全。因此，提供安全可靠的接地系统，对产品总装测试的质量至关重要。
1接地系统可靠性设计
在进行某型号产品总装测试接地系统方案设计
时，首先以可靠性分析为中心，应用FMECA ，
FTA 等可靠性分析方法，出产品总装测试过程
中，由于接地系统不可靠产生的所有潜在的故障模式及其影响，发现薄弱环节；并结合产品总装测试的特点，确定解决雷电干扰、测试设备相互干扰、产品和人身体由于静电积聚带来的危害以及提高测试设备测量精度等问题。如何设计总装测试厂房的防雷接地、供电接地、静电接地及技术接地成为解决上述问题的关键。
1.1共用接地系统
一个建筑，其内部往往有许多不同性质的电气
设备，需要多个接地装置，那么多系统的接地是采用共用接地系统还是各自独立接地？曾经在很长时间内存在不同的意见。以往普遍认为用于不同目的的接地系统应单独设置，独立接地（如图1a ）的好处是各系统之间不会造成互相干扰。但近年发现这种独立接地方式在计算机通信等网络中特别容易被雷击。假定图1a 中1为交流工作接地，2为直流工作接地（信号逻辑地），3为机壳的保护接地，如果雷电波从1即交流电源送进来，由于雷电的瞬时电压往往是几万伏乃至几十万伏，那么在同一台计算机电路板上分别与电源、信号线或和外壳相接的各部分就承担各地网间的高电压而被击穿。共用接地（图1b ，c ，d ）是把需要接地的各系统统一接到一个地网上，或者把各系统原来的接地网通过
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地下或者地上用金属连接起来，使它们之间成为电气相通的统一接地网。如果采用共用接地，雷电流在接地电阻上产生的高电压，将同时存在各系统的接地线上，图1中b ，c ，d 各系统地线间不存在高电位差，也不存在同一台设备的各接地系统之间的击穿问题。事实上，在微机网络中，独立接地系统被雷击损坏的几率远远高于共用接地系统。
基于这些原因，在产品总装测试厂房接地方案
的设计中，采用环形接地网，就是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环，如图1d 的接地形式。在厂房四周利用40×4mm 镀锌扁钢构成闭环，埋深
0.8m ，作为厂房统一共用的接地网的地极，为提高
散流效果，将地下沙石土更换成黄土。这样的接地网可以使界面以内的电场分布比较均匀，减少跨步电压对人的危害，也可减少厂房内在被雷击时，由于地面电位梯度大而产生对设备高电压反击的危险。
图1接地的形式
1.2等电位连接技术
等电位连接是防止雷电反击的重要技术手段，
它不仅可以消除不同金属部件及导线间的雷电流引起的高电位差，而且可以很好的起到对雷电流分流的作用。当建筑物遭受雷击时，电力系统的电压和电子设备工作接地的电压同时上升，保持了设备的工作电压不变，使微电子设备在雷击时可正常工作。在IEC 的规范中非常强调等电位连接的重要性，等电位连接的根本目的是均压，它基本上可以解决雷电反击的问题，以达到减少防雷空间内火灾、爆炸及生命危险。因此，在总装测试厂房接地系统的设计中，充分利用等电位接地技术，在接地系统方案实施过程中，把测试厂房内所有金属物，如吊车轨道、通风管道、上下水管道、消防水管道、电缆沟支架、暖气管道，以及防雷接地、供电接地、静电接地及技术接地均与室外的共用地网连接，使整个总装测试厂房空间成为一个良好的等电位体。
但是在实施过程中需要注意，为避免共用接地中出现的各系统间的电磁干扰，保证电流的充分释放，不同系统、不同用途的接地线切忌在中途随意互相连接，应在入地处统一与其母线连接后与地网相连，且间距要大于20m 。
从某种意义上讲，共用接地就是接地系统间的等电位连接。采用等电位连接，不但可以使总装测
试厂房及其内部的设备防雷能力大大提高，同时也为测试设备提供了基准电位，消除了各测试设备间耦合产生的干扰和“地电位差”的影响，从而提高了接地系统的可靠性。
2
接地系统的方案设计与实施
2.1
防雷接地
接地是一切防雷工程的基础，是目前疏导雷电
流能量的唯一途径。因此，接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷或是其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地，没有良好的接地系统，再好的防雷设施都不能发挥应有的作用。当然避雷接地电阻值应该有一定要求，因为接地电阻越小，散流越快，被雷击物体高电位保持时间越短，危险性越小；其跨步电压、接触电压也越小。我国有关的防雷规范对各类接地的接地电阻都有明确的规定。
2.1.1雷电冲击波对电子测试设备的入侵途径
1）干扰通过导线传导。干扰通过设备的信号
线、控制线、电源线等侵入设备，统称传导干扰。雷击周围空间存在的电场和磁场会对邻近设备产生干扰，称为近场耦合干扰；当雷击能量以电磁波的形式向远处传输，从而干扰远处的设备时，称为远场辐射干扰。这两种形式可称为辐射干扰。
2）雷电可能闪击到建筑物上。除部分雷电流
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沿接地装置泄散外，尚有部分雷电流沿建筑物的各种金属管线侵入。在高压输电线路上发生雷击时，线路上产生的过电压也会沿线路传送，直到变压器的低压侧，造成设备的损坏。此外，可能通过各种耦合机制使设备误动作或损坏。
3）地电位反击侵入。现场设备如避雷针等装
置，雷击时强大的雷电流泄入大地，在周围土壤中形成喇叭形电位分布。当测试设备采用独立接地装置时，地电位反击时侵入设备的雷过电压较高，可达几十千伏，且波形陡峭，危害性较大，有的甚至使整个系统瘫痪，造成无可挽回的损失。在以前的总装测试厂房就曾经发生过，由于雷电导致监控系统损坏，和厂房内照明及其他系统供电电源故障的现象。
在IEC 标准中对进入建筑物的各种设施之间的雷电流分配进行了估算，认为雷电流有50%经外部防雷装置而安全导入大地，剩余的50%雷电流将平均分配进入到建筑物的各种设施中。接地是分流和释放直击雷和感应雷电磁干扰能量的最有效手段之一。
2.1.2防雷系统设计与实施
根据可靠性分析技术，总装测试厂房的防雷系
统采用Ⅰ类防雷，按照GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》设计施工。
根据防雷设计要求，在厂房屋顶使用Φ10镀锌圆钢构成4×6m 网格，作为接闪器，在厂房墙壁距地面10m 高处环绕厂房用Φ10镀锌圆钢构成均压环，为厂房内部的防雷做等电位连接；从厂房屋顶避雷网每间隔12m 用Φ10镀锌圆钢作为避雷引下线，分别与均压环和避雷地极连接；为了降低雷击时引下线上各点的电位，将进入厂房的各金属管道和电气设备的接地装置都与厂房外共用地网做等电位连接。
均压环将多根引下线并接起来，使雷电流得以分流，而且均压环还能减少引下线的电感，从而降低了反击电压。多根引下线和均压环的良好电气连接，形成许多个闭合导电环路，可看成是一个“法拉第笼”，笼式避雷引下线比单根引下线有较大的固有电容，能使雷击时产生的电位进一步降低；并且大大分散了雷电流，削弱总装测试厂房内电子设备所受到的脉冲电磁场冲击幅值。上述措施提高了总装测试厂房防雷接地系统的可靠性，从而确保总装测试厂房测试设备、产品及人身安全。
2.2供电接地
在总装测试厂房中，有用于遥测、控制、伺服
机构等系统的多种测试设备，且多为金属外壳的用电设备。若保护接地不到位或不符合要求，在发生接地故障时，很容易引起工作人员触电危险。因此，配电网接地系统的制式关系到电网的运行安全和厂房的供电安全。
低压配电系统按接地型式不同，分为TT 、IT 和TN 3种。
TN 系统是指电源有一点（通常是中性点）直
接接地，电气设备的外露导电部分通过保护导体即
PE 线或PEN 线与该接地点连接的系统。TN 系统按照中性线和保护线的组合情况又分成TN-S ，TN-C 和TN-C-S 3种形式。
TN-C 系统中保护线与中性线合为PEN 线，具
有通过正常负荷电流和安全保护的作用，高次谐波电流也在PEN 线通过，这些电流在PEN 线上产生电压降，这对安全和电子设备等极为不利。原产品总装测试厂房通常采用的供电网系统为TN-C 系统即三相四线制，三相四线制的PEN 线也有保护接地的作用，但是，因为它平时将有杂散电流通过，不能保证测试设备的稳定运行。
TN-S 系统的中性导体和保护导体是分开的，
在建筑物内的配电系统实际上是一个三相五线制系统（L1，L2，L3，N ，PE ）。PE 线在正常工作时不呈现电流，设备外露导电部分对地也不呈现电压，对电子设备有较强的适应性。因此在总装测试厂房供电系统接地设计中，为提供干净的保护地，优先考虑采用TN-S 系统，变压器中性点接地，系统的保护线与中性线完全分开。采用了TN-S 系统，即三相五线制，应注意按综合布线的规范敷设电气线路；这样电源自成闭合系统，PE 线只是起到接地固定电位的作用，平时并无电流流过；保证了测试设备的可靠运行。如果把N 线与PE 线合并，这些杂波电流和过电流就会在地线中产生浮动电压，使测试设备遭受损坏和不能正常工作。所以，N 线必须绝缘敷设，PE 线必须独立敷设，这正是
三相五线制供电系统建立的意义。
为了消除或减轻PE 线有可能窜入危险的故障电压这一不安全因素，实施等电位连接是解决人身和设备安全的最佳方案。这一措施除保护人身、设备安全外，对消除外界电磁场对总装测试厂房内
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测试设备的干扰也有很好的屏蔽效果。
2.3静电接地
静电主要由不同物质相互摩擦而产生，在产品
总装测试厂房测试过程中，静电所造成的危害是多方面的。首先，测试厂房中很多测试设备及仪器对静电电压比较敏感，静电会影响其正常工作甚至出现错误；其次，由静电产生的高电压会引起人身触
电；另外，当静电严重时可能会引起火花放电，甚至会造成火灾爆炸事故。
为了消除静电所产生的危害，就必须采取措施。消除静电的方法很多，但最简单和最有效的办法是采取接地措施。在总装测试厂房静电接地设计中，采取对所有会产生静电的设备、产品都进行可靠接地的措施。
根据产品的停放、装配及测试工位，在产品总装测试厂房地面4条轨道中心线上，每间隔8m 设静电接地坑1个，内设接地端子共32处。在总装和测试工位弹体停放位置两侧，分别敷设接地铜板，共24块，铜板尺寸为8250mm （长）×300mm （宽）×4mm （厚）。在厂房内地面平齐处设3处接地箱，箱内设接地端子。厂房内地面铁轨、地坑内接地端子、接地铜板和接地箱均相互连通，由3条引出扁钢与厂房外统一地网连接。为消除人体的静电积聚，在厂房两个进门处分设人体静电消除装置，该装置与统一地网联通。每当人们进入厂房时，首先要通过静电装置释放人体积聚的静电；但是，人们往往认为摸过静电装置身体就不会有电荷积累。事实上，人进入厂房后，工作一段时间身体又会积累新的电荷。由于接地系统采用等电位连接，接地线与厂房内所有金属网络彼此形成电气通路，将静电电荷收集并传送到接地网，减少静电因产生火花放电，引起火灾、爆炸的危害。
同时，采用等电位连接后的基础钢筋、地下水管和电缆金属外皮等都是很好的自然接地极，其接地电阻值很容易做到1Ω以下，便于泄放接地电流；而且，由于接地极是并联的，即使有一个接地极没起作用，也可由其它接地极承担接地工作，从而提高了接地系统的可靠性。
2.4技术接地
技术接地是指遥测、控制、伺服机构测试系统
中电子设备的接地，是为了使系统以及与之相连的电子设备均能可靠运行，并保证测量和控制精度而
设的接地。电子系统中的接地，是使具有零伏电位的有关电路接到一个作为零伏电位基准的等电位面上，从而消除各电路流经一个公共地线的阻抗时耦合产生的干扰。
电子系统中的接地有3种形式：
1）悬浮接地。一个电路在电气上不与其它电
路连接，并有独立的零伏电位基准面。悬浮接地适用于杂散电容通路可略去不计和频率较低的情况。如使用悬浮地不易消除静电，易受电磁场的干扰而使参考电位变动。
2）单点接地。电路中的某一点被定义为零伏
电位基准点，该点与大地有良好的电气连接（如图
2）。电子系统所有零电位接地点都直接接到该单点
上。单点接地消除了公共阻抗耦合和低频接地环路，能够很好地工作于1MHz 以下的电路。
3）多点接地。电子系统中每一设备接地时，
以最短的连接线连到与大地有良好电气连接的零伏电位接地基准平面上（见图3）。该基准平面通常是网格平面，可利用建筑物内的钢筋网格，做良好的网格状电气连接，即可实现多点接地。多点接地可使接地连线的串联阻抗和驻波效应减至最小，能用于频率大于10MHz 的高频电子系统。
在电子信息设备的电路中，输入信息、传输信息、转换能量、放大信号、逻辑运算、输出信号等一系列过程都是通过微电位或微电流快速进行的，
图3多点接地
tuner接口接地平面
I g
I g2
I g1
V g2V g1图2单点接地
I g
接地平面
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2010年1月14－17日，中国航天科技集团公司第七○八研究所组织召开了《质量与可靠性》
杂志2009年度理事会年会，会议由杂志编辑部和北京中宇引航科技发展中心承办。来自航天、航空、船舶、电子、核工业、中科院、中物院、军方以及参与国防配套的民营高科技企业等30多家理事单位的代表参会，七○八所卿寿松所长主持会议。
卿寿松代表主办单位致辞，对两年多来理事会各成员单位给予杂志工作的大力支持与帮助表示感谢，并介绍了杂志的发展历程、今后的办刊设想以及七○八所简况，希望能与理事单位有更深入、广泛的交流与合作。会上，北京可维创业科技有限公司、上海卫星工程研究所、北京运通恒达科技有限公司、中科院西安光学精密机械研究所、中国空空导弹研究院、北京神舟航天软件技术有限公司以及七○八所的代表发表了主题演讲，内容涉及：可靠性工程技术体系与工程管理，卫星型号研制可靠性保证技术应用，安全性分析和管理的应用实例，装备研制中的产品保证策略，潜在电路分析技术与航天应用等。与会代表围绕共同关注的问题以及开展质量与可靠性工作的体会进行了热烈的交流与研讨，充分肯定了杂志办刊取得的成绩，同时希望更好地利用杂志平台，为理事单位提供更多学习与交流的机会，并对今后办刊工作提出了改进意见和建议。
会议达到了促进理事单位交流与合作的目的。今后杂志将继续创新办刊理念，努力为广大理事单位提供更好的服务，为推动国防科技工业质量与可靠性工作深入开展和专业进步做出新的贡献。
（本刊编辑部）
且设备之间常通过互联网进行工作，除需稳定的电源外，尚需一个稳定的基准接地点，又称为信号参考电位。
因此，在进行技术接地设计中，根据产品总装测试过程中，遥测、控制及伺服机构等系统的测试特点，采用如图3所示的多点接地方法，在每个测试间内设接地端子1个，每组测试间内的接地端子相互连通；为使测试数据更准确，减少杂散电流对仪表读数的影响，选用90mm 2的铜电缆与设置在设备附近的接地母排连接，用40×4mm 的镀锌扁钢与厂房外统一地网连接。这样，就有效地抑制了干扰信号对微电子设备的影响。同时，在制作过程中，保证测试设备与接地网的连接线尽量短，使消除干扰信号的效果更好。从而提高总装测试厂房接地系统的可靠性，保证产品总装测试质量。
互联网情报双眼皮胶条3改造效果
某型产品总装测试厂房按照设计方案实施完成
后，厂房内接地系统各接地点均相互良好导通，接
地电阻达到设计要求，测得避雷及地网地极的工频接地电阻均<0.87Ω，最低可达0.12Ω。每年定期对总装测试厂房接地系统进行安全检测，测得避雷及地网地极工频接地电阻值满足产品总装测试使用要
高压配电盒求，经过n 批产品总装测试，从未出现由于接地系统故障而影响产品的正常测试。并且，在其它产品总装测试厂房的建设中，也借鉴了此总装测试厂房接地系统的设计方案。总装测试接地系统可靠性设计达到预期效果，保障了某型号产品的总装测试质量。
参考文献
[1]周正伐.航天可靠性工程[M].北京：中国宇
航出版社，2007：53-64.
[2]邓燕.浅析接地技术设计对电子设备电磁兼容
性的影响[J].电子质量，2006（11）.[3]何山，武尚德.信息设备及系统的供电、接地
和防雷[J].电力自动化设备，2001，21（8）.[4]徐瑞亚，张智玮.电子信息设备的防雷接地系
统[J].低压电器，2009（6）.
《质量与可靠性》杂志2009年度理事会年会召开
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