通過隔離來保證接地質量

圖4 主要由第三諧波組成的總中性電流

接地系統
大多數電氣安裝均采用TN-C 或 TN-C-S 接地系統，圖5顯示了這兩種接地系統?！癟N”是指中性線路在變壓器處實現了接地（French terre）。字母“C”表示通過一個導線而實現的PE和中性線路的組合使用，標記為“PEN”。PEN貫穿整個系統，直到一個分布點（即一個安裝板）接近負載為止，其在此處被拆分為PE和直接連接到負載的獨立中性導線。

圖5 比TN-C-S系統(b)具有更高GPD的TN-C系統 (a)

雖然TN-C是一種較老式的接地系統，但是由于其成本低于需要更多PE導線的系統而重新得到人們的關注。然而，TN-C方法有一個最大的缺點。由于PE 和中性線路的拆分發生在一個負載的附近，因此本地PE連接處的電壓包括了長中性導線線性阻抗RL-N兩端的大壓降。這些壓降都是由非線性負載高中性電流引起的。因此，TN-C系統有可能會導致數十V遠程接地間的大GPD。

TN-C-S 系統通過開啟配電板中一個額外的 PE 導線來降低 GPD。此外，系統的中性和PE導線的星形連接有一個二次接地，從而降低了該點處的等電位并抵消了源線路阻抗RLS兩端 PEN 處的額外大壓降。

按照《美國國家電氣規范(NEC)》的規定，PE導線在正常運行時應該是沒有電流的。但是，大多數非線性負載都會將較低毫安的電流泄漏到PE導線中。雖然這一泄漏的電流量對一個電路而言非常小，但是當數百個電路都向同一條線路上泄漏電流時，這一電流會很輕松地達到幾安培。

盡管與中性電流相比可以忽略不計，但由于PE導線線路阻抗兩端的壓降，泄漏電流確實會在遠程接地位置間產生壓差。這些GPD都在幾毫安范圍甚至更低，因此大大低于TN-C系統中的電流。

就僅限于一個本地電源供電的電路而言，GPD不會導致什么問題。在設計兩個遠程電路間的通信鏈路時（即現場總線-收發器站），GPD就變得引人關注了，這兩個遠程電路間的通信鏈路由不同的電源供電。

設計遠程數據鏈路
在設計遠程數據鏈路時，設計人員必須要假設GPD的存在。這些電壓作為共模噪聲Vn添加到發送器輸出。即使總迭加信號在接收機的輸入共模范圍內，將本地接地作為返回電流的可靠路徑也是很危險的（見圖6）。這也同樣適用于“上乘的”RS485收發器，如TI的SN65HVD2x產品系列，其輸入共模范圍介于－20～+25V之間。

圖6 設計缺陷

電氣安裝（即定期維護期間）的任何修改都超出了設計人員控制范圍。該修改會在一定程度上增加GPD，從而會超出接收機的輸入共模范圍。因此，目前工作很出色的數據鏈路可能會在將來某個時間停止工作。

但也不建議通過一條接地線將遠程接地直接連接在一起來去除GPD。切記，電氣安裝是一個高度復雜的電阻網絡，該電阻網絡由多個交叉連接線和多相位系統、不同的線纜長度以及各種接地電極路徑導致的電阻組成（見圖7）。

圖7 接地路徑阻抗復雜性實例