DCS板卡维护的静电防护

周利君

摘要：简单介绍静电的基本知识、对于DCS板卡的危害以及维修过程中的预防措施，对板卡维护有一定的现实指导意义

关键词：DCS板卡；静电；静电防护

DCS板卡是核电数字化仪控系统的重要组成部分，是其实现数据采集、分散控制和集中监视的硬件基础，对电站的安全和有效运行至关重要。DCS板卡大多使用大规模集成电路，由于芯片对于电压承载能力较差，如果在其维护过程中特别是接触板卡时不采取防静电措施，存在极大可能造成板卡静电损伤。而这种静电损害一般情况下目视难以察觉，极有可能导致板卡“带病作业”，提高了故障定位难度并增加了系统安全风险。因此，DCS板卡系统维护工作中，加强对静电产生机理和静电放电损伤的认识，从而避免静电放电损坏板卡是非常重要和必要的。

1 静电产生机理及放电损伤

1.1 静电产生的机理

静电是通过电子或者离子转移而形成的，可由物质的接触和分离、静电感应、介质极化和带电微粒的附着等物理过程而产生，其中最主要的两种形式，摩擦产生静电和感应产生静电。[1]摩擦起电主要是通过物体接触再分离而产生，产生静电的大小主要与摩擦物体本身的材料性质有关。感应起电则是带电体通过自身电磁场作用致使导体电荷产生分离运动，不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。

1.2 静电对板卡的危害

DCS板卡芯片种类繁多，各芯片的静电承载能力也有差异，对静电最敏感的器件仅仅100V静电都能对其造成损伤。而维修工作的主要参与者人，仅仅是通过简单的肢体活动就能摩擦产生24kV以上的静电压。在板卡维护过程中，如果操作人员缺乏静电防护意识且不采取防静电措施直接去触摸板卡，人体上的静电放电能够轻易的损坏板卡上的静电敏感元器件从而造成板卡故障。静电放电损坏板卡一般有两种故障模式：一种是功能完全失效，发现故障直接替换；另一种是潜在性缓慢失效，故障类型隐蔽且风险不可控。

功能完全失效的板卡，由于板卡功能直接丧失能轻易被甄别，通常采用更换备件的方式替换故障板卡，并不会对DCS控制系统的性能造成影响。潜在性缓慢失效的板卡则相反，故障类型具有隱蔽性、潜伏性，仅仅通过直观检查很难发现，只有通过专用测试仪器反复地测试其指标，才能判断出来。潜在性缓慢失效的板卡极有可能被继续误用于DCS控制系统，从而造成控制系统故障定位的难度和维修成本大大增加。

2 DCS板卡维护的静电防护措施

前面我们已经提到，板卡静电危害的主要形式是静电放电引起的功能完全失效和潜在性缓慢失效，并造成DCS系统性能的失效或者下降。静电现象是客观存在的，防止静电对板卡损伤的途径只有两种：一方面从板卡的设计上进行抗静电设计和工艺优化，另一方面就是采取防护措施，使板卡在运输和使用维护过程中尽量避免静电带来的损伤。[2]DCS板卡维护工作，很少涉及板卡设计和工艺更侧重于板卡使用，因此多采用在使用过程中采取防护措施来降低静电放电损伤风险。采取的措施主要是对工作区域、包装、运输、维修人员等环节采取以下静电防护措施。

2.1 建立防静电安全工作台

防静电材料制成的防静电垫是防静电工作台不可缺少的主要组件，其主要作用就是通过接地线与地面相连，达到泄放静电的效果。在工作台上操作时，人、所使用的工器具以及板卡电位相等，板卡不会受到摩擦起电等静电放电的影响从而避免静电损伤。为了保持防静电垫的防护效果，防静电垫定期清洁维护，及时清除与工作不相关物品。

2.2 包装、运输过程的防静电措施

一般来说，板卡存储运输过程中的静电防护主要是是对静电屏蔽袋的采用，尽可能的采用防静电周转箱以及防静电托盘。塑料制品应在板卡包装、运输中应禁用，主要是因为塑料材料的特性，容易通过摩擦等方式产生较高的静电且泄放时间相对较长。

2.3 人员静电防护要求

板卡维护过程中人员需要直接接触板卡，是很大的静电危害来源。在人员对地绝缘较好的情况下，通过简单的肢体活动就能摩擦产生24kV以上的静电压，如果发生静电放电能轻易的损坏板卡。为降低人体静电放电损伤板卡机率，应采取穿戴防静电服以及避免过多的身体活动。维修人员若需要接触板卡，就必须采取静电防护措施，最低防护要求为佩戴防静电手环。防静电手环通过将人体和地进行连接及时泄放人体静电，而在使用过程中应注意手环要紧密的和人体皮肤接触。

2.4 其他操作要求

如果由于维修人员的操作失误或对静电知识的欠缺所造成的后果都会埋下隐患。除了充分利用防静电工具和设备，还必须保持防静电操作意识以降低风险：将所有板卡均视为静电敏感期间，时刻保持风险意识；在任何场合均不允许未采取防静电措施的人员接触板卡；手持卡件时应避免接触其导电部分，操作过程中应避免对板卡的接触次数，按需逐一取用；板卡加有电源时，一定要去掉电源后才能对板卡进行拔插；工作过程中经常触摸静电接地柱；避免人和人之间直接传递。每一个板卡维护人员都要养成良好防静电工作习惯。

3 结语

总而言之，在板卡维护过程中，人员若不采取静电防护措施，板卡就存在极大地静电损伤风险。损伤板卡不仅会提高维护成本，而且潜在性的失效会给DCS系统正常运行留下隐患。作为DCS维护人员必须时刻注意静电防护，更重要的是要懂得如何静电防护。

参考文献：

[1]马胜男，郭德华.国外静电安全标准进展[D].标准科学，2012.

[2]袁晨光，朱红永.静电对电子元器件的危害及防护[D].信息通信，2013.