接地问题

通天雷神

接地电阻的计算与测量

路灯设施的接地保护事关国家财产和人民生命安全的大事。为做好接地保护并有效地设置接地电阻，必须正确计算和测量接地电阻。
理论上，接地电阻越小，接触电压和跨步电压就越低，对人身越安全。但要求接地电阻越小，则人工接地装置的投资也就越大，而且在土壤电阻率较高的地区不易做到。在实践中，可利用埋设在地下的各种金属管道（易燃体管道除外）和电缆金属外皮以及建筑物的地下金属结构等作为自然接地体。由于人工接地装置与自然接地体是并联关系，从而可减小人工接地装置的接地电阻，减少工程投资。
一、接地电阻值的规定
在１０００Ｖ以下中性点直接接地系统中，接地电阻Ｒd应小于或等于４Ω，重复接地电阻应小于或等于１０Ω。而电压１０００Ｖ以下的中性点不接地系统中，一般规定接地电阻Ｒ为４Ω。因此，根据实际安装经验，在路灯照明系统中接地电阻Ｒd应小于或等于４Ω。
二、人工接地装置接地电阻的计算
人工接地装置常用的有垂直埋设的接地体、水平埋设的接地体以及复合接地体等。此外，接地电阻大小还与接地体形状有关，在路灯施工应用中，通常使用垂直、水平接地体，这里只简要介绍上述两种接地电阻的计算。
１、垂直埋设接地体的散流电阻
垂直埋设的接地体多用直径为５０ｍｍ，长度２－２．５ｍ的铁管或圆钢，其每根接地电阻可按下式求得：Ｒgo＝[ρＬn(4L/d)]/2πL
式中：ρ—土壤电阻率（Ω／ｃｍ）
Ｌ—接地体长度（ｃｍ）
ｄ—接地铁管或圆钢的直径（ｃｍ）
为防止气候对接地电阻值的影响，一般将铁管顶端埋设在地下０．５－０．８ｍ深处。若垂直接地体采用角钢或扁钢（见图１），其等效直径为：

等边角钢 ｄ＝０．８４ｂ
扁钢 ｄ＝０．５ｂ
为达到所要求的接地电阻值，往往需埋设多根垂直接体，排列成行或成环形，而且相邻接地体之间距离一般取接地体长度的１－３倍，以便平坦分布接地体的电位和有利施工。这样，电流流入每根接地体时，由于相邻接地体之间的磁场作用而阻止电流扩散，即等效增加了每根接地体的电阻值，因而接地体的合成电阻值并不等于各个单根接地体流散电阻的并联值，而相差一个利用系数，于是接地体合成电阻为Ｒg＝Ｒgo/(ηL*n)
式中，Ｒgo—单根垂直接地体的接地电阻（Ω）;
ηL—接地体的利用系数；
ｎ—垂直接地体的并联根数。
接地体的利用系数与相邻接地体之间的距离ａ和接地体的长度Ｌ的比值有关，ａ／Ｌ值越小，利用系数就越小，则散流电阻就越大。在实际施工中，接地体数量不超过１０根，取ａ／Ｌ＝３，那么接地体排列成行时，ηL在０．９－０．９５之间；接地体排列成环形时，ηL约为０．８。
２、水平埋设接地体的散流电阻
一般水平埋设接地体采用扁钢、角钢或圆钢等制成，其人工接地电阻按下式求得：
Ｒsp＝(ρ/2πL)*[Ｌｎ(Ｌ2/dh)＋Ａ]?
式中，Ｌ—水平接地体总长度（ｃｍ）；
ｈ—接地体埋没深度（ｃｍ）；
Ａ—水平接地体结构型式的修正系数
三、接地电阻的测定
接地电阻的测定有多种方法，如利用接地电阻测量仪、电流－电压表法等，其基本方法是测出被接地体至“地”电位之间的电压和流过被测接地体的电流，而后算出电阻值。
图２为电流－电压表法的原理图。其中Ａ、Ｂ为长约１ｍ、直径为５０ｍｍ的临时检测用的辅助钢管，打入地中位置必须距被测接地装置在２０ｍ以上，Ａ、Ｂ间距也应保持在２０ｍ以上。一般采用一根钢管作为辅助极即可达到准确测量的目的。
将电压表和电流表的读数分别记下，并列出下式

ＲdA＝Ｒd＋Ｒn＝Ｕ1／Ｉ1
ＲdB＝Ｒd＋ＲB＝Ｕ2／Ｉ2
ＲAB＝ＲA＋ＲB＝Ｕ3／Ｉ3
因为ＲdA＋ＲdB－ＲAB＝２Ｒd
所以Ｒd＝(ＲdA＋ＲdB－ＲAB)／２Ω
用该方法测电阻不受测量范围的限制，但需要有独立的交流电源，在没有电源的地方，可利用电阻测量仪进行实测。值得一提的是，在测量接地电阻时，应考虑季节性的影响，即在最不利的条件下所测得的结果更符合检测要求。

通天雷神

综合布线系统接地的结构及设计院要求

[摘要]本文详细介绍综合布线系统接地的结构及设计院要求，并提出其接地和连接结构要求。
[关键词]接地 焊接 接地线 综合线

　　综合布线系统作为建筑智能化不可缺少的基础 设施，其接地系统的好坏将直接影响到综合布线系 统的运行质量，故而显得尤为重要。本文将详细介 绍综合布线系统接地的结构及设计要求，并提出在 接地设计中应注意的几点事项。

1综合布线系统接地的结构组成

　　根据商业建筑物接地和接线要求的规定：综合布线系统接地的结构包括接地线。接地母线（层接 地端子）、接地干线。主接地母线（总接地端子）。 接地引入线、接地体六部分，在进行系统接地的设 计时，可按上述6个要素分层次地进行设计。
　　 1. 接地线
　　 接地线是指综合布线系统各种设备与接地母线 之间的连线）所有接地线均为铜质绝缘导线，其截 面应不小于4mm2。当综合布线系统采用屏蔽电缆布 线时，信息插座的接地可利用电缆屏蔽层作为接地 线连至每层的配线柜。若综合布线的电缆采用穿钢管或金属线糟敷设时，钢管或金属线糟应保持连续 的电气连接，并应在两端具有良好的接地。
　　 2．接地母线（层接地端子）
　　 接地母线是水平布线于系统接地线的公用中心连接点。
　　 每一层的楼层配线柜应与本楼层接地母线相焊接与接地母线同一配线间的所有综合布线用的金 属架及接地干线均应与该接地母线相焊接。接地母线应为铜母线，其最小尺寸为6mm厚×50m宽，长 度视工程实际需要来确定。接地母线应尽量采用电镀锡以减小接触电阻，如不是电镀，则在将导线固 定到母线之前，须对母线进行清理。
　　 3．接地干线
　　 接地干线是由总接地母线引出，连接所有接地母线的接地导线。
　　 在进行接地干线的设计时，应充分考虑建筑物 的结构形式，建筑物的大小以及综合布线的路由与 空间配置，并与综合布线电缆干线的敷设相协调。 接地干线应安装在不受物理和机械损伤的保护处， 建筑物内的水管及金属电缆屏蔽层不能作为接地干线使用。当建筑物中使用两个或多个垂直接地干线时，垂直接地干线之间每隔三层及顶层需用与接地 干线等截面的绝缘导线相焊接。接地干线应为绝缘 铜芯导线，最小截面应不小于16mm2。当在接地干 线上，其接地电位差大于1Vrm·S(有效值）时，楼 层配线间应单独用接地干线接至主接地母线。
　　 4．主接地母线（总接地端子）
　　 一般情况下，每栋建筑物有一个主接地母线。 主接地母线作为综合布线接地系统中接地干线及设 备接地线的转接点，其理想位置宜设于外线引入间 或建筑配线间。主接地母线应布置在直线路径上， 同时考虑从保护器到主接地母线的焊接导线不宣过长。接地引入线。接地干线。直流配电屏接地线。 外线引入间的所有接地线。以及与主接地母线同一 配线间的所有综合布线用的金属架均应与主接地母线良好焊接。当外线引入电缆配有屏蔽或穿金属保 护管时，此屏蔽和金属管应焊接至主接地母线。主接地母线应采用铜母线，其最小截面尺寸为6mm调 100mm，长度可视工程实际需要而定。和接地母线相同，主接地母线也应尽量采用电镀锡以减小接触电阻。如不是电镀，则主接地母线在固定到导线前 必须进行清理。
　　 5．接地引入线
　　 接地引入线指主接地母线与接地体之间的接地连接线，宜采用40mm ×mm的镀锌扁钢。接地引入线应作绝缘防腐处理，在其出土部位应有防机械损伤措施，且不宜与暖气管道同沟布放。
　　 6．接地体
　　 接地体分自然接地体和人工接地体两种。当综合布线采用单独接地系统时，接地体一般采用人工接地体，并应满足以下条件：
　　（1）距离工频低压交流供电系统的接地体不宜小于10m。
　　（2）距离建筑物防雷系统的接地体不应小于 2m。
　　（3）接地电阻不应大于40。 当综合布线采用联合接地系统时，接地体一般利用建筑物基础内钢筋网作为自然接地体，其接地电阻应小于1∩。在实际应用中通常采用联合接地系统，这是因为与前者相比，联合接地方式具有以下几个显著的优点：
　　（1）当建筑物遭受雷击时，楼层内各点电位分布比较均匀，工作人员及设备的安全能得到较好的保障。同时，大楼的框架结构对中波电磁场能提供 10～40dB的屏蔽效果。
　　（2）容易获得较小的接地电阻。
　　（3）可以节约金属材料，占地少。

2进行综合布线系统的接地设计应注意的几个问题

　　1．综合市线系统采用屏蔽措施时，所有屏蔽层应保持连续性，并应注意保证导线间相对位置不变。屏蔽层的配线设备（FD或BD）端应接地，用户（终端设备）端视具体情况直接地，两端的接地 ：应尽量连接至同一接地体。当接地系统中存在两个不同的接地体时，其接地电位差应不大于1Vr.m.S （有效值）。
　　2．当电缆从建筑物外面进入建筑物内部容易受到雷击。电源碰地，电源感应电势或地电势上浮等外界因素的影响时，必须采用保护器。
　　3．当线路处于以下任何一种危险环境中时，应对其进行过压过流保护：
　　（1）雷击引起的危险影响。
　　（2）工作电压超过250V的电源线路碰地；
　　（3）地电势上升到250V以上而引起的电源故障；
　　（4）交流50HZ感应电压超过250V。
　　 4．综合布线系统的过压保护宜选用气体放电管 保护器。固为气体放电管保护器的陶瓷外壳内密封有两个电极，其问有放电间隙，并充有惰性气体。 当两个电极之间的电位差超过250V交流电源或 700V雷电浪涌电压时，气体放电管开始出现电弧， 为导体和地电极之间提供了一条导电通路。
　　 5．综合布线系统的过流保护宜选用能够自复的保护器。由于电缆上可能出现这样或那样的电压， 如果连接设备为其提供了对地的低阻通路，则不足以使过压保护器动作，而其产生的电流却可能损坏设备或引起着火。例如:20V电力线可能不足以使 过压保护器放电，但有可能产生大电流进入设备内部造成破坏，因此在采用过压保护的同时必须采用 过流保护。要求采用能自复的过流保护器，主要是 为了方便维护。

通天雷神

接地系统应用系列要点

1、接地系统的准备

   在 DCS 应用中，最让人不清楚的，但又是必须理解的大概就是接地问题了。不仅很多用户不清楚，就连有的系统集成商、 DCS 厂商代理处的有些人都未必特别清楚，原因是因为大部分学自动控制和计算机的人在学校学自动控制原理或计算机原理时是不学接地内容的。而工业控制计算机又涉及到除了计算机本身外还有很多各种类型的信号线，直接与计算机 I ／ O 接口相连，这些信号有开关量型（包括开入、开出、而且负载能力也有很大差别，有模拟类的（大信号 : 4 － 20mV ， 1 － 5V ，小信号 0 － 50mV 。 O － 10mV ，大信号中有四线制的，也有两线制的）有的系统中还有交流信号直接通过互感器而接到计算机的交流信号来样，这样也就造成了各工控机厂家（特别是 DCS 厂家）为了保证自己系统能够在各 种应用现场正常运行，提出了各种各样的接地要求。而这些接地要求差别很大，有的很苛 刻，有的相对宽松一些。这就更使现场人员混乱了。不仅厂家提的接地要求不一致，而且各种教科书和设计手册中对接地的解释也不甚统一。为了让现场施工人员和工程服务人员对接地问题有一个较全面的了解，我们在此较为详细地介绍一个系统应用中遇到的一些接 地概念和方法。

1 、干扰原因

   为了理解接地的目的，我们先介绍系统应用中所面临的几种干扰。干扰又叫噪声，是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号。干扰会造成测量的误差、严重的干扰（如雷击、。大的串模干扰可会造成设备损坏。常见的干扰有以下几种：

（ 1 ）电阻耦合引入的干扰（传导引入）

   ①当几种信号线在一起传输时，由于绝缘材料老化，漏电而影响到其它信号，即在其它信号中引入干扰。

   ②在一些用电能作为执行手段的控制系统中（如电热炉、电解槽等）信号传感器漏电，接触到带电体，也会引入很大的干扰。

   ③在一些老式仪表和执行机构中，现场端采用 220V 供电，有时设备烧坏，造成电源与信号线间短路，也会造成较大的干扰。

   ④由于接地不合理，例如在信号线的两端接地，会因为地电位差而加入一较大的干扰，如图 3.4.9 所示。信号线的两端同时接地，这样，如果 A 、 B 两点的距离较远，则可能会有较大的电位差 eN ，这个电位差可能会在 A · B 两端之间的信号线上产生一个很大的环流。

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（ 2 ）电容电感耦合引入的干扰

   因为在被控现场往往有很多信号同时接入计算机，而且这些信号线或者走电缆槽，或者走电缆管 , 但肯定是很多根信号在一起走线。这些信号之间均有分布电容存在，会通过这些分布电容将干扰加到别的信号线上，同时，在交变信号线的周围会产生个交变的磁通，而这些交变磁通会在并行的导体之间产生电动势，这也会造成线路上的干扰。

（ 3 ）计算机供电线路上引入的干扰

   在有些工业现场 ( 特别是电厂冶金企业、大的机械加工厂）大型电气设备启动频繁，大的开关装置动作也较频繁，这些电动机的启动、开关的闭合产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场．这些交变磁场既可以通过在信号线上耦合产生干扰，也可能通过电源线上产生高频干扰，这些干扰如果超过容许范围，也会影响计算机系统的工作。

（ 4 ）雷击引入的干扰

   雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰，也可能通过各种接地线引入干扰。

2、干扰抑制

 以上列举了产生干扰的几种原因，这些干扰如果得不到很好的抑制和防止，轻则影响系统的测量技术精度，因而使正常的控制无法实现，重则会造成设备损坏，人们在长期的工程实践中总结出了很多干扰抑制的方法。

（ l ）隔离

   ①使所有的信号线很好地绝缘，使其不可能漏电，这样，防止由于接触引入的干扰；

   ②将不同种类的信号线隔离铺设（在不同一电缆槽中，或用隔板隔开），我们可以根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等。

   模拟量信号（模人、摸出，特别是低电平的模人信号如热电偶信号，热电阻信号等）对高频的脉冲信号的抗干扰能力是很差的。建议用屏蔽双绞线连接，且这些信号线必须单独占用电线管或电缆槽，不可与其它信号在同一电缆管（或槽）中走线。

   低电平的开关信号（一些状态干结点信号），数据通信线路（ RS232 、 EIA485 等），对低频的脉冲信号的抗干扰能力比上种信号要强，但建议最好采用屏蔽双绞线（至少用双绞线）连接。此类信号也要单独走线，不可和动力线和大负载信号线在一起平行走线。

   高电平（或大电流）的开关量的输入输出、 CATV 、电话线，以及其它继电器输入输出信号，这类信号的抗干扰能力又强于以上两种，但这些信号会干扰别的信号，因此建议用双绞线连接，也单独走电缆管或电缆槽。

   动力线 AC 220V 、 380V ，以及大通断能力的断路器、开关信号线等，这些线的电缆选择主要不是依抗干扰能力，而是由电流负载和耐压等级决定。

   以上说明，同一类信号可能放在一条电缆管或槽中，相近种类信号如果必须在同一电缆槽中走线，则一定要用金属隔板将它们隔开。

   ③还有一种隔离是将信号源同计算机在电气上进行隔离，这样，会大大地减小共模干扰对计算机造成的危害。如图 3 ． 4 ． 10 所示。图 3 ． 4 ． 10 表示用隔离放大器将信号的输入端子与计算机部分完全隔离（有的系统中采用隔离变压器，或继电器等方式隔离，对开关量则可以采用光电器件，或继电器进行隔离）。这样，由于 C 和 D 之间地电位不同所产生的干扰信号形不成回路，抑制了干扰的危害。

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   ④第四种隔离是供电系统的隔离

   为了防止供电线路上引入共模高频干扰信号，可以在供电线路上设隔离变压器进行干扰隔离，如图 3 ． 4.11 所示。

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   为了达到好的干扰抑制效果，有两点必须注意：

   ·变压器的屏蔽层要很好地接地；

   ·变压器的次级线圈一定要用双绞线。

（ 2 ）屏蔽

   屏蔽就是用金属导体，把被屏蔽的元件，组合件，电话线，信号线包围起来。这种方法对电容性耦合噪声抑制效果很好。最常见的就是用屏蔽双绞线连接模拟信号。

   以上说的电气屏蔽，但在很多场合下，信号除了受电噪声干扰以外，主要还受到强交变磁场的影响，如电站，冶炼厂重型机械厂等，那么，我们除了要考虑电气屏蔽以外，还要考虑磁屏蔽，即考虑用铁、镍等导磁性能好的导体进行屏蔽。

（ 3 ）绞线

   用双绞线代替两根平行导线是抑制磁场干扰的有效办法。原理如图 3 ． 4 ． 12 所示：

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   图 3 ． 4 ． 12 中，每个小绞纽环中会通过交变的磁通，而这些变化磁通会在周围的导体中产生电动势，它由电磁通感应定律决定（如图中导线中的箭头所示）。从图中可以看出，相邻绞纽环中在同一导体上产生的电动势方向相反，相互抵消，这对电磁干扰起到较好的抑制作用。

（ 4 ）雷击保护

   系统受雷击干扰有两种方式：架空电源线，信号线可能会遭受雷击，另一种是信号电缆附近受到雷击，通过分布电容和电感耦合到信号线，在信号线上产生一个很大的脉冲干扰，有时甚至会烧坏设备，影响人员安全。针对不同的干扰原因，可以采用下面两种措施防雷击：

   ①对于耦合干扰，我们可用金属电缆管或槽铺设信号线，电缆管或金属槽有很好的接地。

   ②对于架空信号线，则必须在计算机输入端子处采取防雷措施，如装避雷器，加压敏电阻、较强的滤波电路等来抑制其干扰。

   以上我们介绍了常见的干扰原因和抑制措施。《石油化工自动设计手册中》 ( 参见参考文献 ) 对仪表的抗干扰措施有较详细的介绍，读者可以参考。

3、接地准备

（l）接地的作用
   接地的作用总的步说只有两种：保护人和设备不受损害；抑制干扰；抑制干扰接地在有的书中又叫工作接地，而前者又叫保护接地。

①保护接地

   保护接地是将DCS中平时不带电的金属部分（机柜外壳，操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。原因是DCS的供电是强电供电（220V或11OV），通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生（如主机电源故障或其它故障）造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心触到这些带电体，那么就会通过人身形成通路，产生危险。因此，必须将金属外壳和地之间作很好的连接，使机壳和地等电位。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。

②工作接地

   工作接地是为了使DCS以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系统中还有本安接地。

   ·机器逻辑地，也叫主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等电源的输出地。

   ·信号回路接地，如各变送器的负端接地，开关量信号的负端接地等。

   ·屏蔽接地（模人信号的屏蔽层的接地）。

   ·本安接地，是本安仪表或安全栅的接地。这种接地除了抑制干扰外，还有使仪表和系统具有本质安全性质的措施之一。本安接地会因为采用的设备的本实措施不同而不同，下面以齐纳式安全栅为例，说明其接地内容，如图3．413所示：该图是一个齐纳式安全栅的接地原理图。

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   安全栅的作用是保护危险现场端永远处于安全电源和安全电压范围之内。如果现场端短路，则由于负载电阻和安全栅电阻R的限流作用，会将导线上的电流限制在安全范围内，使现场端不至于产生很高的温度，引起燃烧。第二种情况，如果计算机一端产生故障，则高压电信号加入了信号回路，则由于齐纳二级的嵌位作用，也使电压位于安全范围。

   值得提醒的是，由于齐纳安全栅的引入，使得信号回路上的电阻增大了许多，因此，在设计输出回路的负载能力时，除了要考虑真正的负载要求以外，还要充分考虑安全栅的电阻，留有余地。

   除了上述几种接地外，在很多场合下容易引起混乱的还有一个供电系统地，也叫交流电源工作地，它是电力系统中为了运行需要设的接地(如中性点接地）。

（l）接地要求和方法：

   上面介绍了六种接地：供电系统地、保护地、逻辑地、屏蔽地安全栅地、信号回路地。对这六种接地，各家有各家的要求，虽然大都强调一点接地，接地电阻必须小于1欧姆等，但具体内容上差别很大，下面给出几个例子介绍常遇到的接地要求和方法。

①供电系统地：在很多企业，特别是电厂、冶炼厂等，其厂区内有一个很大的地线网，而通常供电系统的地是与地线网连在一起的。有的厂家强调计算机系统的所有接地必须和供电系统地以及其它（如避雷地）严格分开，而且之间至少应保持15m以上的距离。为了彻底防止供电系统地的影响，建议供电线线路用隔离变压器隔开。这对那些电力负荷很重，而且负荷经常启停的单位是应注意的。从抑制干扰的角度来看，将电力系统地和计算机系统的所有地分开是很有好处的，因为一般电力系统的地线是不太干净的。但从工程角度来看，在有些场合下单设计算机系统地并保证其与供电系统地隔开一定距离是很困难的，这时可以考虑能否将计算机系统的地和供电地共用一个，这要考虑几个因素：

   ·供电系统地上是否干扰很大，如大电流设备启停是否频繁，对地产生的干扰是否大；

   ·供电系统地的接地电阻是否足够小，而且整个地网各个部分的电位差是否很小，即地网的各部分之间是否阻值很小（＜1W）

   ·DCS的抗干扰能力以及所用到的传输信号的抗干扰能力，例如有无小信号(电偶，热电阻）的直接传输等。

②所有计算机接线涉及到的接地采用一点接地方式，在这一点上，也有很多争议。有的厂家系统提出几个地：逻辑地、屏蔽地（又叫模拟地）、信号地、保护地分别自己接地在地上打接地装置，而大部分系统则指出各种地在机柜内部自己分别接地，汇于一点，然后用较粗的导体（铜）将各汇地点朕起来，接到一个公共的接地体上。这里有几点需要注意：

   DCS本身是由多台设备组成的，除了控制站以外，还包括很多外设，而且数据也不止一台，这就涉及到了多台设备，多种接地的问题。此外，一般的DCS的供电是各站（控制站，操作站等)用专门一条线单独供电，即彼此之间不相互供电。图3．4．14是一种常用的多站接地图。

   保护接地：DCS的所有设备均有一个保护地，该保护一般在机柜和其它设备设计加工时就已在内部接好，有的系统中已将该保护地在内部同电源进线的保护地（三芯插头的中间头)连在一起，有的不允许将保护地同该线相连，用户一定要仔细阅读厂家提供的接地安装说明书，不管哪种方式，CG必须将一台设备（控制站、操作员站等）上所有的外设或系统的CG连在一起，然后用较粗的绝缘铜导线将各站的CG连在一起，最后从一点上与大地接地系统相连。还有一点值得提醒的是，DCS的所有外设必须从一条供电线上供电，而且一台设备（如操作员站位所连接的所有外设和主机系统（CRT、打印机、拷贝机主机系统）的电源必须从设备的供电分配器上取电，而不允许从其它地方取电，否则可能会烧坏接口甚至设备，对于不得不用长线连接的场合，或用较粗导线提供供电，或采取通信隔离措施。

   各站的CG在连接时可以采用幅射连接法，也可以采用串行接法。电源逻辑地（P）如图 3．4．14所示。首先，各站内的逻辑地必须位于一点PG，然后，粗绝缘导线以辐射状接到一点上，然后接到大地接地线上。在有些系统中，所有的输入，输出均是隔离的，这样其内部逻辑地就是一个独立的单元，与其它部分没有电器连接，这种系统中往往不需要PG接地，而是保持内部浮空。所以，用户在设计和施工接地系统时，一定要仔细阅读产品的技术要求和接地要求。

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   ·模拟地（AG），模拟地（又叫屏蔽地）是所有的接地中要求最高的一种。几乎所有的系统都提出AG一点接地，而且接地电阻小于IQ。 DCS设计和制造中，在机柜内部都安置了AG汇流排或其它设施。用户在接线时将屏蔽线分别接到AG汇流排上，在机柜底部，用绝缘的铜辫连到一点，然后将各机柜的汇流点再用绝缘的铜辫或铜条以辐射状连到接地点。大多数的DCS要求，不仅各机柜AG对地电阻＜I欧姆，而且各机柜之间的电阻也要＜1欧姆。

   ·信号地的处理：原则上不允许各变送器和其它的传感器在现场端接地，而都应将其负端在计算机端子处一点接地。但在有些场合，现场端必须接地，这时，必须注意原信号的输入端子（上双端）绝对不许和计算机的接地线有任何电气连接，而计算机在处理这类信号时，必须在前端采用有效的隔离措施。

   ·安全栅的接地：我们回过头来再看图3．4.13所示的安全栅线路图。从图中可以看出有三个接地点：B，E，D，通常B和E两点都在计算机这一侧。可以连在一起，形成一点接地。而D点是变送器外壳在现场的接地，若现场和控制室两接地点间有电位差存在，那么， D点和E点的电位就不同了。假设我们以E作为参考点，假定是D点出现10V的电势，此时，A点和E点的电位仍为24V，那么A和D间就可能有34V的电位差了，己超过安全极限电位差，但齐纳管不会被击穿，因为A和E间的电位差没变，因而起不到保护作用。这时如果不小心现场的信号线碰到外壳上，就可能引起火花，可能会点燃周围的可燃性气体，这样的系统也就不具备本安性能了。所以，在涉及到安全栅的接地系统设计与实施时，一定要保证D点和B（E）点的电位近似相等。在具体实践中可以用以下方法解决此问题：用一根较粗的导线将D点与B点连接起来，来保证D点与B点的电位比较接近。另一种就是利用统一的接地网，将它们分别接到接地网上，这样，如果接地网的本身电阻很少，再用较好的连接，也能保证D点和B点的电位近似相等。但注意，此接地一定不要与上面几种接地发生冲突。

   以上讨论了几种接地的方法和注意事项。在不同的系统中，对这几种接地的组态要求不同，但大多数系统对AG的接地电阻一般要求I欧姆以下，而安全栅的接地电阻应＜4欧姆，最好 < 1欧姆，PG和CG的接地电阻应小于4欧姆。

（3）接地方法

   一般工控机系统（包括自动化仪表）的接地系统，由接地线接地汇流排、公用连接板、接地体等几部分组成。

通天雷神

智能建筑的接地技术

北京建筑工程学院 王 佳

摘 要 智能建筑中安装了大量的电子设备，它们分属于不同的子系统，其工作的频率、抗干扰能力和功能都不尽相同，对接一的要求也不同。文章对智能建筑的接地技术进行了较为详尽的论述和分析，对强电和弱电的接地方式提出了适当的建议。

关键词 接地 电子设备 电磁兼容

　　随着经济的快速发展，大量的智能建筑拔地而起，其内部包含大量的电子设备，如通讯自动化系统、大楼设备自动化系统、办公自动化系统以及电梯控制系统、保安监控系统、消防及火灾报警系统、卫星电视系统等。这些设备的耐压等级低、抗干扰性能差，因此在智能建筑的设计施工中，不但要重视智能建筑的性能指标和设备的先进性，更应注意其接地技术的应用。接地对于智能建筑中设备的安全运行和数据的可靠传输具有重要影响，并且是抑制电磁干扰、提高电子设备电磁兼容性的重要手段之一。如果接地不好，轻则会造成设备不能有效传输数据，降低智能建筑设施的可靠性；重则会损坏设备的部件，甚至导致设备瘫痪并危及人员的安全。

1 智能建筑的接地概念综述
　　电子设备中的许多地方需要接地，不同的接地有不同的目的和特点，不同类型的电子设备对接地也有不同的要求。电子设备中的"地"通常有两种含义：一种?quot;大地"，另一种是"系统基准地"。接地是指在系统的某个选定点与某个电位基准面之间建立低电阻的导电通路。接地的目的一是为了安全，二是为信号电压提供一个稳定的零电位参考点。由于智能建筑中安装有多个子系统，各个子系统对接地有不同的要求，因此接地的作用可分不功能性接地和保护性接地。功能性接地包括交流工作接地、直流接地和屏蔽接地，保证电气设备正常运行或电气系统低噪声接地等；保护性接地即是保护接地、防雷接地和防静电接地，防止人、畜或设备因电击而造成伤亡或损坏。

　　有关智能建筑的接地，在GB/T50315-2000《智能建筑设计标准》中有下面三条规定：
（1）应采用总等电位联结，各楼层的智能化系统设备机房、楼层弱电间、楼层配电间等的接地应采用局部等电位联结。接地极当采用联合接地体时，接地电阻不应大于1Ω；当采用单独接地体时，接地电阻不应大于4Ω；
（2）智能化系统设备的供电系统应采取过压保护等保护措施；
（3）在智能化系统设备和电气设备的选择及线路敷设时还应考虑电磁兼容问题。

2 智能建筑的接地形式
2.1 工作接地
　　电力系统由于运行和安全的需要，常将变压器中性点（N线）接地的方式称为工作接地。其主要作用是保持系统电位的稳定性，减轻配电网一相故障和高压窜入低压等过电压的危险。并且当一相接地后，接地电流较大（接近单相短路），保护装置能迅速动作，断开故障点。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，这对于低压系统很有意义，可以方便使用单相电源。

2.2 直流接地（逻辑及其它模拟信号系统的接地）
　　电子设备的直流接地有单点接地、多点接地和浮地。单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都直接接到这一点上；多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上（即设备的金属底板）；浮地是指设备地线系统在电气上与大地相绝缘，以减少由于地电流引起的电磁干扰。智能建筑的接地系统不宜采用浮地，它必须有稳定的参考电位，若浮接则易受电磁场的杂讯干扰，使系统发生误动作。一般浮接地，只适用于由蓄电池供电的小电子系统。

　　直流接地宜采用单电接地，原因是信号接地未构成回路，不易受电磁干扰，并能消除静电和电场干扰。但当信号频率很高而接地引线很长时，由于寄生电容的存在，会使各个信号接地的电位产生差异，因此当信号频率在10MHz以上时，应采用多点接地。在一幢智能化楼宇内，包含大量的计算机、通讯设备和带有电脑的大楼自动化设备。这些电子设备进行输入信息、传输信息、转换能量、放大信号、逻辑动作和输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行，且设备之间常需要通过网络进行工作。因此为了使其准确性高，稳定性好，除了需要一个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。通常可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接，严禁与N线连接。

2.3 保护接地
　　保护接地就是将设备正常运行时不带电的金属外壳（或构架）和接地装置之间作良好的电气连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，用PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。如果不作保护接地，当电气设备其中一相的绝缘破损，产生漏电而使金属外壳带上相电压时，人一接触就引发触电事故。实行保护接地后，设备的金属外壳和大地已有良好的连接。如果发生漏电，只要接地电阻符合规定的要求，接地就能成为保障人身安全、防止触电事故发生的有效措施。

2.4 防雷接地
　　为把雷电流迅速导人大地，以雷害为目的的接地叫作防雷接地。智能建筑内有大量的电子设备（如通信自动化系统、火灾报警及消防联动控制系统、楼宇自动化系统、保安监控系统、办公自动化系统及闭路电视系统等）以及与之相对应的布线系统。大楼的各层顶板、底板、侧墙、吊顶内几乎被各种布线布满。这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低、防干扰要求高、最怕受到雷击的部分。不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此对智能建筑的防雷接地设计必须严密、可靠。智能建筑的所有功能接地必须以防雷接地系统为基础，并建立严密、完整的防雷结构。

　　智能建筑多属于一级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用25mm×4mm镀挣扁钢在屋顶组成≤10mm的网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，与大楼柱头钢筋作电气连接，引下线利用中钢筋、圈梁钢筋、楼层钢筋与防雷系统连接，外墙面所有金属构件也应以防雷系统连接、柱头钢筋与接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏楼内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。

　　各种防雷接地装置的工频接地电阻，一般应根据落雷时的反击条件来确定。防雷装置如与电气设备的工作接地合用一个总的接地网时，接地电阻应符合其最小值要求。这是为防雷电设置的接地保护装置。防雷装置最广泛使用的是避雷针和避雷器。避雷针通过铁塔或建筑物钢筋人地，避雷器则通过专用地线入地。

　　在智能建筑中，有些系统要求将强弱电设备分开接地，但因受环境因素制约无法解决，其接地电阻很难达到要求，近几年采用LRCR防腐降剂及其优化接地设计技术以及悬浮接地技术，使系统在雷击时能达到均压（等电位），并利于有效地将雷电流导人大地。特别是在等电位联结点上，尽可能解决雷击暂态电流通过各种路径耦合，对电子信息系统形成干扰或产生过电压，造成设备的损坏等问题。

2.5 屏蔽接地
　　将电缆屏蔽或金属外皮接地达到电磁适应性要求的接地称为屏蔽接地。在智能建筑内，电磁兼容设计是非常重要的，为了避免所用设备的机能障碍，避免出现设备损坏，构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象，或者是因为电容电感的电效应。其主要来源是超高电压、大功率辐射电磁场、自然雷击和静电放电。这些现象会对用来发送或接收很高传输频率的设备产生很大干扰。因此对这些设备及其布线必须采取保护措施，免受来自各种方面的干扰。通常，单点接地和多点接地的概念同样适用于电缆屏蔽体的接地。接地点的选择会影响屏蔽电缆抑制干扰的能力，正确的接地可将设备外壳与PE线连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。

2.6 防静电接地
　　静电是一种物理现象，常言道摩擦起电，而固有电阻率越大的物体积量的静电就越多，静电场越高，且危害越大。静电会损害计算机设备，使存储的数据丢失，程宁紊乱，甚至使自动化设备出现误操作。故防止和消除静电也是智能建筑安全防护的重要内容。将带静电物体或有可能产生静电的物体（非绝缘体）通过导静电体与大地构成电气回路的接地叫防静电接地。防静电接地要求在洁静干燥环境中，所有设备外壳及室内（包括地坪）设施必须均与PE线多点可靠连接。

3 智能建筑的电源系统
　　智能建筑的电源系统宜采用TN－S系统，即三根相线A、B、C、一根中性线N及一根保护线PE，又称为三相五线制。TN－S系统的特点是中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线N仅在变压器处接地，进入大楼后不作重复接地；用电设备的外露可导电部分安到PE线上，PE线从文变压器的源头引出后，进入建筑需作重复接地，50m重复接地一次。因此，中性线N是带电的，而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位．并且在正常用电过程中PE线上无电流通过，设备的外露可导电部分也不呈现对地电压，避免由于负荷电流或三相不平衡电流造成设备金属外壳电位升高而引起人员触电的危险。若将N线与PE线混接，或进行N线的重复接地，就把TN－S系统变成了TN－C系统，这样在正常工作时，由于荧光灯、可控硅等设备的作用，会使系统中存在一个难以消除的高次谐波干扰源，造成中性点电位不稳定漂移，对计算机网络和电子设备造成干扰；故国际上对PE线的标记有严格的规定，要求用黄绿相间的导线敷设，避免N线、PE线混接产生隐患。

4 结束语
　　接地系统的好坏是影响整个智能建筑正常工作的先决条件。一般说来，接地电阻是越小越好。通常单独的交流保护接地、防雷接地的接地电阻值应不大于4 Ω，弱电设备直流接地的电阻值应不大于2Ω，屏蔽接地的电阻值一般为300Ω，防静电接地的电阻值要求不大于100Ω。为维持同一电位，大楼的电力变压器接地极与防雷接地共用同一接地网。并且，根据对现场的地杂散电流的背景评估，以及电子设备的敏感度和干扰容忍度，可将直流接地与之相连接或分离，若所有系统的接地极完全连接在一个地网上，称为"共地式"（CGE），如图1所示。

　　若杂散电流的背景很高，电子设备的EMC较差，则电子设备的接地极必须与电力和防雷的接地极相分离，称为"分离式"接地极（DGE），如图2所示。这种情况要求两者相距在10m以上，接地电阻不大于10，若距离不足，可采用隔离接地极或加装SPD。

　　通常情况下，统一接地系统可利用大楼的桩基钢筋，并用40mm×4mm镀锌扁钢将其连成一体，作为自然接地体。根据规范，该系统与防雷接地或采用化学降阻法，使接地电阻应≤1Ω。若达不到要求，必须增加人工接地或采用化学降阻法，使接地电阻≤1Ω。在变配电所内设置总等电位铜排，该铜排一端通过构造柱或底板上的钢筋与统一接地体连接，另一端通过不同的连接端子分别与交流工作接地系统中的中性线连接，与需要做安全保护接地的各设备连接，与防雷系统连接，与需做直流接地的电子设备的绝缘铜芯接地线连接。在智能大厦中，因为系统采用计算机参与管理或以计算机作为工具，所以其接地系统宜采用单点接地并宜采取等电位措施。

摘自《电气&智能建筑》2002年6月

通天雷神

对零线的误解和说明

大多数办公室都是单相三线电源，零线是其中的一根线。许多电源保护设备广告为这根线增加了“特殊”的功能。它们常常错误地说明零线的作用和它在电器设备中的使用方法。
三线系统的特点

办公室墙上的电源插座引出了三个接线孔，分别是“火线”、“零线”和“地线”。所有的办公设备只要火线和零线都能工作了，地线
设备裸露的金属部件上。建筑物所有的插座地线都是相连的，统一接到下水管道上。线路图见图1:
　
[img]http://www.seeus.com.cn/word/tech-25.jpg[/ing]

对于设备而言，火线零线是可以互换的。它们都是电源传输线。为了安全起见，其中有根线要接地。区分这两根线的唯一办法是看哪根线接地(零线)。用户经常见到的三相系统有五根线：三根火线，一根零线，一根地线，一般三孔插座用到的只是三根火线中的一根。在北美，小型机通常都用208伏三线系统，即两根火线、一根地线(没有零线)，这种情形下，两根火线是电源传输线。在欧洲，三孔插座是对称的，这样改变一下头插接方向就交换火线和零线。

误解

误解：计算机工作要求有“清洁”的零线

许多计算机工作甚至不要零线！IBM AS/400,SUN Server 服务器以及其它一些高性能的小型机不需零线，只要两根火线供电。欧洲插座大多有零线，但插头设计得只要旋转改变其插入方向，火线和地线就能被交换，而计算机运行与哪根线是零线，哪根是火线无关。

“ED与Ing”

在北美，许多对地概念的混乱来源于美国国家电气规则。在这个规则中，当零线称为“Gounded”导线时，地线称之为“Grounding”。“ing”和“ed ”的不同，使人们经常发生误解。地“ing”线问题导致了主要的错误，例如系统间地线噪声， 被认为是被接地“ed”线造成的。使用户购买了不能解决这个问题的电源保护设备来防止这个问题。

这个错误最常见的例子是购买隔离变压器来解决电线环或系统间地线噪声的问题。由于需要直接通过
" ing"线,故隔离变压器决对不能解决这个问题。隔离变压器通常提供“隔离地”。他们实际隔离零或地“ed”线。对解决重要的电源问题并没有甚么好处。

误解：有些计算机把零线用作逻辑参考点

所有的安全部门如UL、TUV不允许有这种连接。 事实上规则声明逻参考点和火线或零线的距离至少要有1/2cm，不能有任何电路上的连接。

误解：计算机对待零线和火线是不同的

国际办公产品安全规则(包括IEC950和 UI1950)
禁止对零线和火线采取不同的处理措施。只要看看计算机原理图就知道电源火线和地线以同样的方式连接到同一电路中，并且是可互换的。在欧洲不人有这种误解，因为很显然欧洲的插头是可正向又可逆向插的。

误解：隔离变压器能消除地线问题或地线环

国际办公产品安全规则(包括IEC950和 UI1950)要求隔离变压器用来隔离火线和零线；地线不经隔离变压器直接通过。因为计算机电路(包括数据通讯电路)是和地线而不是零线相连，所以隔离变压器、任何电源调节器或带隔离变压器的UPS 对解决地线问题毫无作用。

误解：零线噪声会耦和到计算机电路中

国际办公产品规则(包括IEC950和 UI1950) 禁止电源线和计算机电路之间有任何有意的耦和电路。但通过电磁埸可能会有无意识地耦和，如射频干扰。它对于零线和火线的耦和是不一样的。这种耦和能起作用的频率的波长必须相当或小于计算机或网络的实际尺寸，频率为几十MHz以上。可用射频共模滤波器滤去这种干扰。

误解：专用线是为了解决零线问题

留专用线与零线无关。留专用线最重要的目的是为了保证其它负载不分享当前负载的电源线，如果别的负载也接上的话，就会加大电路电流，使当前饼载电压下降。专用线可避免其它负载的接入造成被保护设备供是不足的问题。

其次，专用线保证了其它负载不分享当前负载的地线。其它负载如果接上的话，它可能会带来地线噪声，产生地线压差，使当前负载地线电压于配电盘处不一致。这个问题称为系统间地线噪声，它能使数据通讯混乱，甚至损坏用户设备。专用线能防止带来系统间地线噪声。

三线系统的由来

其目的就是确保使用者在同时接触到两个设备裸露的金属表面时不会受到电击。当两个裸露的金属表面具有不同的电压时会引起电击危害。最常见类型的电击危害发生在当火线或连接到火线的电路偶然与某一设备裸露的金属部件相接触的时候，电源通过电流的形式流动，它必须通过设备后回电源，因此可以方便地认为到负载的一条线为“进线”另一条为“出线”。这一简单的形式是适合于直流系统的，但它不适合于交流系统。因为交流电源的电流是以每秒50或60次的频率不断变换方向的。从设备或电源的角度来看，进线和同线是不断相互交换的，实际上没有设备能说出其哪一条是进线，哪一条是出线，很容易证明对任何一个交流设备的两根线能够相互交换而不会影响其功能。实际上不象北美，在欧洲设备的插头可以按任何方式插入( 在北美三线插座是不对称的接地插头使它不可能变换两个电源线的接线)这种不对称实际上似乎可以区分交流电源线标记为“火线”和“零线”命名一根交流电源线为零线的理由国因为它直接与开关板上的建筑物接地连接器相连，因为它是直接与接地线(第三线)相连。那么从本质上说，墙壁上的插座三线中的两线实际为接地线。一个用于电源的工作线，而另一个仅连接于裸露的金属部件或管路，火线的命名是因为它是危险的。

零线接地与电气设备操作无关，而是为了安全的需要。为了减少电击的机会，如果裸露的金属部件偶然与带电体或电路相连接时提供一种自动切断电路的方式是重要的。这一任务是使用一灵敏机构通过三线系统来完成的。每个电路是通过断路器来保护的，断路器的用途是防止建筑物电源线上由于超负荷使用而引起过热。然而在三线系统中断路器提供了另一种重要的安全功能，火线或电路偶然与一个设备的裸露的金属部件相连接，那么就会存在电击危害。然而，如果裸露的被连接到接地线上，那么火线就变成与地线相连，这不会引起任何不正常的事情发生，只是事实上第二根电源线在断路器板上也与接地线相连。因此对于这一安全性危害，接地线实质上作为一个负载而连接到电源中，低电阻的接地线使得它偶然作为负载连接时通过很大的电流，该电流又过来影响断路器，使得火线脱扣。因此三线系统是变换安全性危害为一个过电流状态的方式来工作的，使得安全性危害通过断路器来解除。该断路器用作过电流保护器和电击危害保护器来使用。误解：隔离变压器起到和专用线相同的功能。

误解：隔离变压器和专用线的作用一样

隔离变压器并不调节输入线，所以它没有专用线的重要功能：安全规则也禁止隔离变压器干扰地线，所以它对系统间地线噪声无能为力，这也与专用线不同。隔离变压器有电涌抑功能，而专用线没有；隔离变压器还能消除零线和地线间的噪声，而专用线不能，因为这些干扰不是由其它负载引起，而是设频干扰产生的所以，隔离变压器和专用线的作用不一样。

误解：共模噪声属接地问题

共模噪声是电源传输线和地线之间的噪声，不要求要有零线(
很多计算机根本不需要零线)地线问题只是当两个独立的设备通过数据线互连起来时才会产生。
“地线问题”的正确术语是“系统间地线噪声”共模噪声和系统间地噪声是两个不相干的现象，它们对设备的影响也完全不同，它们是有不同的电源保护设备引起的(
参考APC技术要点T14了解共模噪声的细节)。

＊什么是专用线？专用线是一种从断路器配电板到重要负载上并且与其它任何负载不相连的电源线。通常一个断路器控制多插座。用专用线一个单独的断路器且仅控制一个用来连接被保护负载的插座。

专用线有三重优点：
第一被保护的负载免受在同一个电路中其它负载引起的输入电压变化的影响。这种电压变化可能是由线路中降落引起的。该电压降落是由于就近赠载的变化造成的。这些电压变化可以通过使用专用线来避免。因为邻近负载不再分享同一根线路。

第二被保护负载不受接地线上的电压变化影响，其可能由来至邻近负载注入的接地干扰引起的。这样就降低了交互系统的接地干扰。

第三被保护负载免受电势危害，它是由另一个负载的故障造成主断路器跳闸而引起的，因为专用线没有其它负载使用同一个断路器。

专用线可以在任何时候安装，电工简单地在断路器配电板上安装一个新的断路器，然后放两条新线到一个新的或已有的插座的两端。当使用UPS带动重要的负载时， 专用线电压调节和断路器的脱扣阻止性能不必重复。专用线在降低交互系统接地干扰的优点不能通过UPS 或者任何其它的电源调节设备来完成。只有适当地连接计算机设备能够补偿交互系统接地干扰的问题( 见APV技术说明＃T８)。

北美的专门规定：

如果对设备的操作来说，零线和火线是可以交换的，那么什么在北美电源插头的一个销微尺寸不同一其它的？是阻止两个插头插反吗？

问题庆很多场合找到：旋入白炽灯，其应用很久以前就标准化了。违反许多现代安全规章除了太普通失效。电源到灯泡的连接包括灯座罗口和在灯座底部的灯芯。为什么两插头中的插头尺寸不同的唯一理由是确保防止最危险的连接罗口总是连接到零线即安全线。所有现代两插头的应用和办公设备都设计成这样，以便它们能以两种方式插入并且恰好使用具有不同尺寸的标准插头。

开心鬼

你好:请问你这些都是从哪些网站转载的,有些图都没有
能不能把网址给我,谢谢!