廣播電視工程系統(tǒng)接地技術(shù)分析

李波

（萊陽市融媒體中心，山東煙臺，265200）

1 廣播電視工程接地技術(shù)概述

1.1 接地技術(shù)概述

平常提到的接地技術(shù)指的是“地線”之間的系統(tǒng)與參考電位之間的低電阻路徑通過接地連接起來，在廣播電視工程中需要使用到各式各樣的電子設(shè)備，而若將地球的電位作為基準(zhǔn)來與常規(guī)認(rèn)識的地面進(jìn)行連接則會影響大地的電容，就物理學(xué)原理來看，大地的電勢本就為零，那么就可以利用這一點將大地與一切金屬外殼的設(shè)備進(jìn)行連接，以此保證電子設(shè)備在遭遇電擊或電流紊亂時不被損壞，保證電子設(shè)備和操作人員的安全。而“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”則是為了提高系統(tǒng)的電磁兼容性與穩(wěn)定性而存在的，在廣播電視設(shè)備運行過程中，信號干擾可能會導(dǎo)致播出的質(zhì)量下降，出現(xiàn)噪音或是影響圖像質(zhì)量等問題，部分設(shè)備故障產(chǎn)生的噪音還會危害人的生命安全，所以在廣播電視工程建設(shè)中選用合理的接地技術(shù)是非常有必要的[1]。傳統(tǒng)的廣播電視工程使用的接地技術(shù)逐漸不再滿足越發(fā)精進(jìn)的廣播電視工程技術(shù)，也不能滿足信號傳輸?shù)男枨螅靶诺亟印蹦Ｊ絼t逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，當(dāng)下廣播電視工程中使用的多元化電子設(shè)備與信號技術(shù)多功能化需求也得到了滿足，對于廣播電視工程接地技術(shù)而言，如何提高安全性，如何擴(kuò)大應(yīng)用范圍都是不斷探索的技術(shù)提高內(nèi)容，信號終端只有不斷轉(zhuǎn)換為傳輸系統(tǒng)才能更加高效地規(guī)避外部電磁的接地干擾，從而真正提高廣播電視工程接地技術(shù)的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。

1.2 接地方式種類

1.2.1 保護(hù)接地

接地技術(shù)最主要的目的就在于保護(hù)廣播電視臺的各類電器設(shè)備與接電線路，保護(hù)接地能夠最大程度上避免各類電器與設(shè)備在運行中發(fā)生漏電等問題，能夠為信號穩(wěn)定傳輸和廣播電視設(shè)備正常運行提供保障。廣播電視工程使用的各類電器設(shè)備按照交流電的電壓伏數(shù)可以簡單分為380V、220V、110V三種，這三種電器設(shè)備都能受到保護(hù)接地的保護(hù)，這幾種電器設(shè)備在使用過程中一旦發(fā)生漏電問題，與之連接的供電火線和設(shè)備的金屬外殼都會成為非常危險的帶電體，其攜帶的電流若被工作人員不慎觸碰將導(dǎo)致觸電，對工作人員的生命安全產(chǎn)生極大威脅。而保護(hù)接地通過對電器設(shè)備做接地處理，使供電火線和金屬外殼能在設(shè)備漏電時及時將電流導(dǎo)向大地，從而最大程度保障工作人員的用電安全與電器設(shè)備安全。

1.2.2 工作接地

工作接地是接地技術(shù)中的基本接地手段，采用工作接地能夠為電路提供一個基準(zhǔn)點，使電路整體運行過程中獲得一個參考點，工作人員根據(jù)工作接地提供的基準(zhǔn)點作為參考，在電器設(shè)備的外殼受電流不穩(wěn)定影響時能夠及時調(diào)整，盡可能使電器設(shè)備的運行狀態(tài)穩(wěn)定下來，從而規(guī)避電器設(shè)備可能發(fā)生的損傷。在工作接地施工過程中，首先要在電器設(shè)備共同連接的主機(jī)電源內(nèi)部設(shè)置一個+5V等級的電源輸出點，以此為基準(zhǔn)，在變送器發(fā)出信號后有效對電平的負(fù)擔(dān)邏輯進(jìn)行控制，從而確保在信號回路接地運行的過程中能夠及時將模擬信號與主機(jī)的接地系統(tǒng)連接，防止電器設(shè)備在運行中相互產(chǎn)生電磁波干擾，進(jìn)而保證廣播電視工作中各類電器設(shè)備都能夠穩(wěn)定運行。

1.2.3 防雷接地

為了應(yīng)對雷雨天氣惡劣環(huán)境可能導(dǎo)致的電磁波不穩(wěn)定與電流影響可能導(dǎo)致的設(shè)備運行故障，防雷接地的安裝顯得非常有必要。防雷接地技術(shù)能夠在雷雨環(huán)境中將雷電產(chǎn)生的巨大電流直接引到地面以下，避免過大的電流給電器設(shè)備帶來額外的負(fù)荷。通常來講廣播電視工程中使用低壓電器設(shè)備較多，在雷雨天氣中更易受雷電影響，防雷接地技術(shù)能夠有效規(guī)避電器設(shè)備受雷電影響產(chǎn)生的損耗，極大延長了電器設(shè)備的使用壽命，通過安裝防雷接地也能確保雷雨天氣環(huán)境下廣播電視臺仍然正常播報與工作[2]。

圖1 防雷接地結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.4 屏蔽接地

廣播電視臺中使用的電器設(shè)備種類繁多，功能復(fù)雜，不同電器設(shè)備相互之間難免產(chǎn)生一些電磁波干擾，屏蔽接地的意義就在于及時限制不同設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾的輻射性，使外界的電子場與廣播電視臺中電器設(shè)備之間的電磁場被有效分隔開。電器設(shè)備的組件、原件與電器回路之間產(chǎn)生的電磁感應(yīng)對設(shè)備常常產(chǎn)生不同程度的干擾，屏蔽接地能夠有效控制這種干擾，將其對廣播電視電器設(shè)備運行的穩(wěn)定性破壞程度降至最低，規(guī)避干擾源對電器設(shè)備電磁場產(chǎn)生的破壞性影響。

2 廣播電視工程系統(tǒng)接地技術(shù)要點

2.1 發(fā)射系統(tǒng)接地電流與距離控制技術(shù)

在廣播電視工程建設(shè)中，接地技術(shù)發(fā)射系統(tǒng)的接地電流與距離控制是重中之重，這也是確保針對所有電器設(shè)備設(shè)置的接地技術(shù)都能夠切實生效，真正對電器設(shè)備起到保護(hù)作用的前提。具體來講，工作人員應(yīng)當(dāng)定期對接地線路進(jìn)行檢查，以此確保安裝完成的接地線路始終處于安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。而接地類設(shè)備的放置為了在運行中與其他設(shè)備互不干擾也需要保證約五米左右的安全范圍。而廣播電視工程中各種電器設(shè)備與電子儀器的使用都會使電磁和電流相互干擾，接地技術(shù)的使用促進(jìn)了接地技術(shù)的發(fā)展，而接地技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步又不斷擴(kuò)大接地技術(shù)的適用范圍，在實踐中，接地技術(shù)受到多種因素的綜合影響，機(jī)房頂部的電子設(shè)備與機(jī)房內(nèi)部的電子設(shè)施相互之間也會產(chǎn)生干擾，尤其是在機(jī)房頂部的電子設(shè)施使用的信號與電磁干擾源發(fā)生沖突時這種干擾更加明顯。發(fā)射系統(tǒng)接地電流控制圖見圖2：

圖2 發(fā)射系統(tǒng)接地電流控制圖

除了電器設(shè)備本身產(chǎn)生的干擾，天氣原因如閃電、雷擊等也會對電器設(shè)備產(chǎn)生影響，這就需要對直擊雷、感應(yīng)雷等不同類型的雷電采取相應(yīng)的防護(hù)措施。以直擊雷防護(hù)為例，引雷系統(tǒng)中需要使用到接閃器、引線、接地體等設(shè)備，這些設(shè)備共同組成一套完整的引雷系統(tǒng)。這套引雷系統(tǒng)能夠在雷雨天氣中將雷電產(chǎn)生的大量能量引流，使電流流入大地中而不是影響機(jī)房內(nèi)外的電器設(shè)備。通常來講，電阻工程技術(shù)人員要保證電阻在5Ω范圍之內(nèi)，而直擊雷防護(hù)中的接地電阻可以設(shè)置在4～6Ω之間，而保護(hù)接地與工作接地的電阻應(yīng)當(dāng)控制到4Ω以下，這是接地發(fā)射系統(tǒng)的電阻要求[3]。直擊雷防護(hù)中，接地施工也要將防護(hù)面積覆蓋到廣播電視發(fā)射塔，通常來講廣播電視轉(zhuǎn)播臺附近的最高點是最易受雷擊的，可以在轉(zhuǎn)播臺與微波站附近最高點設(shè)置一套防雷保護(hù)，塔頂端要安裝有避雷針，將避雷針與塔基位置的直擊雷保護(hù)系統(tǒng)連接，確保一旦遭遇雷擊電流可以上下貫通。當(dāng)保護(hù)點的截面超過20米時，應(yīng)當(dāng)將接地和接零分開，避免二者在運行中相互影響反而產(chǎn)生故障，而接地技術(shù)使用的關(guān)鍵設(shè)備也要做好隔離，防止防護(hù)設(shè)備受電磁波干擾影響失效。

表1 接地電阻值要求

2.2 系統(tǒng)信號地與其余接地的連接次序

實施接地技術(shù)的過程中，工程技術(shù)人員首先要將廣播電視系統(tǒng)中使用不同電壓的設(shè)備進(jìn)行分類，不同類型電子設(shè)備使用的信號源和接地線類型也有所不同，在實際施工操作中需要對其進(jìn)行有序的接地保護(hù)，確保信號源的排列和接地線的連接次序能夠在使用中真正有效地為電器設(shè)備防護(hù)服務(wù)。電器設(shè)備的型號應(yīng)當(dāng)與接地線路的排列相對應(yīng)，確保電器設(shè)備能夠受到對應(yīng)的接地設(shè)備保護(hù)，同時應(yīng)當(dāng)對廣播電視使用的各類電器設(shè)備的電阻進(jìn)行控制，盡可能使電器設(shè)備的電阻降低，確保其處于安全范圍內(nèi)，使電器設(shè)備在日常運行中就能夠具有一定的安全性。而已經(jīng)位于安全區(qū)域內(nèi)的電子設(shè)施則可以為了保證信號傳輸?shù)男屎碗娖髟O(shè)備運行工作的質(zhì)量而適當(dāng)增大電阻，尤其是一些增加廣播電視信號強度的設(shè)備，增加其對應(yīng)的接地設(shè)備電阻能夠確保設(shè)備保持穩(wěn)定運行。系統(tǒng)信號接地圖見3。

圖3 系統(tǒng)信號接地圖

目前我國廣播電視臺在電器設(shè)備選擇上增加了模擬地和數(shù)字地的技術(shù)，使用這種技術(shù)的電器設(shè)備需要工程技術(shù)人員單獨對其設(shè)置相應(yīng)的接地設(shè)備，采取更加有效的接地保護(hù)技術(shù)，以此來提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。對這些設(shè)備的分別進(jìn)行接地處理之后還要注意將接地匯聚到一處，以便集中檢查集中管理。在此基礎(chǔ)上要盡可能確保系統(tǒng)的信號運作線路與電力傳輸?shù)膬蓷l母線之間存在有效的電氣連接，使匯聚處盡可能靠近母線的接地處，最后還要將母線與信號栓連接，以此來保證電器設(shè)備的接地處理與匯聚技術(shù)操作規(guī)范、科學(xué)、合理，保證接地處理的有效性和實用性[4]。

2.3 三相電源中性點的零電位技術(shù)要點

在當(dāng)前普遍運行的廣播電視工程中，供電系統(tǒng)最廣泛使用的是三相四線系統(tǒng)，該系統(tǒng)由三根火線和一根零線組成，使用三相四線系統(tǒng)能夠同時提供兩種不同的電壓，這也與廣播電視臺中使用多種不同電壓設(shè)備的特點相適應(yīng)，但也正是由于廣播電視臺中使用各種各樣不同規(guī)格不同電壓的電器設(shè)備，不同設(shè)備的電量負(fù)荷能力與運行機(jī)制也存在差異，盡管三相四線系統(tǒng)已經(jīng)能夠同時提供不同電壓，在一定程度上上保證了各類不同設(shè)備的穩(wěn)定運行，但啟用設(shè)備過多或部分設(shè)備運行出現(xiàn)問題時該系統(tǒng)也會發(fā)生不平衡的問題。據(jù)測算，當(dāng)輸電線路的接地電阻為 15Ω時，輸電線路的三相都不安裝線路避雷器，當(dāng)雷電流達(dá)到 153.9kA 時，線路將會產(chǎn)生跳閘。在運行中若其中一條接線與總機(jī)和其他設(shè)備之間的接觸狀態(tài)發(fā)生異常，在這種狀態(tài)下繼續(xù)運行則容易導(dǎo)致三相電源中的中穩(wěn)線出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致整套電力系統(tǒng)出現(xiàn)失衡問題。當(dāng)在邊相安裝一只線路避雷，線路的雷電流達(dá)到176.0kA時，桿塔的另一邊相絕緣子被擊穿，發(fā)生閃絡(luò)，線路也會跳閘。為了應(yīng)對這種狀況，工作人員要先對中性接地線進(jìn)行控制，保證該線路的運行保持在穩(wěn)定狀態(tài)中，避免中性接地線的電路與電壓出現(xiàn)異常，發(fā)生電位偏移等現(xiàn)象。這是由于中性接地線的電位發(fā)生偏移時，整套供電系統(tǒng)的電壓都會不穩(wěn)定，難以持續(xù)為全部電器設(shè)備提供穩(wěn)定的電力輸送，而不穩(wěn)定的電壓將會導(dǎo)致一部分電力設(shè)備與電子設(shè)施不能正常運行，此時發(fā)生的故障會導(dǎo)致廣播電視臺的新聞播報等工作出現(xiàn)嚴(yán)重問題，對整個電視臺的正常工作都將產(chǎn)生不利影響。所以工程技術(shù)人員的首要任務(wù)是保證三相四電的供電系統(tǒng)中，中性接地線的電位是平穩(wěn)的，保證電力輸送是穩(wěn)定的，以此來確保零電位不受影響，進(jìn)而確保中性點電位處在更加安全的區(qū)域內(nèi)，保證整套電力系統(tǒng)仍能夠穩(wěn)定運行[5]。零電位技術(shù)示意圖見圖4。

圖4 零電位技術(shù)示意圖

除此之外，廣播電視臺也需要設(shè)置一套完整的三相四線中性接地線零點電位保障制度，對其進(jìn)行定期安全檢查與故障排查，通過對其運行狀態(tài)的測試來檢查是否有電器元件老化或損壞，從而綜合規(guī)避各類故障與事故的發(fā)生。為了進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性與安全系數(shù)可以將連接元件的不同電壓電線替換成導(dǎo)線，導(dǎo)線的選擇應(yīng)該是電阻率更低的型號，導(dǎo)線外使用的橡膠也應(yīng)當(dāng)具有足夠的絕緣系數(shù)，外部是金屬編織管的導(dǎo)線是絕對不能使用的，這類導(dǎo)線完全不具備絕緣性能，不適合在這樣的工作場合使用。且三相四線的電源接地設(shè)備附近也要設(shè)置相應(yīng)的接地處理，并保證接地設(shè)備與線路的掩埋深度，在其附近設(shè)置對應(yīng)的警示標(biāo)識，使工作人員能夠第一時間趕到現(xiàn)場進(jìn)行故障排查與維修。

2.4 規(guī)范操作機(jī)房內(nèi)數(shù)字設(shè)備接地技術(shù)

在我國廣播電視不斷發(fā)展的進(jìn)程中，數(shù)字化設(shè)備得到了越來越廣泛的使用，廣播電視臺中使用的各類電子設(shè)備與電器設(shè)施也跟隨互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的飛速發(fā)展取得了更多先進(jìn)技術(shù)成果。高科技在電子設(shè)備中的使用使得電子設(shè)備越來越數(shù)字化與科技化，現(xiàn)代科技的發(fā)展也使得電子設(shè)備種類越來越多，機(jī)房內(nèi)使用的數(shù)字化設(shè)備雖然各司其職分工不同，使用的電壓與接電線路也有所不同，在系統(tǒng)信號接地中注重連接次序是一種對數(shù)字設(shè)備接地的規(guī)范化管理，但為了保證數(shù)字設(shè)備能夠在運行中始終保持良好的性能，對數(shù)字地線、電源線以及接地技術(shù)中使用的信號線和機(jī)柜與設(shè)備外殼連接的電線要根據(jù)合理次序與科學(xué)分類進(jìn)行管理，為此可以設(shè)置兩條母線。一條是信號母線，另一條是設(shè)備的外殼母線，在設(shè)備實際運行中這兩條母線能夠使設(shè)備在整體運行中實現(xiàn)半循環(huán)式的運行。

信號總線可以使用兩條半環(huán)形的接地母線，接地母線要盡可能靠近安全接地螺栓并匯聚；也可以選擇在屏蔽地使用箱體外殼的母線來接受附近設(shè)備的信號，而這一套信號系統(tǒng)的總線應(yīng)當(dāng)連接到附近的其他主機(jī)設(shè)備的柜體總線上。對兩條母線的設(shè)置應(yīng)當(dāng)確保接電線路完全受絕緣處理保護(hù)，一則避免漏電與故障導(dǎo)致其他設(shè)備受到不良影響；二則避免工作人員觸碰到母線與接電線路時被電流傷害。接地技術(shù)行業(yè)內(nèi)設(shè)置有不同的規(guī)章與技術(shù)準(zhǔn)則，并行線路要根據(jù)型號與電壓等指標(biāo)進(jìn)行分類，將接地系統(tǒng)外殼的絕緣接母線規(guī)范化合理化地安置到對應(yīng)的屏蔽地中。在接地技術(shù)中，用處一致或性能接近的導(dǎo)線也可以合理整合，在匯集處做標(biāo)記與說明，這也為后續(xù)使用中的安全檢查與技術(shù)修復(fù)等操作提供便利，一旦接地系統(tǒng)中有任何故障也可以依照事先做好的標(biāo)記及時進(jìn)行有效的維修，總的來說對機(jī)房內(nèi)部的各類數(shù)字化設(shè)備與電子設(shè)備進(jìn)行合理化規(guī)范化的處理能夠為后續(xù)使用中的各項工作精簡作業(yè)環(huán)節(jié)，使數(shù)字設(shè)備的維修與管理變得更加高效。

3 工藝接地與交流電源地線配合技術(shù)

在廣播電視工程中使用接地技術(shù)時，工藝接地的使用有其重要體現(xiàn)，工藝設(shè)備的電源進(jìn)入到電器設(shè)備機(jī)房后需要將電源中的PE線替換為工藝接地的地線，機(jī)房中工藝接地的線排與不同的機(jī)架配電線進(jìn)行連接，而PE線也與機(jī)房的總配電箱相連接。需要使用到的電氣設(shè)備的單相三極電源插座需要將設(shè)置完成的PE線連接到工藝地當(dāng)中，而對應(yīng)的設(shè)備專用的接地端輸電線路則要與機(jī)柜的工藝地銅帶作相關(guān)的連接，設(shè)備外殼的連接線也應(yīng)當(dāng)作對應(yīng)的連接，通過這樣的連接來保證工藝接地與交流電源的地線能夠在運行中始終穩(wěn)定配合[6]。需要工程技術(shù)人員注意的點在于機(jī)柜上的設(shè)備應(yīng)當(dāng)嚴(yán)禁通過電源中性線進(jìn)行接地操作，這是由于中性線需要保證零點電位，且工藝接地技術(shù)的操作應(yīng)當(dāng)完全符合行業(yè)規(guī)定，適應(yīng)使用技術(shù)的廣播電視臺的實際運行需要，不同電視臺的建筑結(jié)構(gòu)不同，機(jī)組架設(shè)置位置也有所不同，電器設(shè)備的信號線纜絕不可以通過屏蔽層作“間接接地”處理，也不能調(diào)整電線做“迂回接地”處理，更不能將電器設(shè)備的螺釘與導(dǎo)軌固定在不合理的位置進(jìn)行“自然接地”，這些有極大安全隱患的操作在實際接地施工中要堅決禁止。

圖5 工藝電源連接圖

4 廣播電視工程接地技術(shù)應(yīng)用

在廣播電視工程中使用接地技術(shù)，一則是為了保護(hù)廣播電視臺中的各種電器設(shè)備與信號接收設(shè)備能夠穩(wěn)定運行，為了保證廣播電視臺的工作能夠正常開展；二則是為了在實際運行中一旦出現(xiàn)漏電等故障問題，工作人員能夠在這樣的環(huán)境中避免受到觸電等人身安全威脅，對于接地施工的工作人員也是一種安全保障。在電器設(shè)備安全處理中，不同電器設(shè)備會因使用的電壓不同而產(chǎn)生電位差，這種差值容易導(dǎo)致電器設(shè)備在工作中與本身就會產(chǎn)生的靜電反應(yīng)發(fā)生作用，進(jìn)而使設(shè)備處于不安全不穩(wěn)定的運行狀態(tài)中，更加容易發(fā)生各種故障，尤其是雷雨天氣時，電器設(shè)備與電力系統(tǒng)將受到更多威脅。當(dāng)然接地技術(shù)最大的作用還是體現(xiàn)在保障工作人員人身安全方面，一旦設(shè)備在不知情的情況下出現(xiàn)故障、運行失衡或是某條線路接觸不嚴(yán)漏電，工作人員不慎接觸到已經(jīng)漏電的電線也能避免感電反應(yīng)發(fā)生，規(guī)避觸電可能帶來的傷害。接地技術(shù)在這種情況下能夠減少工作人員遭遇電擊的可能，為工作人員的人身安全提供了更多的保障。