節(jié)目傳輸機(jī)房接地系統(tǒng)淺析

劉毅

摘??要：根據(jù)無線局發(fā)射臺(tái)節(jié)目傳輸機(jī)房具有的功能，分析了機(jī)房設(shè)備安全、人員操作安全和設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行所需的接地要求，并根據(jù)這些要求重點(diǎn)分析了電磁適應(yīng)接地。

關(guān)鍵詞：接地設(shè)備;電磁環(huán)境;電磁干擾;機(jī)房

中圖分類號(hào)：TM862??????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.106

節(jié)目傳輸機(jī)房是無線局發(fā)射臺(tái)重要的組成部分之一，承擔(dān)著衛(wèi)星節(jié)目信號(hào)的落地、處理和傳輸?shù)戎匾δ?，是?shí)現(xiàn)發(fā)射臺(tái)“不間斷和高質(zhì)量”廣播發(fā)射的重要保證。近年來，各發(fā)射臺(tái)節(jié)目傳輸機(jī)房獲得了較大的發(fā)展，增添了許多現(xiàn)代化的數(shù)字設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，構(gòu)成了多種信息系統(tǒng)。在節(jié)目傳輸機(jī)房中，既有廣播、電視、電話、消防報(bào)警和計(jì)算機(jī)等弱電設(shè)備，又配有照明、空調(diào)和UPS電源等強(qiáng)電設(shè)備。為了保證各系統(tǒng)和設(shè)備的安全，就必須對(duì)節(jié)目傳輸機(jī)房的接地設(shè)計(jì)提出更高的要求。

1??接地的作用和分類

理論上，接地是指將大地當(dāng)作一個(gè)等勢(shì)體，作為零電位，出于功能、保護(hù)的考慮，將一些設(shè)備的某些部分與大地連接起來。接地一般分為功能性接地和保護(hù)性接地。

1.1??功能性接地

1.1.1??工作接地

工作接地是指根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行需要進(jìn)行的接地，例如中性點(diǎn)接地，該接地系統(tǒng)通常有電流通過。三相四線制的零線在供電變壓器端是接在工作接地上的，保護(hù)接零也屬于這種接地。

1.1.2??邏輯接地

邏輯接地是指一個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面作為電子電路的公共電位參考點(diǎn)的接地方式。這種接地只是邏輯上的接地，不一定屬于大地零電位。

1.1.3??電磁適應(yīng)性接地

電磁適應(yīng)性接地是為了防止寄生電容回授或形成噪聲電壓進(jìn)行的屏蔽接地，也稱“電磁兼容接地”，即為了滿足電磁兼容設(shè)計(jì)要求的接地。電磁適應(yīng)性接地的具體構(gòu)造可分為以下3方面。

1.1.3.1??屏蔽接地

為了防止因電路之間存在寄生電容而產(chǎn)生相互干擾、電路輻射電場(chǎng)或?qū)ν饨珉妶?chǎng)敏感，必須進(jìn)行屏蔽接地，且屏蔽中的金屬必須接地。

1.1.3.2??濾波器接地

濾波器中一般包含信號(hào)線或電源線到地的旁路電容，當(dāng)濾波器不接地時(shí)，這些電容處于懸浮狀態(tài)，無法起到旁路的作用。

1.1.3.3??抑制噪聲和干擾

控制內(nèi)部噪聲和外部干擾時(shí)，需要設(shè)備或系統(tǒng)上的許多部位與地相連，從而為干擾信號(hào)提供“最低阻抗”通道。

1.2??保護(hù)性接地

1.2.1??外露導(dǎo)電部分接地

外露導(dǎo)電部分接地是指將電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地，使其處于地電位，當(dāng)電氣設(shè)備帶電部分的絕緣被損壞時(shí)，可以減輕或消除電擊危害。

1.2.2??裝置外導(dǎo)電部分接地

裝置外導(dǎo)電部分接地是指將非電氣設(shè)備的導(dǎo)電部分，例如機(jī)械設(shè)備的外殼、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)和金屬管線等進(jìn)行接地或連接到接地干線或相互連接，以減少電擊的危害。

1.2.3??防雷接地

防雷接地是指為了消除或減輕雷電危害而將雷電電流導(dǎo)入大地的接地。

1.2.4??防靜電接地

靜電是由摩擦等原因而產(chǎn)生的積累電荷，為了防止靜電引發(fā)事故或影響電子設(shè)備的正常工作，需要使靜電荷迅速向大地泄放的接地，這種接地稱為防靜電接地。

2??節(jié)目傳輸機(jī)房接地系統(tǒng)分析

廣播節(jié)目傳輸機(jī)房是一個(gè)綜合性機(jī)房。接地系統(tǒng)的任務(wù)是：保護(hù)操作者的人身安全;防止建筑物遭受雷擊;將旁路雜散的

能量從靈敏度高的廣播節(jié)目接收和傳送設(shè)備轉(zhuǎn)移出去，以防止產(chǎn)生電噪聲;防止電子設(shè)備因瞬時(shí)電磁干擾而遭到破壞;保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，以及傳輸高質(zhì)量的節(jié)目信號(hào)。

節(jié)目傳輸機(jī)房基本采用的接地主要包括以下幾種。

2.1??防雷接地

發(fā)射臺(tái)多處于山區(qū)，山區(qū)在夏季屬于雷雨多發(fā)地區(qū)。防雷保護(hù)地分為保護(hù)建筑物不受雷擊而專設(shè)的防雷接地裝置和為防止雷電過電壓破壞設(shè)備而埋設(shè)的防雷接地裝置。節(jié)目傳輸機(jī)房的防雷保護(hù)裝置屬于后者。為了保證信號(hào)的接收效果，節(jié)目傳輸機(jī)房的衛(wèi)星接收天線常安設(shè)于機(jī)房屋頂或高于機(jī)房的建筑物。節(jié)傳機(jī)房采用了避雷針防雷接地，當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)，該接地可使地面的電場(chǎng)發(fā)生畸變，在避雷針頂部形成局部電場(chǎng)強(qiáng)度畸變，以改變雷電導(dǎo)入電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針放電，再通過接地引下線、接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物免受雷擊，這是人們長(zhǎng)期實(shí)踐得出的防直擊雷的有效方法。采用此種方式時(shí)，必須將機(jī)房置于其保護(hù)范圍之內(nèi)，且避雷針的接地電阻必須符合廣播設(shè)施防雷接地的規(guī)范要求。

2.2??電氣保護(hù)接地

當(dāng)采用TN-S系統(tǒng)時(shí)，電氣設(shè)備不帶電的金屬外露部分與電力網(wǎng)的接地點(diǎn)采用直接電氣連接。當(dāng)帶電相線因絕緣故障而損壞設(shè)備外殼時(shí)，會(huì)通過設(shè)備外殼構(gòu)成該故障相對(duì)地線的單相短路。此時(shí)，電氣保護(hù)接地利用很大的短路電流，使線路上的保護(hù)裝置（比如熔斷器、低壓斷路器等）迅速動(dòng)作，切斷電路，從而消除人身觸電危險(xiǎn)。電子設(shè)備的外殼均為金屬外殼，如果保護(hù)接地不到位或不符合要求，在發(fā)生接地故障時(shí)，則很容易造成工作人員觸電。在節(jié)傳機(jī)房中，應(yīng)對(duì)以下設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)：配電柜、設(shè)備的金屬框架或外殼;電力線路的金屬保護(hù)管或橋架、接線盒外殼和鎧裝電纜外皮等。保護(hù)接地的連接線采用扁鋼或銅導(dǎo)線，以形成可靠的電氣通路。因此，應(yīng)采用規(guī)范的電氣接地連接接地。

2.3??防靜電接地

靜電主要由不同物質(zhì)相互摩擦而產(chǎn)生，節(jié)目傳輸機(jī)房中的靜電造成的危害是多方面的。很多設(shè)備和儀器對(duì)靜電電壓比較敏感，靜電會(huì)影響其正常運(yùn)行，嚴(yán)重情況下，瞬間的靜電放電會(huì)擊穿電子設(shè)備元器件。為了消除靜電所產(chǎn)生的危害，必須采取相應(yīng)的解決措施。消除靜電的方法有很多，但最簡(jiǎn)單和最有效的辦法是采取接地措施，應(yīng)保證節(jié)傳機(jī)房中所有會(huì)產(chǎn)生靜電的設(shè)備可靠接地。因此，應(yīng)在節(jié)目機(jī)房中采用耗散靜電地板，即防靜電地板，并使地板與大地通過銅板或其他方式可靠連接。

2.4??電磁適應(yīng)接地

電磁干擾會(huì)影響廣電系統(tǒng)的信號(hào)和設(shè)備。電磁場(chǎng)的干擾會(huì)使線路的噪聲增大，降低機(jī)房設(shè)備的可靠性，甚至?xí)?yán)重影響播出。電磁干擾產(chǎn)生的原因有很多，包括內(nèi)部因素和外界因素，且干擾的形式也不同，比如外界對(duì)機(jī)房的干擾、機(jī)房?jī)?nèi)部各系統(tǒng)間的相互干擾。從來源上說，無線電干擾主要包括短波和短波頻率的各次諧波干擾，會(huì)影響機(jī)房的基帶處理系統(tǒng)、微波傳輸線路和電源系統(tǒng);電力傳輸線產(chǎn)生的電暈噪聲和極化波會(huì)對(duì)機(jī)房造成影響;雷電電磁脈沖會(huì)進(jìn)入機(jī)房避雷系統(tǒng)，并產(chǎn)生瞬變磁場(chǎng)，進(jìn)而造成設(shè)備失效、信號(hào)中斷，甚至永久損壞;人們?cè)谑褂萌展鉄魰r(shí)可能會(huì)產(chǎn)生RF雜信干擾，干擾會(huì)從燈管中或從電源配線中輻射出來。這些都是影響節(jié)目設(shè)備和節(jié)目信號(hào)可靠傳輸?shù)囊蛩?。在這樣復(fù)雜的電磁環(huán)境中，要保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)目信號(hào)的高質(zhì)量傳輸，就必須做好電磁干擾抑制，而克服電磁干擾最有效的措施就是具備良好的接地系統(tǒng)。

2.4.1??屏蔽接地

屏蔽接地是為了防止電磁感應(yīng)而對(duì)音頻線的屏蔽金屬外皮、廣播設(shè)備的金屬外殼、屏蔽罩等進(jìn)行的一種接地防護(hù)措施。在所有接地中，屏蔽接地最復(fù)雜，這是因?yàn)槠帘伪旧砑瓤煞劳饨绺蓴_，又可通過它對(duì)外界構(gòu)成干擾，而在設(shè)備內(nèi)部各元件之間也需要防電磁干擾。如果信號(hào)饋線的屏蔽層需要一端接地，則其接地的最優(yōu)方式一般是使信號(hào)傳輸線的末端接地;如果需要平衡與非平衡端口之間接地，則接地端就應(yīng)選擇平衡一端。值得注意的是，一定要防止因在屏蔽線的兩端接地而形成回路，進(jìn)而造成干擾。

屏蔽不良或接地不當(dāng)會(huì)引起干擾，這些干擾主要有交流干擾和高頻干擾。其中，交流干擾主要由交流電源引起。防護(hù)交流干擾是指對(duì)電源進(jìn)行濾波或在電源變壓器初次級(jí)間加屏蔽層并接地，在大的雜散電磁場(chǎng)外，為了防電磁干擾進(jìn)行屏蔽接地是十分重要的;高頻干擾來自無線發(fā)射臺(tái)的短波頻率干擾和短波頻率的各次諧波干擾，它們竄入廣播設(shè)備后，因在機(jī)內(nèi)得到非正常解調(diào)而形成音頻干擾。

2.4.2??信號(hào)接地

將信號(hào)接地放在電磁適應(yīng)性接地中討論，是因?yàn)樾盘?hào)接地對(duì)抑制電磁干擾有著積極、密切的聯(lián)系。信號(hào)接地在系統(tǒng)與廣播設(shè)備之間，比如廣播接收系統(tǒng)之間的接地連接，采用低阻抗導(dǎo)線為各種電路提供具有共同參考電位的信號(hào)返回通路，使流經(jīng)該地線的各電路信號(hào)電流互不影響。信號(hào)接地的原則是：同一廣播設(shè)備的信號(hào)輸入端地與信號(hào)輸出端地應(yīng)分離;前級(jí)設(shè)備的輸出地只能與后級(jí)設(shè)備的輸入地相連。否則，信號(hào)可能通過地線形成反饋，進(jìn)而引起噪聲和干擾。

2.5??機(jī)房接地中需要注意的問題

2.5.1??隔離各接地系統(tǒng)

防雷接地、電氣保護(hù)接地和信號(hào)接地等接地點(diǎn)之間要保持一定的距離。其中，最重要是防雷接地，在防雷引下線上，絕不能連接其他設(shè)備的地線，防雷引下線只能單獨(dú)直接入地，否則，雷電會(huì)通過引下線損壞其他設(shè)備。

2.5.2??合理布線

接地線布線要各成系統(tǒng)，在一定距離內(nèi)避免平行走線，且要遠(yuǎn)離電源線等強(qiáng)電傳輸線路，以減少相互影響。

2.5.3??有序搭接接地線

各接地系統(tǒng)的功能不同，其線路上的能量、電位也不同，如果隨意搭接，則容易損壞設(shè)備。尤其是在短波發(fā)射臺(tái)，屏蔽接地系統(tǒng)線路耦合了無線電波，如果弱點(diǎn)系統(tǒng)的信號(hào)線或接地線搭接在上面，則很容易損壞設(shè)備。

3??結(jié)束語

綜上所述，接地系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。除上述分析外，在實(shí)際工作中，還要結(jié)合具體情況分析，以解決工作中遇到的問題。做好接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布線，可為節(jié)傳機(jī)房提供一個(gè)良好的接地環(huán)境和電磁環(huán)境，從而使節(jié)目傳輸設(shè)備可安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

〔編輯：張思楠〕

Analysis?of?Grounding?System?Program?Transmission

Liu?Yi

Abstract：?According?to?the?radio?station?transmitting?station?program?transmission?has?a?function?room，?analyze?the?security?room?equipment，?personnel?and?equipment?for?safe?operation?and?stable?operation?of?the?necessary?grounding?requirements，?and?in?accordance?with?these?requirements?analyzes?the?electromagnetic?adapt?grounded.

Key?words：?grounding?equipment;?electromagnetic?environment;?electromagnetic?interference;?engine?room