海洋气候环境下的电气设备可靠性设计
随着海洋经济的发展，人类越来越多的向沿海、海岛、海洋深蓝处开展经济活动。由此就涉及到相关的电气设备在海洋气候环境下的可靠性。
1、热带海洋环境对产品可靠性的挑战
热带海洋环境具有高温、高湿、高盐、强台风、强降雨、强雷暴的特征。这种 “三高三强”环境与常规环境条件下的关键特征环境应力参数有着很大的区别。
以某海域礁岛的气象环境统计资料为例。其年平均温度和相对湿度波动范围极小，像是一个天然的恒温恒湿箱。与相关的大气参数见下表。
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年平均气温 |
极端高温 |
极端低温 |
月平均≥25℃ |
月平均≥20℃ |
每日温差 |
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27.2℃ |
34.3℃ |
17.5℃ |
10个月 |
12个月 |
≤4℃ |
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年平均湿度 |
最大湿度 |
最小湿度 |
月平均湿度≥80%RH |
月平均湿度≥70%RH |
年降雨量 |
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82%RH |
100%RH |
47%RH |
10个月 |
12个月 |
1030~2860mm |
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最大风速 |
年平均风速 |
年日照时间 |
月日照时间 |
氯离子质量浓度 |
年辐射量/（MJ/m2） |
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36m/s |
4.5m/s |
2500~2900小时 |
150~280小时 |
0.3~1.5mg/m3 |
4664.13 |
这种恶劣环境将会严重侵蚀电器设备，导致绝缘强度下降、介电常数改变，发生击穿、短路和断路等问题，使设备故障率增加、可靠性降低。因此，处于热带海洋环境下的电气设备，必须具备抵御恶劣海洋大气环境侵蚀的能力，其“三防”性能是系统性的重要技术要求之一。
另外热带季风海洋性气候的雷电活动频繁。以海南岛为例，各市县的年均雷暴日数平均在130天左右，2010年-2020年期间统计平均每年发生雷电18.84万次，属于强雷区域。雷电的电流幅值（是指一次雷击中监测到的峰值电流）可达10kA~100kA，甚至更高。雷电灾害造成的人员伤亡和经济损失在当地自然灾害中仅次于台风，已成为海岛破坏性最严重的气象灾害之一。
以下就热带海洋气候环境下电气设备“三防“问题和防雷及接地问题进行一些基本讨论。
2、三防问题机理及应对原则
2.1 潮湿
当空气相对湿度大于80%时，电气设备中的有机和无机材料构件由于受潮将增加重量、膨胀、变形，金属结构件腐蚀也会加速。如果绝缘材料选用及工艺处理不当，则绝缘阻抗会迅速下降，以致绝缘被击穿。为保证电气产品的可靠性，防潮湿设计显得特别重要。一般性处理原则包括：
⑴ 用喷涂、浸渍、灌封、憎水等工艺对重要器件进行防水处理。
⑵ 采用低潮敏等级的电子元器件和吸湿性较低的结构材料。
⑶ 对防潮要求高的器件采用局部密封结构。
⑷ 改善整机使用环境，如采用空调、安装加热去湿装置等。
⑸ 对电子线路板表面涂敷三防漆，避免潮气的侵入。
⑹ 对非经常使用的设备，应在电气机柜机箱内放置适量干燥剂，外套防尘罩。
2.2 盐雾
盐雾指悬浮在大气中的气溶液状的Na2O粒子。海风引起海面扰动和涨、落潮时，海水相互间的冲击和海浪拍击海岸，致使很多海浪粒子抛入空中，水分发蒸后，形成极小的盐粒，在大气团的平流和紊流交换作用下，在空气中散开来，并随风流动形成盐雾。盐雾与潮湿空气结合时，其中所含的直径很小的氯离子对金属保护膜有穿透作用。盐和水结合能使材料导电，使绝缘电阻降低，引起金属电蚀、化学腐蚀加速，使金属件与电镀件受到破坏。在盐雾环境中，各类端子搭接处腐蚀较为明显：铜-铜接头腐蚀比较轻；铝-铝接头的腐蚀就很严重；铜-铝接头处则明显可看出，铝接头侧通常会白色斑斑，并有烧伤的痕迹。如果不加以预防，会造成空气开关，隔离开关、接触器，变压器等设备的正常工作。一般性处理原则包括：
⑴ 采用密封结构
① 电气产品尽可能安装在室内，对于室外的电气产品，外壳应采用热镀锌板和不锈钢板。
② 电气机柜需要达到适应环境要求的IP防护等级，对于一些大功率的电气产品，可以采用水冷方式，避免因风道设计造成的防护等级降低的情况，使电气器件工作在一个密封的柜体中，减少盐雾的侵蚀。
⑵ 采用盐雾能力强的材料和工艺
①紧固件及其它配件，采用不锈钢材质。
②在电气设备安装时，可在导电端子搭接处接触面涂敷导电膏，这样可以有效的抗盐雾腐蚀。
③用硅胶绝缘子取代瓷绝缘子。在强电场作用下，瓷绝缘子上的沉积物被电离，形成导电性薄膜，产生电晕放电，使瓷绝缘子表面温度产生不均匀升高，从而导致绝缘子爆裂。而硅胶绝缘子具有体积小、重量轻、耐污性能好；不需零值测量；所需的爬电距离比瓷和玻璃绝缘子所需爬电距离平均少30％。
④关键的金属结构件，全部采用热镀锌板或不锈钢板，增强防盐雾腐蚀能力，提高机械使用寿命。
2.3 霉菌
霉菌在一定温度、湿度（一般温度在25℃~35℃，相对湿度在80%以上）的环境条件，繁殖生长迅速。霉菌在新陈代谢中能分泌出大量的酵素和有机酸，对材料进行分解反应或老化，影响材料的机械性能和外观。分泌物所含的弱酸会使电工仪表的金属细线腐蚀断裂，损坏电路功能。尤其在光学检测相关的仪器上长霉，会使玻璃的反射和透光性能明显下降，破坏光学性能。
特别是不抗霉菌的材料最容易被霉菌分解，并作为它的食物而直接被破坏，导致材料物理性能的明显恶化。在绝缘材料上生长的霉菌丝含有水分，水具有导电性，因而影响电子产品及材料的电气性能。有时菌丝层会越过绝缘材料形成电气回路，使绝缘材料的绝缘电阻明显降低。通电时容易造成短路，烧坏仪器。菌丝还可能改变等效电容，使设备的谐振电路不协调，可能给某些电气设备造成严重故障。
电气产品内部的元器件材质一般分为金属与非金属。金属在水、盐雾、霉菌的环境中会加快氧化腐蚀；非金属在阳光、氧、盐雾以及粉尘中也会加快腐蚀。因此，必须采取防止发生氧化反应的措施，防止环境因素对电气产品因机械性能的变化导致电性能发生变化并对其造成破坏。一般性处理原则包括：
⑴控制环境条件来抑制霉菌生长，例如采用防潮、通风、降温等措施。在机体内部较关键的位置使用防霉涂层和封装防霉剂。
⑵采用抗霉材料，如皮革含有天然有机物，极易受霉菌侵蚀。而无机矿物材料，则不易长霉。
⑵防霉包装，对内装物进行防潮，以降低包装容器内的相对湿度，并对包装材料进行防霉处理等。
3、三防设计
“三防”设计就是调查产品在贮存、运输和工作过程中可能遇到潮湿、盐雾、霉菌等环境影响因素，以便研究对策，采取有效措施，设计和制造耐环境应力的电气产品，提高产品的可靠性，这也是“三防”设计基本出发点。
“三防”设计在海洋气候环境下尤为重要，是海洋电气设备正常运行的重要保证。 “三防”设计首先应根据设备的使用具体环境确定产品的防护等级，并根据防护等级选择防护性能满足要求的防护体系，将其贯彻到整个系统/设备的设计之中。“三防”的工作应坚持预防为主的原则，在产品研制时，即从系统/设备的总体方案阶段介入，在进行系统/设备的功能和性能设计时同步开展电路设计、材料应用、结构设计和工艺技术等系统性的“三防”设计，并与可靠性、维修性、环境适应性、保障性和电磁兼容性设计相融合。
3.1 结构设计
结构设计方案中，应从结构形式、总体布局、连接方式、材料选择、工艺措施等方面综合考虑，并兼顾使用、维修及可能遇到的技术成熟度等优化结构方案。
电气设备的结构设计是否合理，对环境适应能力影响最大。大多数腐蚀问题都能通过合理的结构设计来避免。从潮湿、盐雾、霉菌对电子设备的作用机理看，三者引起的腐蚀都离不开湿度，有了足够湿度和适宜温度，才会产生和加速设备腐蚀。防潮是海洋大气环境中防腐蚀的核心关键问题。因此，必须在机柜环境控制中采取除湿技术。对于柜体内出现的凝露积水现象，通常要选择透湿度小的橡胶作为密封条并增加其厚度以保证密封效果；另一方面，在柜体内部放置细孔硅胶或分子筛吸湿剂，防止高温高湿环境中设备维护后，温度下降出现凝露现象。
3.2 紧固件设计与选用
紧固件应避免使用十字槽、内六角形螺钉，带头部的紧固件采用镦制加工方式，外螺纹采用液压加工方式。这些要求应在设计、工艺、采购文件中明确。低强度紧固件选用A4等级的022Cr17Ni12Mo2(316L)，采取钝化处理，表面为达克罗涂层；需选用800~1300MPa高强度紧固件时，应采取连续焊接替代，焊缝表面要采取10年以上长效防腐措施（参见ISO12944-2环境分类C5-M海洋腐蚀类型、ISO12944-5推荐的不同类型防腐环境、不同表面处理等级及不同使用寿命的涂层配套体系）；非标准紧固件、销轴按照上述原则进行设计和生产；垫圈、卡箍、开口销，材料选用022Cr17Ni12Mo2(316L) , 表面为达克罗涂层；弹簧垫圈按照QJ 2963.2-1997《专用弹簧垫圈 标准不锈钢弹簧垫圈》执行。
3.3 连接设计
异种金属面相互接触，按GJB/Z 25-1991《电子设备和设施的接地、搭接和屏蔽设计指南》的规定，选用电化偶相容的材料。在必须要把不允许接触的金属材料装配在一起时，应采取如下措施：在其中一种金属上镀允许与第二种金属相接触的金属镀层，或者两种金属镀以同一材质镀层；尽可能扩大阳极金属的表面积，缩小阴极金属表面积。
异种金属连接面之间涂保护层或垫入不吸水的非金属材料或涂敷密封胶；所有金属紧固件在进入异种金属之前，接触面均应涂敷密封胶；金属连接面的所有边缘应密封。
3.4 密封防腐设计
外露设备的装配部分应密封连接，缝隙处应采用密封胶。安装紧固件前，应在螺纹部位涂密封剂；钢结构缝隙圆弧过渡处涂密封胶；有密封要求的插件或装置，可在安装面的边框处加装密封条，可采用以硅橡胶为基材的O型圏或带胶密封条；密闭结构内部，应采取防潮防霉涂敷，设置防凝露排水装置，存放干燥剂、防霉剂。
3.5 电连接器选用
电连接器应选用防水密封尾罩，且焊点部位需用有机硅胶进行灌封；电连接器连接后，连接处缝隙采用硅橡胶、如GD414密封；需要经常插拔的电连接器应配有与壳体相同材质的保护盖。
3.6 电缆选用与灌封设计
应根据电缆的实际使用要求、敷设位置、贮存及工作环境，确定电缆绝缘、护套、编织层及结构，综合选择电缆型号规格；全部电缆应按条件最恶劣情况选择成型电缆。
电缆应对连接器焊点进行灌封。灌封高度应至少没过焊点，根据实际需要确定具体灌封高度；灌封材料应具有良好的耐环境能力，且物理和化学性能稳定。灌封材料应具有低的吸潮性、较好的抗紫外线能力；对于有尾罩的电连接器，灌封时推荐使用硅橡胶类材料，尾罩与电缆连接处采用带胶热缩套管进行密封处理；对于无尾罩的电连接器，灌封时应根据工作温度的差异选择不同的灌封胶。推荐使用聚氨酯类材料，如GF—1。高温(80℃以上)工作时推荐使用硅橡胶类材料,如GN—512。灌封时应根据电连接器的外形尺寸和电缆安装位置要求设计相应的灌封工装。
3.7金属镀覆层
按照QJ 450B—2005《金属镀覆层厚度系列与选择原则》中表4，选择金属镀覆层的类别和厚度。对于钢铁（不锈钢除外）材料，应采取镀镉（锌）钝化、镀锌镍合金、热渗锌、达克罗技术等措施；钢铁制品采用电镀锌、镉、锌镍合金等处理方法时，镀层厚度应为25μm~30μm；无孔、凹槽等结构简单、无精度要求的制品可以采用热渗锌的处理方式。有导电、导磁、防静电、耐磨、装饰等特殊要求的制品表面，应按照QJ 450B的要求选用合理的工艺。有耐磨要求的可采用镀硬铬方式，但必须保证镀铬层始终处于油脂环境中；具有防护装饰要求的铜及铜合金制件，采用镀锌镍合金、镀铬；具有可焊性要求的铜和铜合金制件，采用镀锡镍合金、锡铅合金；铜质印制板导热条（板）镀黑铬；印制板的插脚、焊盘及覆铜层必须按QJ 488A—1995《印制电路板电镀锡铅合金工艺技术要求》的规定镀锡铅合金。
3.8 化学覆盖层
按照QJ 450B中表4选择化学覆盖层的类别和厚度；精密件、焊接件、铆接件选用铝合金铬酸阳极氧化铬酸盐处理的方法；要求导电的零件选用铝合金化学导电氧化的方法；有润滑要求的钢铁制品可以采用化学氧化的处理方法，但此膜层不能单独作为防护层，必须在油脂中才能起作用；对于不便镀锌处理的钢铁制品，喷漆前应进行磷化处理。
3.9 有机涂敷层
印制板、分立元器件及整机采用涂敷“三防”漆或“三防”保护剂；与硅橡胶粘接及灌封的印制件涂敷两遍DBSF6101“三防”保护剂，或先涂敷聚氨酯清漆，然后涂敷DBSF6101 “三防”保护剂；其他印制件先涂敷聚氨酯清漆，再涂加防霉剂的聚氨酯清漆；镀银制品需涂敷GJB1300—1991《DJB—823固体膜保护剂》规定的DJB—823固体薄膜保护剂，以防止银层变色，涂敷工艺参照GJB 1385—1992《DJB—823固体薄膜保护剂涂敷工艺》执行；一般的铜和铜合金制品、非金属材料及其制品（包括尼龙和环氧树脂）表面应涂聚氨酯清漆。
3.10 焊接工艺
不允许在雨、雪天气下进行露天熔焊作业；暴露在室外的焊接件需采取连续焊，焊缝处应修平，无残留焊料、熔渣；阳极化后铝合金零件严禁在阳极化膜未去除前焊接；禁止使用对基体金属及焊料腐蚀性大的焊剂，不应在焊点处留有腐蚀性的焊剂及焊渣。
3.11 设备内部硬件设计选型及工艺
设备内部电子部分的环境适应性设计工作同样不可忽视。在前期设计阶段的器件选型，尤其是通用电路设计使用的板上连接器、拨码开关、继电器等无法灌封防护又对电气部分影响重大的器件，环境适应性不佳，必须重新进行器件优选；对带电池（组）的设备，必须考虑电池接触面的氧化问题引起接触电阻增大，导致长期使用后存在较大发热甚至烧毁风险；电池组的级联连接器的端头不应裸露，需要做密封防护，如做塑封预制，连接触点选用抗腐蚀材料，如镀金触点；继电器密封或者选用触点抗腐蚀性强的电磁继电器。其它存在电化学腐蚀失效机理的电子元器件，都建议要选型优化；
除了器件选型方面的问题，PCB的防护方案选择、涂覆材料的选择、涂覆工艺的执行和检验都需要充分考虑、合理设计工艺路线确保涂覆工艺落实到位。
3.12 过程控制要求
工艺人员应对设计人员提出的腐蚀控制设计要求、进行工艺审查签署，确认腐蚀控制措施的可实施性。在产品的生产、加工、涂覆、热处理、装配、调试等过程中，应对可能影响产品“三防”性能的特性、结构等，提出确认、检查和控制要求；对于有“三防”要求的产品的生产过程，尤其是相互接触的材料特性、表面处理（电镀、涂漆等）、工艺孔的处理、结构件安装方法等，在工艺设计上应该明确提出“三防”保证和质量控制措施；对于模块、继电器、接触器、旋转开关等类器件，装配完成后，应在保证器件散热、部件动作和触点功能的同时，明确“三防”保护和涂覆要求。
工艺设计中，应明确转运过程中的产品防护，并配置防护设施，不得损坏“三防”保护措施。生产、加工过程中，严格控制限用工艺，杜绝禁用工艺；应针对限用工艺限用原因采取措施，将限用工艺的使用纳入工艺规范或编制专用工艺规程，并经过评审和审批。对操作者进行培训，操作过程中严格执行。
在外协配套件及相关产品、元器件、原材料采购过程中，应对产品“三防”性能提出验收要求和保护措施，并通过有效的方法确保实施；售后服务过程中修复产品时，应明确“三防”要求并按规定进行质量控制，操作、检验人员应按照规定对“三防”措施进行落实、检查。
4、海上雷电的影响及防雷标准。
4.1 海上雷电活动的特点
剧烈的对流云(雷暴云)产生的放电现象称为雷电或闪电。雷电的危害主要包括直击雷的危害和感应雷的危害。
1）直击雷的危害
直击雷可能使海上设施比如石油天然气处理系统、含易燃易爆气体的放空设备等发生爆炸和火灾，或者导致电气设备、通信设备、仪表等弱电系统设备严重损坏。
1)热效应。遭受直击雷时，雷电流峰值可以高达几万~几十万安培，雷电流从雷击点注入被击物体，所产生的热量使被击物体产生很高的温升，造成被击物体损毁。
2)电动力效应。雷电流流过金属物体时，会在其周围产生电磁场，由于电磁感应作用可能导致一些金属构件发生扭曲，对具有金属构件的装置造成结构损毁。
2）雷电感应的危害
海上设施的电气及控制设备主要布置在封闭的钢制房间或箱体内，形成一个“法拉第笼”屏蔽体，但与其连接的室外天线、安装在高处的仪表、照明灯具等往往通过电缆与其连接，由于雷电感应效应，雷电流产生的瞬间电磁脉冲仍然会通过空间耦合对其造成破坏。主要破坏途径体现在雷电波沿通信天线、电力线缆、仪表等侵入到设备，雷电电磁脉冲在开口环路上感应出电动势，可能导致打火，损坏电气设备，对含有爆炸危险性气体的环境存在极大的爆炸和火灾风险。
4.2 现行海洋工程规范中的防雷要求
1）IEC 标准
IEC 61892 系列标准是海洋石油工程设计及施工中的常用标准，IEC 61892-6对直接损伤的雷电防护(直击雷)及间接损伤的雷电防护(雷电感应)做了详细的规定。
对直击雷防护，该标准明确从最高点至接地均通过跨界和焊接提供低阻通路的金属结构设施无需提供保护系统，金属桅杆或金属结构件应组成部分或全部保护系统;对于非金属结构设施或有足够数量的非金属设备的设施应提供保护系统。
船舶电气装置设计规范IEC60092-401 中也有类似的规定。
2） 美国石油学会(API)标准
美国石油学会标准API14F(海上固定和浮式石油生产设施电气系统的设计、安装和维护推荐做法)在海洋石油工程电气设计中应用广泛，但API14F本身并没有与海上设施的防雷做具体规定，而是引用了APIRP2003(静电、闪电及杂闪电流引起火花的防护的推荐做法)和NFPA780(美国雷电保护系统的安装标准)规范。
API RP 2003 明确规定接地良好的金属罐体、设备和结构可以作为雷电流的泄放通路;桅杆及其他突出物接地良好的钢制海船认为已可以防止直击雷的破坏;并强调应注意放空口的保护。
NFPA 780 规定对于船舶，桅杆、扶手吊艇架及悬臂梁等金属部件可作为接闪器使用，并推荐采用滚球法进行防雷设计与校核。
3）船级社标准
挪威船级社标准DNVOS-D201仅对非金属船舶及具有非金属桅杆的船舶要求配置雷电保护系统。
中国船级社《移动平台入籍规范》中规定:对于金属结构平台，其金属桅杆及构件和船体构成固有的对地低电阻通路，所以无需另设避雷系统。
4） 国内标准
1)海上固定平台安全规则/FPSO 安全规则海上固定平台安全规则和FPSO安全规则均未对防雷设计做具体规定，仅要求“应按所用规范、标准的要求确定平台上需要避雷的设施和处所，并采取有效的避雷措施”。
2) GB 50057建筑物防雷设计规范
GB 50057 为国家强制性标准，适用于国内所有新建、扩建及改建(构)筑物的防雷设计。
根据GB 50057规定，海洋设施应属于第一类防雷建(构)筑物。对于第一类防雷建(构)筑物的直击雷防护，应装设独立接闪杆或架空接闪线或网，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。当建筑物太高或其他原因难以装设独立的外部防雷装置时，可将接闪杆或接闪网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上。
5、海洋工程中雷电防护措施
海上或海岛设施的防雷是一个综合系统工程，外部和内部防雷设计应进行整体综合考虑。外部防雷主要是防直击雷，通过接闪器、引下线和接地装置，将强大的雷电流导入大地；内部防雷主要是防感应雷及雷电侵入波，设计中要综合考虑接地、屏蔽、等电位连接、电缆布线及浪涌保护器(SPD)的配置。
5.1 外部防雷设计
外部防雷装置主要包括接闪器、引下线和接地装置。
1)接闪器。海上石油设施往往孤立于海面上，周围很难设置独立的接闪器使整个设施处于其保护范围内，即使可以设置，经济上也不合理。此时可参考 GB 50057 标准4.2.4 节条文:“第一类防雷建筑物由于太高或其它原因，难以装设独立的外部防雷装置时，可将接闪杆或网格不大于 5 mX5m或6mx4m的接闪网或由二者混合组成的接闪器直接装在建筑物上”。
石油化工装置防雷设计规范GB50650中，也明确规定宜利用符合规定的生产设备的金属实体作为防直击雷的接闪器，对于海上石油设施，通常为钢制结构物，整体形成了固有的对地低电阻通路，无需另设避雷系统。但对于一些通信设备、冷放空口、航空障碍灯、布置在高处的仪表等，可能不在钢结构的保护范围之内，工程设计中应给予特别重视，根据需要设置专门的防雷装置。
2)引下线。陆地建筑物防雷的常规做法一般都专设引下线。海上石油设施一般为钢结构焊接型式，钢结构规格尺寸远远大于防雷引下线规格要求，可以利用钢结构作为引下线。
3)接地装置。海上石油设施普遍采用的固定式导管架平台或浮式结构，桩腿及结构浮体与海水接触良好，接地电阻很低，可认为是可靠的接地装置。
5.2 内部防雷设计
海上设施的内部防雷设计主要从等电位、屏蔽与合理布线、浪涌保护器的配置三个方面考虑。
1)等电位连接。海上石油设施通常为钢制结构物，钢结构主要采用焊接连接，整体形成固有的低电阻通路，本身即为一个等电位体，并且按照施工规范要求，设备外壳以及电缆铠装层等均要有效接地。
2)屏蔽与合理布线。海上石油设施电气及仪表控制系统的主要设备均布置在设备房间内，设备房间整体为钢制，理论上是一个完美的“法拉第笼”;海上石油设施的动力电缆一般均采用铠装电缆，铠装层有效接地，仪表控制电缆通常也均采用屏蔽电缆。这些设计对电磁屏蔽起到良好的效果,对雷电电磁脉冲也可起到良好的抑制效果。
3)浪涌保护器(SPD)的配置。浪涌保护器是一种限制瞬时过电压及分走尖峰电流的器件，对各种弱电系统提供安全防护。但从经济性考虑，也不可能为所有I/O和控制设备都配置浪涌保护器，工程设计中应对雷击风险进行识别，对关键设备及易受雷击的高风险设备配置浪涌保护器。
6、电气设备内硬件接地设计
上述防雷设计主要讨论了海上或海岛建筑物的外部和内部的防雷接地系统。下面简要讨论一下关于系统设备硬件电路的接地设计。
为了电气系统能够安全可靠地运行和人身、设备安全保护的需要，接地是一个极为重要的手段。接地的基本原理就是要建立电流的低阻抗通路。
按接地的作用不同可以分为两大类：保护性接地（比如：防雷接地、保护接地、防静电接地等）和功能性接地（比如：系统接地、逻辑接地、信号接地、数字地、模拟地、输入输出地、通讯接口隔离地、屏蔽接地等）在一个系统中，各种地线都存在电气上或是物理上的联系，不一定有明确的划分。在地系统中，有时一个“地”既要承担保护地，又承当防雷地的作用；或既承担工作地，又承担保护地的作用。
接地设计的好坏对于海洋环境下设备内部硬件电路的抗雷击引起的浪涌干扰以及电源/信号完整性、EMC性能至关重要。虽然系统设备的接地和单板接地最终往往都是接入大地，但是中间的接地路径以及组合情况分为：如单点接地、多点接地、浮地。
（1）单点接地适合小信号和模拟电路
在小信号和模拟电路中，mV的干扰就有可能会影响电路的性能，单点接地可以控制电流的路径，避免地环路的形成。
（2）多点接地适合高频电路设计
在高频电路中，引线电感和寄生电容都有可能破坏单点接地，反而构成大的接地阻抗和隐性的地环路。
在单点接地很难达到预期效果时，就需要采用多点接地。同一级电路的接地点应尽量靠近，以减小各接地点之间的阻抗，避免形成较大的地电位差。
一般在设备硬件电路上，模拟电路和数字电路共存，在设计中往往采用单点和多点混合接地的方式。在数字电路中采用多点接地或大面积接地方式；在模拟电路中，则采用单点接地。单板内部细分的各种信号地，在物理上尽量分开布局，可以单点连接，或直接连接，但是不要形成两点以上的多点连接，以免形成单板上的地环路。
浮地是指设备的系统地或信号地在电气上与大地（PGND）采取高阻抗连接的一种接地方式，其目的是将电路（或设备）与公共地、或可能引起环流的公共导线隔离开来。建议单板采用浮地设计。为了消除静电积累的影响，需要在设备和大地之间接一个1MΩ以上的大电阻泄放。同时在系统地和PGND之间预留1个1000pF以上的Y电容，根据实际EMC调试确定是否焊接，及容值大小。
7、结语
易瑞来在长达近20年的可靠性技术咨询服务中指导了诸多适应特殊环境（包括热带海岛、高原、高寒、矿井等）要求的产品可靠性设计和工艺设计，近年来，参与辅导了几十项重大的国产化装备包括特殊环境下的可靠应用研制开发工作，具有从前端设计到后端制造的丰富实战经验。广泛欢迎开展技术交流及项目合作。
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