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請勿迷信(接地電阻愈低愈好)

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文章來自機電現場技術2003/08月份第7集 p109頁 顏世雄/國立成功大學電機系

摘要
首先舉飛機對大地的接地電阻是無限大,航空母艦的接電阻是0,而兩者上的電機、電子、資訊、通訊設備及人員的安全都不會有問題。因此如大樓等的接地電阻既不是無限大,亦不是等於零的接地電阻怎麼會有問題?問題是出現在有沒有形成「等電位」?而巳。

各種設備如果與大樓的鋼架等維持同電位,則整座大樓可相當於一架空中飛的飛機,或海上的大輪船,大樓內的電機、電子設備的穩定性以及安全都應不會有問題。稚可能出現電位差處,例如電源線、通信線則需要以過電壓保護器保護。

一、前言
        幾年前筆者寫了三頁的短文一篇,題目是有關「接地以後那裡不安全?」,某刊物審稿專家教授要求修改內容,筆者堅持隻字不改,結果是沒有機會見天日而夭折。最近亦寫了一篇「接地線裡的電流」投稿台電工程月刊,雖然現在尚在「審稿」中,不知能否過關刊出不詳。但可以說這些違反大家都為「對」的文章很難獲得刊出。

目前「常識」是大家都認為「接地電阻愈低愈好」的時代,要寫一篇稱這是「迷信」的文章實在不容易,說不定還是會夭折掉,但如大家對此觀念有認同之後,筆者還要繼續努力舉實例寫一篇「接地電阻愈低愈糟糕!」的,大家都認為是「歪理」的文書。

幾年前,某一家ic加工廠因為不良率太高,經美、日等客戶的檢討的結果認為生產過程中的「靜電」所造成。一提到靜電,當然大家公認的靜電對策是接地。工廠幹部認為既然靜電對策是接地,故必須作好接地,要作「好的接地」。當然所謂「好的接地」就是指「接地電阻愈低愈好」的如何加強降低接地電阻的接地。

筆者應現場工程師的邀請而到工廠看現錢後作口頭簡報,後來再提出書面報告表示該廠的靜電與「接地電阻低」無關。筆者的建議是「降低接地電阻沒有辦法消除ic產品上的靜電,因為此建議加強靜電消除器來處理降低」。「靜電消除器可以進口,亦可以輔國內製造廠再請適當單位認證確保安全」。現場王程師認為是「有道理」,但上級認為是「歪理」,而認為「接地電阻愈低愈好才是真理」。以致當然沒有拿到簡報費,連新台幣幾十圓的電聯車車資及寄報告的掛號費都沒有拿到。且至少包括寫報告亦花了數天時間。

筆者主編「機電現場技術」雜誌2003年六月份的主題「避雷針/接地」時發覺巳有作者提到此觀念,就是「接電電阻不是愈低愈好,正確的接地是如何來求等電位(筆者註:電力公司的接地除外)」。所以亦想插一腳補充說明供讀者深入瞭解。

二、「bround」「earth」
因為在本文裡會提到飛機、印刷電路板、ic等的接地(與大地無關),與建築物、輪船等的接地(與地球大地有關聯),因此在此稍為對「ground」與「earth」間的差異作說明。

早期習慣上提到「接地(中文、日文」,只考慮電力系統、電機設備的接地,其意義就是把導體以導線接到大地,所吏用的就是接地電極及引線,所考慮的是接地電阻應該在多少嫗姆以下,導線應該是多少m㎡以上,以及長度多少m等問題,而很少考慮到接地的意義以及其影響等問題。所以以往習慣上所常用「接地」,是外來語,不管英語、美語亦好,有人稱作「earth」,亦有人稱作「ground」。

如今,電子設備亦需要接地,印刷電路板、甚之積體電路裡亦需要「地」,而這些「地」差不多都是根本與「大地」無關的「地」,因此定義上似需要作某些修改。

以往電力工程人員為主的接地工作人員對「接地」的定義是指直接接到「真正的大地」之意,而以此便可解決安全問題。而今日「接地」所面臨時是電力系統使用大地,電子系統仍然要使用大地,甚至,避雷系統統亦是使用大地來洩放雷電流的,而連印刷電路板亦需要接地,這些「地」之間的關事項待解決、待恊調。但在此之前亦需要瞭解什麼叫做「earth」,什麼叫做「ground」。

參考美國的「1,2」,似都是使用「ground、grounding」在電力系統用「接地」。但其實在「1」(page 98)明白指出「兩者頗相似,故容易導致誤解(misconception),但並不相同」。指出飛行中的飛機機殼、太空船、都可能有「接地排」、grounding conductor(接地導體)等」。在鋼構建築的高樓上,鋼架等鋼件是參考接地(referenced ground),許許多多電機設備的參考點都可以出現在高樓地板,但與大地電位淡關。所以當下到地下樓、院子時,大地(earth)才真正成為參考接地。

即與大地有關的接地稱為「earth 」與大地無關者稱為「ground」則較容易區別。

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三、飛機與航空母艦的接地(earthing)電阻多少?
筆者在各種接地有關的演講、上課的場合常常會問聽眾、學員:
1 飛機上的各種電機、電子通訊、資訊等設備穩定不穩定?會不會出問題?
答:當然是「穩定」,且一定沒月問題。

2航空母艦上的各種電機、電子、通訊、資訊等設備穩定?會不會有問題?
答:穩定,且一定沒有問題。

3航空母艦的接地電阻多少歐姆?
答:因為浮在海水上,應該是很低,幾乎是零歐姆吧!

4筆者一定會繼續問「飛機的接地電阻多少歐姆」?
答:飛機沒有接地。

筆者會加以補充說明「飛機是有接地的,但接地電阻是無限大,有沒有錯。

問題、疑問來了。接地電阻零歐姆當然是好接地。飛機的接地電阻是無限大並沒有人否定亦是好接地。那麼中間的不高不低的接地鮮阻有什麼不好?為什麼接地電阻一定低才好?高到幾乎接近飛機的接地好不好呢?

其實以往筆者口頭頭常常講,但沒有勇氣白紙黑字寫成文章,怕違背大家所公認的「接地電阻低才是好接地」的觀念,而被接地工程的專家、學者們笑沒有水準、罵糊說八道。但最近看了一張圖面可以證明觀念並不是筆者的創造。此圖,即圖1很簡單,以筆者的不成熟電腦繪圖技術亦可以繪,但為了證明不是筆者的創意,國外早就有此觀念,而影印了。惟為了怕挨告盜印,所以作了一小部分修改。當然如果有需要,要加繪一艘接地電阻為零歐姆的航空母艦亦沒有因難。

只要是有等電位搭接(equi-potentialbonding),飛機(接地電阻是無限大)是ok
輪船(接地電阻是零歐姆)亦是ok,那麼此大樓亦作了等電位搭接,但雖接地電阻不是零歐姆或無限大,有何不對呢?

thyme:
重點不在電阻大小, 只要明白此"地"非彼"地"就是了,
只要將電位控制在電路的參考電位--零電位即是,
看來很多人把高中程度的知識都還給老師了,
講到這個, 又想罵我們世界無敵台灣第一天縱英明的政府了,
都幾年了, 簡單的三孔有接地的插座也不規範一下。

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四、接地的參考點、基準點在那裡?
現在一提「接地」,毫無問題大家都使用大地、地球為參考點、基準點,與大地、地球為接通則稱為接地,即所謂earthing(接地)。為什麼不找其它物體當作參考點、基準點呢?原因是吾人周邊恐怕找不到比地球更大的參考點基準點。

如果地球、木星、火星等星球間有什麼聯繫(以當然目前吾人的電學的觀念是找不到),則絕對輪不到地球作大哥,而一定是太陽,以太陽當作參考點、基準點。

同樣道理,在天空上飛的飛機,四周最大的物體堪稱老大哥有資格當參考點、基準點者只有飛機機體,所以機上的所有電的系統、設備都需要依靠機體,利用機體作grounding (接地),與地球間的聯繫只限於接地電阻無限大的接地線(即開路沒有連接)一條。當然飛機落地,由大哥需要馬上變成小弟,必須以機場大地為參考點、基準點。

規模比飛機大得多的鋼鐵結構,鋼架結構建築省可否拿來當作飛機的機體使用呢?只差在天空飛的飛機的接地(earthing)電阻是無限大而巳。或當作航空母艦艦體使用呢?只差在海上的航空母艦的接地(earthing)電阻是零歐姆。

在地面上的航空母艦,即鋼架結構建築物的接地電阻不是零歐姆,飛機的無限大都沒有問題,如圖1 所示的可能接地電阻值Re=100歐姆、10歐姆、1歐姆等有何不同?

dean:

--- 引述: "thyme" ---重點不在電阻大小, 只要明白此"地"非彼"地"就是了,
只要將電位控制在電路的參考電位--零電位即是,
看來很多人把高中程度的知識都還給老師了,
講到這個, 又想罵我們世界無敵台灣第一天縱英明的政府了,
都幾年了, 簡單的三孔有接地的插座也不規範一下。
--- 引用結尾 ---


呵呵~還有很多人連電源接地與訊號地都搞不清楚咧..
另外如果真如阿堂所轉述..筆者堅持隻字不改,那也難怪不會被刊登,因為錯字很多.(kidding).. ^^||

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