廣播電視工程系統(tǒng)接地技術分析

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概述

1.1 接地技術概述

平常提到的接地技術指的是“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備，而若將地球的電位作為基準來與常規(guī)認識的地面進行連接則會影響大地的電容，就物理學原理來看，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備進行連接，以此保證電子設備在遭遇電擊或電流紊亂時不被損壞，保證電子設備和操作人員的安全。而“系統(tǒng)基準地”則是為了提高系統(tǒng)的電磁兼容性與穩(wěn)定性而存在的，在廣播電視設備運行過程中，信號干擾可能會導致播出的質量下降，出現(xiàn)噪音或是影響圖像質量等問題，部分設備故障產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中選用合理的接地技術是非常有必要的[1]。傳統(tǒng)的廣播電視工程使用的接地技術逐漸不再滿足越發(fā)精進的廣播電視工程技術，也不能滿足信號傳輸?shù)男枨?，“信地接”模式則逐漸得到了廣泛的應用，當下廣播電視工程中使用的多元化電子設備與信號技術多功能化需求也得到了滿足，對于廣播電視工程接地技術而言，如何提高安全性，如何擴大應用范圍都是不斷探索的技術提高內容，信號終端只有不斷轉換為傳輸系統(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的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。

1.2 接地方式種類

1.2.1 保護接地

接地技術最主要的目的就在于保護廣播電視臺的各類電器設備與接電線路，保護接地能夠最大程度上避免各類電器與設備在運行中發(fā)生漏電等問題，能夠為信號穩(wěn)定傳輸和廣播電視設備正常運行提供保障。廣播電視工程使用的各類電器設備按照交流電的電壓伏數(shù)可以簡單分為380V、220V、110V三種，這三種電器設備都能受到保護接地的保護，這幾種電器設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致觸電，對工作人員的生命安全產生極大威脅。而保護接地通過對電器設備做接地處理，使供電火線和金屬外殼能在設備漏電時及時將電流導向大地，從而最大程度保障工作人員的用電安全與電器設備安全。

1.2.2 工作接地

工作接地是接地技術中的基本接地手段，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點作為參考，在電器設備的外殼受電流不穩(wěn)定影響時能夠及時調整，盡可能使電器設備的運行狀態(tài)穩(wěn)定下來，從而規(guī)避電器設備可能發(fā)生的損傷。在工作接地施工過程中，首先要在電器設備共同連接的主機電源內部設置一個+5V等級的電源輸出點，以此為基準，在變送器發(fā)出信號后有效對電平的負擔邏輯進行控制，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的接地系統(tǒng)連接，防止電器設備在運行中相互產生電磁波干擾，進而保證廣播電視工作中各類電器設備都能夠穩(wěn)定運行。

1.2.3 防雷接地

為了應對雷雨天氣惡劣環(huán)境可能導致的電磁波不穩(wěn)定與電流影響可能導致的設備運行故障，防雷接地的安裝顯得非常有必要。防雷接地技術能夠在雷雨環(huán)境中將雷電產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備帶來額外的負荷。通常來講廣播電視工程中使用低壓電器設備較多，在雷雨天氣中更易受雷電影響，防雷接地技術能夠有效規(guī)避電器設備受雷電影響產生的損耗，極大延長了電器設備的使用壽命，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 防雷接地結構示意圖

1.2.4 屏蔽接地

廣播電視臺中使用的電器設備種類繁多，功能復雜，不同電器設備相互之間難免產生一些電磁波干擾，屏蔽接地的意義就在于及時限制不同設備產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備之間的電磁場被有效分隔開。電器設備的組件、原件與電器回路之間產生的電磁感應對設備常常產生不同程度的干擾，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)避干擾源對電器設備電磁場產生的破壞性影響。

2 廣播電視工程系統(tǒng)接地技術要點

2.1 發(fā)射系統(tǒng)接地電流與距離控制技術

在廣播電視工程建設中，接地技術發(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備設置的接地技術都能夠切實生效，真正對電器設備起到保護作用的前提。具體來講，工作人員應當定期對接地線路進行檢查，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)。而接地類設備的放置為了在運行中與其他設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，接地技術的使用促進了接地技術的發(fā)展，而接地技術的發(fā)展與進步又不斷擴大接地技術的適用范圍，在實踐中，接地技術受到多種因素的綜合影響，機房頂部的電子設備與機房內部的電子設施相互之間也會產生干擾，尤其是在機房頂部的電子設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

除了電器設備本身產生的干擾，天氣原因如閃電、雷擊等也會對電器設備產生影響，這就需要對直擊雷、感應雷等不同類型的雷電采取相應的防護措施。以直擊雷防護為例，引雷系統(tǒng)中需要使用到接閃器、引線、接地體等設備，這些設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生的大量能量引流，使電流流入大地中而不是影響機房內外的電器設備。通常來講，電阻工程技術人員要保證電阻在5Ω范圍之內，而直擊雷防護中的接地電阻可以設置在4～6Ω之間，而保護接地與工作接地的電阻應當控制到4Ω以下，這是接地發(fā)射系統(tǒng)的電阻要求[3]。直擊雷防護中，接地施工也要將防護面積覆蓋到廣播電視發(fā)射塔，通常來講廣播電視轉播臺附近的最高點是最易受雷擊的，可以在轉播臺與微波站附近最高點設置一套防雷保護，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系統(tǒng)連接，確保一旦遭遇雷擊電流可以上下貫通。當保護點的截面超過20米時，應當將接地和接零分開，避免二者在運行中相互影響反而產生故障，而接地技術使用的關鍵設備也要做好隔離，防止防護設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

實施接地技術的過程中，工程技術人員首先要將廣播電視系統(tǒng)中使用不同電壓的設備進行分類，不同類型電子設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行有序的接地保護，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備防護服務。電器設備的型號應當與接地線路的排列相對應，確保電器設備能夠受到對應的接地設備保護，同時應當對廣播電視使用的各類電器設備的電阻進行控制，盡可能使電器設備的電阻降低，確保其處于安全范圍內，使電器設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)域內的電子設施則可以為了保證信號傳輸?shù)男屎碗娖髟O備運行工作的質量而適當增大電阻，尤其是一些增加廣播電視信號強度的設備，增加其對應的接地設備電阻能夠確保設備保持穩(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備選擇上增加了模擬地和數(shù)字地的技術，使用這種技術的電器設備需要工程技術人員單獨對其設置相應的接地設備，采取更加有效的接地保護技術，以此來提高設備運行的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。對這些設備的分別進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，以此來保證電器設備的接地處理與匯聚技術操作規(guī)范、科學、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要點

在當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備的特點相適應，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備，不同設備的電量負荷能力與運行機制也存在差異，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備的穩(wěn)定運行，但啟用設備過多或部分設備運行出現(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，當雷電流達到 153.9kA 時，線路將會產生跳閘。在運行中若其中一條接線與總機和其他設備之間的接觸狀態(tài)發(fā)生異常，在這種狀態(tài)下繼續(xù)運行則容易導致三相電源中的中穩(wěn)線出現(xiàn)偏差，導致整套電力系統(tǒng)出現(xiàn)失衡問題。當在邊相安裝一只線路避雷，線路的雷電流達到176.0kA時，桿塔的另一邊相絕緣子被擊穿，發(fā)生閃絡，線路也會跳閘。為了應對這種狀況，工作人員要先對中性接地線進行控制，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)為全部電器設備提供穩(wěn)定的電力輸送，而不穩(wěn)定的電壓將會導致一部分電力設備與電子設施不能正常運行，此時發(fā)生的故障會導致廣播電視臺的新聞播報等工作出現(xiàn)嚴重問題，對整個電視臺的正常工作都將產生不利影響。所以工程技術人員的首要任務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，進而確保中性點電位處在更加安全的區(qū)域內，保證整套電力系統(tǒng)仍能夠穩(wěn)定運行[5]。零電位技術示意圖見圖4。

圖4 零電位技術示意圖

除此之外，廣播電視臺也需要設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線，導線的選擇應該是電阻率更低的型號，導線外使用的橡膠也應當具有足夠的絕緣系數(shù)，外部是金屬編織管的導線是絕對不能使用的，這類導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備附近也要設置相應的接地處理，并保證接地設備與線路的掩埋深度，在其附近設置對應的警示標識，使工作人員能夠第一時間趕到現(xiàn)場進行故障排查與維修。

2.4 規(guī)范操作機房內數(shù)字設備接地技術

在我國廣播電視不斷發(fā)展的進程中，數(shù)字化設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備與電器設施也跟隨互聯(lián)網(wǎng)信息技術的飛速發(fā)展取得了更多先進技術成果。高科技在電子設備中的使用使得電子設備越來越數(shù)字化與科技化，現(xiàn)代科技的發(fā)展也使得電子設備種類越來越多，機房內使用的數(shù)字化設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)字設備接地的規(guī)范化管理，但為了保證數(shù)字設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中使用的信號線和機柜與設備外殼連接的電線要根據(jù)合理次序與科學分類進行管理，為此可以設置兩條母線。一條是信號母線，另一條是設備的外殼母線，在設備實際運行中這兩條母線能夠使設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備的信號，而這一套信號系統(tǒng)的總線應當連接到附近的其他主機設備的柜體總線上。對兩條母線的設置應當確保接電線路完全受絕緣處理保護，一則避免漏電與故障導致其他設備受到不良影響；二則避免工作人員觸碰到母線與接電線路時被電流傷害。接地技術行業(yè)內設置有不同的規(guī)章與技術準則，并行線路要根據(jù)型號與電壓等指標進行分類，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的屏蔽地中。在接地技術中，用處一致或性能接近的導線也可以合理整合，在匯集處做標記與說明，這也為后續(xù)使用中的安全檢查與技術修復等操作提供便利，一旦接地系統(tǒng)中有任何故障也可以依照事先做好的標記及時進行有效的維修，總的來說對機房內部的各類數(shù)字化設備與電子設備進行合理化規(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

在廣播電視工程中使用接地技術時，工藝接地的使用有其重要體現(xiàn)，工藝設備的電源進入到電器設備機房后需要將電源中的PE線替換為工藝接地的地線，機房中工藝接地的線排與不同的機架配電線進行連接，而PE線也與機房的總配電箱相連接。需要使用到的電氣設備的單相三極電源插座需要將設置完成的PE線連接到工藝地當中，而對應的設備專用的接地端輸電線路則要與機柜的工藝地銅帶作相關的連接，設備外殼的連接線也應當作對應的連接，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]。需要工程技術人員注意的點在于機柜上的設備應當嚴禁通過電源中性線進行接地操作，這是由于中性線需要保證零點電位，且工藝接地技術的操作應當完全符合行業(yè)規(guī)定，適應使用技術的廣播電視臺的實際運行需要，不同電視臺的建筑結構不同，機組架設置位置也有所不同，電器設備的信號線纜絕不可以通過屏蔽層作“間接接地”處理，也不能調整電線做“迂回接地”處理，更不能將電器設備的螺釘與導軌固定在不合理的位置進行“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應用

在廣播電視工程中使用接地技術，一則是為了保護廣播電視臺中的各種電器設備與信號接收設備能夠穩(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。在電器設備安全處理中，不同電器設備會因使用的電壓不同而產生電位差，這種差值容易導致電器設備在工作中與本身就會產生的靜電反應發(fā)生作用，進而使設備處于不安全不穩(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，電器設備與電力系統(tǒng)將受到更多威脅。當然接地技術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發(fā)生，規(guī)避觸電可能帶來的傷害。接地技術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。