通过隔离来保证接地质量

图4 主要由第三谐波组成的总中性电流

接地系统
大多数电气安装均采用TN-C 或 TN-C-S 接地系统，图5显示了这两种接地系统。“TN”是指中性线路在变压器处实现了接地（French terre）。字母“C”表示通过一个导线而实现的PE和中性线路的组合使用，标记为“PEN”。PEN贯穿整个系统，直到一个分布点（即一个安装板）接近负载为止，其在此处被拆分为PE和直接连接到负载的独立中性导线。

图5 比TN-C-S系统(b)具有更高GPD的TN-C系统 (a)

虽然TN-C是一种较老式的接地系统，但是由于其成本低于需要更多PE导线的系统而重新得到人们的关注。然而，TN-C方法有一个最大的缺点。由于PE 和中性线路的拆分发生在一个负载的附近，因此本地PE连接处的电压包括了长中性导线线性阻抗RL-N两端的大压降。这些压降都是由非线性负载高中性电流引起的。因此，TN-C系统有可能会导致数十V远程接地间的大GPD。

TN-C-S 系统通过开启配电板中一个额外的 PE 导线来降低 GPD。此外，系统的中性和PE导线的星形连接有一个二次接地，从而降低了该点处的等电位并抵消了源线路阻抗RLS两端 PEN 处的额外大压降。

按照《美国国家电气规范(NEC)》的规定，PE导线在正常运行时应该是没有电流的。但是，大多数非线性负载都会将较低毫安的电流泄漏到PE导线中。虽然这一泄漏的电流量对一个电路而言非常小，但是当数百个电路都向同一条线路上泄漏电流时，这一电流会很轻松地达到几安培。

尽管与中性电流相比可以忽略不计，但由于PE导线线路阻抗两端的压降，泄漏电流确实会在远程接地位置间产生压差。这些GPD都在几毫安范围甚至更低，因此大大低于TN-C系统中的电流。

就仅限于一个本地电源供电的电路而言，GPD不会导致什么问题。在设计两个远程电路间的通信链路时（即现场总线-收发器站），GPD就变得引人关注了，这两个远程电路间的通信链路由不同的电源供电。

设计远程数据链路
在设计远程数据链路时，设计人员必须要假设GPD的存在。这些电压作为共模噪声Vn添加到发送器输出。即使总迭加信号在接收机的输入共模范围内，将本地接地作为返回电流的可靠路径也是很危险的（见图6）。这也同样适用于“上乘的”RS485收发器，如TI的SN65HVD2x产品系列，其输入共模范围介于－20～+25V之间。

图6 设计缺陷

电气安装（即定期维护期间）的任何修改都超出了设计人员控制范围。该修改会在一定程度上增加GPD，从而会超出接收机的输入共模范围。因此，目前工作很出色的数据链路可能会在将来某个时间停止工作。

但也不建议通过一条接地线将远程接地直接连接在一起来去除GPD。切记，电气安装是一个高度复杂的电阻网络，该电阻网络由多个交叉连接线和多相位系统、不同的线缆长度以及各种接地电极路径导致的电阻组成（见图7）。

图7 接地路径阻抗复杂性实例