广播电视工程系统接地技术分析

李波

（莱阳市融媒体中心，山东烟台，265200）

1 广播电视工程接地技术概述

1.1 接地技术概述

平常提到的接地技术指的是“地线”之间的系统与参考电位之间的低电阻路径通过接地连接起来，在广播电视工程中需要使用到各式各样的电子设备，而若将地球的电位作为基准来与常规认识的地面进行连接则会影响大地的电容，就物理学原理来看，大地的电势本就为零，那么就可以利用这一点将大地与一切金属外壳的设备进行连接，以此保证电子设备在遭遇电击或电流紊乱时不被损坏，保证电子设备和操作人员的安全。而“系统基准地”则是为了提高系统的电磁兼容性与稳定性而存在的，在广播电视设备运行过程中，信号干扰可能会导致播出的质量下降，出现噪音或是影响图像质量等问题，部分设备故障产生的噪音还会危害人的生命安全，所以在广播电视工程建设中选用合理的接地技术是非常有必要的[1]。传统的广播电视工程使用的接地技术逐渐不再满足越发精进的广播电视工程技术，也不能满足信号传输的需求，“信地接”模式则逐渐得到了广泛的应用，当下广播电视工程中使用的多元化电子设备与信号技术多功能化需求也得到了满足，对于广播电视工程接地技术而言，如何提高安全性，如何扩大应用范围都是不断探索的技术提高内容，信号终端只有不断转换为传输系统才能更加高效地规避外部电磁的接地干扰，从而真正提高广播电视工程接地技术的稳定性和安全系数。

1.2 接地方式种类

1.2.1 保护接地

接地技术最主要的目的就在于保护广播电视台的各类电器设备与接电线路，保护接地能够最大程度上避免各类电器与设备在运行中发生漏电等问题，能够为信号稳定传输和广播电视设备正常运行提供保障。广播电视工程使用的各类电器设备按照交流电的电压伏数可以简单分为380V、220V、110V三种，这三种电器设备都能受到保护接地的保护，这几种电器设备在使用过程中一旦发生漏电问题，与之连接的供电火线和设备的金属外壳都会成为非常危险的带电体，其携带的电流若被工作人员不慎触碰将导致触电，对工作人员的生命安全产生极大威胁。而保护接地通过对电器设备做接地处理，使供电火线和金属外壳能在设备漏电时及时将电流导向大地，从而最大程度保障工作人员的用电安全与电器设备安全。

1.2.2 工作接地

工作接地是接地技术中的基本接地手段，采用工作接地能够为电路提供一个基准点，使电路整体运行过程中获得一个参考点，工作人员根据工作接地提供的基准点作为参考，在电器设备的外壳受电流不稳定影响时能够及时调整，尽可能使电器设备的运行状态稳定下来，从而规避电器设备可能发生的损伤。在工作接地施工过程中，首先要在电器设备共同连接的主机电源内部设置一个+5V等级的电源输出点，以此为基准，在变送器发出信号后有效对电平的负担逻辑进行控制，从而确保在信号回路接地运行的过程中能够及时将模拟信号与主机的接地系统连接，防止电器设备在运行中相互产生电磁波干扰，进而保证广播电视工作中各类电器设备都能够稳定运行。

1.2.3 防雷接地

为了应对雷雨天气恶劣环境可能导致的电磁波不稳定与电流影响可能导致的设备运行故障，防雷接地的安装显得非常有必要。防雷接地技术能够在雷雨环境中将雷电产生的巨大电流直接引到地面以下，避免过大的电流给电器设备带来额外的负荷。通常来讲广播电视工程中使用低压电器设备较多，在雷雨天气中更易受雷电影响，防雷接地技术能够有效规避电器设备受雷电影响产生的损耗，极大延长了电器设备的使用寿命，通过安装防雷接地也能确保雷雨天气环境下广播电视台仍然正常播报与工作[2]。

图1 防雷接地结构示意图

1.2.4 屏蔽接地

广播电视台中使用的电器设备种类繁多，功能复杂，不同电器设备相互之间难免产生一些电磁波干扰，屏蔽接地的意义就在于及时限制不同设备产生的电磁干扰的辐射性，使外界的电子场与广播电视台中电器设备之间的电磁场被有效分隔开。电器设备的组件、原件与电器回路之间产生的电磁感应对设备常常产生不同程度的干扰，屏蔽接地能够有效控制这种干扰，将其对广播电视电器设备运行的稳定性破坏程度降至最低，规避干扰源对电器设备电磁场产生的破坏性影响。

2 广播电视工程系统接地技术要点

2.1 发射系统接地电流与距离控制技术

在广播电视工程建设中，接地技术发射系统的接地电流与距离控制是重中之重，这也是确保针对所有电器设备设置的接地技术都能够切实生效，真正对电器设备起到保护作用的前提。具体来讲，工作人员应当定期对接地线路进行检查，以此确保安装完成的接地线路始终处于安全稳定的运行状态。而接地类设备的放置为了在运行中与其他设备互不干扰也需要保证约五米左右的安全范围。而广播电视工程中各种电器设备与电子仪器的使用都会使电磁和电流相互干扰，接地技术的使用促进了接地技术的发展，而接地技术的发展与进步又不断扩大接地技术的适用范围，在实践中，接地技术受到多种因素的综合影响，机房顶部的电子设备与机房内部的电子设施相互之间也会产生干扰，尤其是在机房顶部的电子设施使用的信号与电磁干扰源发生冲突时这种干扰更加明显。发射系统接地电流控制图见图2：

图2 发射系统接地电流控制图

除了电器设备本身产生的干扰，天气原因如闪电、雷击等也会对电器设备产生影响，这就需要对直击雷、感应雷等不同类型的雷电采取相应的防护措施。以直击雷防护为例，引雷系统中需要使用到接闪器、引线、接地体等设备，这些设备共同组成一套完整的引雷系统。这套引雷系统能够在雷雨天气中将雷电产生的大量能量引流，使电流流入大地中而不是影响机房内外的电器设备。通常来讲，电阻工程技术人员要保证电阻在5Ω范围之内，而直击雷防护中的接地电阻可以设置在4～6Ω之间，而保护接地与工作接地的电阻应当控制到4Ω以下，这是接地发射系统的电阻要求[3]。直击雷防护中，接地施工也要将防护面积覆盖到广播电视发射塔，通常来讲广播电视转播台附近的最高点是最易受雷击的，可以在转播台与微波站附近最高点设置一套防雷保护，塔顶端要安装有避雷针，将避雷针与塔基位置的直击雷保护系统连接，确保一旦遭遇雷击电流可以上下贯通。当保护点的截面超过20米时，应当将接地和接零分开，避免二者在运行中相互影响反而产生故障，而接地技术使用的关键设备也要做好隔离，防止防护设备受电磁波干扰影响失效。

表1 接地电阻值要求

2.2 系统信号地与其余接地的连接次序

实施接地技术的过程中，工程技术人员首先要将广播电视系统中使用不同电压的设备进行分类，不同类型电子设备使用的信号源和接地线类型也有所不同，在实际施工操作中需要对其进行有序的接地保护，确保信号源的排列和接地线的连接次序能够在使用中真正有效地为电器设备防护服务。电器设备的型号应当与接地线路的排列相对应，确保电器设备能够受到对应的接地设备保护，同时应当对广播电视使用的各类电器设备的电阻进行控制，尽可能使电器设备的电阻降低，确保其处于安全范围内，使电器设备在日常运行中就能够具有一定的安全性。而已经位于安全区域内的电子设施则可以为了保证信号传输的效率和电器设备运行工作的质量而适当增大电阻，尤其是一些增加广播电视信号强度的设备，增加其对应的接地设备电阻能够确保设备保持稳定运行。系统信号接地图见3。

图3 系统信号接地图

目前我国广播电视台在电器设备选择上增加了模拟地和数字地的技术，使用这种技术的电器设备需要工程技术人员单独对其设置相应的接地设备，采取更加有效的接地保护技术，以此来提高设备运行的稳定性和安全系数。对这些设备的分别进行接地处理之后还要注意将接地汇聚到一处，以便集中检查集中管理。在此基础上要尽可能确保系统的信号运作线路与电力传输的两条母线之间存在有效的电气连接，使汇聚处尽可能靠近母线的接地处，最后还要将母线与信号栓连接，以此来保证电器设备的接地处理与汇聚技术操作规范、科学、合理，保证接地处理的有效性和实用性[4]。

2.3 三相电源中性点的零电位技术要点

在当前普遍运行的广播电视工程中，供电系统最广泛使用的是三相四线系统，该系统由三根火线和一根零线组成，使用三相四线系统能够同时提供两种不同的电压，这也与广播电视台中使用多种不同电压设备的特点相适应，但也正是由于广播电视台中使用各种各样不同规格不同电压的电器设备，不同设备的电量负荷能力与运行机制也存在差异，尽管三相四线系统已经能够同时提供不同电压，在一定程度上上保证了各类不同设备的稳定运行，但启用设备过多或部分设备运行出现问题时该系统也会发生不平衡的问题。据测算，当输电线路的接地电阻为 15Ω时，输电线路的三相都不安装线路避雷器，当雷电流达到 153.9kA 时，线路将会产生跳闸。在运行中若其中一条接线与总机和其他设备之间的接触状态发生异常，在这种状态下继续运行则容易导致三相电源中的中稳线出现偏差，导致整套电力系统出现失衡问题。当在边相安装一只线路避雷，线路的雷电流达到176.0kA时，杆塔的另一边相绝缘子被击穿，发生闪络，线路也会跳闸。为了应对这种状况，工作人员要先对中性接地线进行控制，保证该线路的运行保持在稳定状态中，避免中性接地线的电路与电压出现异常，发生电位偏移等现象。这是由于中性接地线的电位发生偏移时，整套供电系统的电压都会不稳定，难以持续为全部电器设备提供稳定的电力输送，而不稳定的电压将会导致一部分电力设备与电子设施不能正常运行，此时发生的故障会导致广播电视台的新闻播报等工作出现严重问题，对整个电视台的正常工作都将产生不利影响。所以工程技术人员的首要任务是保证三相四电的供电系统中，中性接地线的电位是平稳的，保证电力输送是稳定的，以此来确保零电位不受影响，进而确保中性点电位处在更加安全的区域内，保证整套电力系统仍能够稳定运行[5]。零电位技术示意图见图4。

图4 零电位技术示意图

除此之外，广播电视台也需要设置一套完整的三相四线中性接地线零点电位保障制度，对其进行定期安全检查与故障排查，通过对其运行状态的测试来检查是否有电器元件老化或损坏，从而综合规避各类故障与事故的发生。为了进一步提高电力系统的运行稳定性与安全系数可以将连接元件的不同电压电线替换成导线，导线的选择应该是电阻率更低的型号，导线外使用的橡胶也应当具有足够的绝缘系数，外部是金属编织管的导线是绝对不能使用的，这类导线完全不具备绝缘性能，不适合在这样的工作场合使用。且三相四线的电源接地设备附近也要设置相应的接地处理，并保证接地设备与线路的掩埋深度，在其附近设置对应的警示标识，使工作人员能够第一时间赶到现场进行故障排查与维修。

2.4 规范操作机房内数字设备接地技术

在我国广播电视不断发展的进程中，数字化设备得到了越来越广泛的使用，广播电视台中使用的各类电子设备与电器设施也跟随互联网信息技术的飞速发展取得了更多先进技术成果。高科技在电子设备中的使用使得电子设备越来越数字化与科技化，现代科技的发展也使得电子设备种类越来越多，机房内使用的数字化设备虽然各司其职分工不同，使用的电压与接电线路也有所不同，在系统信号接地中注重连接次序是一种对数字设备接地的规范化管理，但为了保证数字设备能够在运行中始终保持良好的性能，对数字地线、电源线以及接地技术中使用的信号线和机柜与设备外壳连接的电线要根据合理次序与科学分类进行管理，为此可以设置两条母线。一条是信号母线，另一条是设备的外壳母线，在设备实际运行中这两条母线能够使设备在整体运行中实现半循环式的运行。

信号总线可以使用两条半环形的接地母线，接地母线要尽可能靠近安全接地螺栓并汇聚；也可以选择在屏蔽地使用箱体外壳的母线来接受附近设备的信号，而这一套信号系统的总线应当连接到附近的其他主机设备的柜体总线上。对两条母线的设置应当确保接电线路完全受绝缘处理保护，一则避免漏电与故障导致其他设备受到不良影响；二则避免工作人员触碰到母线与接电线路时被电流伤害。接地技术行业内设置有不同的规章与技术准则，并行线路要根据型号与电压等指标进行分类，将接地系统外壳的绝缘接母线规范化合理化地安置到对应的屏蔽地中。在接地技术中，用处一致或性能接近的导线也可以合理整合，在汇集处做标记与说明，这也为后续使用中的安全检查与技术修复等操作提供便利，一旦接地系统中有任何故障也可以依照事先做好的标记及时进行有效的维修，总的来说对机房内部的各类数字化设备与电子设备进行合理化规范化的处理能够为后续使用中的各项工作精简作业环节，使数字设备的维修与管理变得更加高效。

3 工艺接地与交流电源地线配合技术

在广播电视工程中使用接地技术时，工艺接地的使用有其重要体现，工艺设备的电源进入到电器设备机房后需要将电源中的PE线替换为工艺接地的地线，机房中工艺接地的线排与不同的机架配电线进行连接，而PE线也与机房的总配电箱相连接。需要使用到的电气设备的单相三极电源插座需要将设置完成的PE线连接到工艺地当中，而对应的设备专用的接地端输电线路则要与机柜的工艺地铜带作相关的连接，设备外壳的连接线也应当作对应的连接，通过这样的连接来保证工艺接地与交流电源的地线能够在运行中始终稳定配合[6]。需要工程技术人员注意的点在于机柜上的设备应当严禁通过电源中性线进行接地操作，这是由于中性线需要保证零点电位，且工艺接地技术的操作应当完全符合行业规定，适应使用技术的广播电视台的实际运行需要，不同电视台的建筑结构不同，机组架设置位置也有所不同，电器设备的信号线缆绝不可以通过屏蔽层作“间接接地”处理，也不能调整电线做“迂回接地”处理，更不能将电器设备的螺钉与导轨固定在不合理的位置进行“自然接地”，这些有极大安全隐患的操作在实际接地施工中要坚决禁止。

图5 工艺电源连接图

4 广播电视工程接地技术应用

在广播电视工程中使用接地技术，一则是为了保护广播电视台中的各种电器设备与信号接收设备能够稳定运行，为了保证广播电视台的工作能够正常开展；二则是为了在实际运行中一旦出现漏电等故障问题，工作人员能够在这样的环境中避免受到触电等人身安全威胁，对于接地施工的工作人员也是一种安全保障。在电器设备安全处理中，不同电器设备会因使用的电压不同而产生电位差，这种差值容易导致电器设备在工作中与本身就会产生的静电反应发生作用，进而使设备处于不安全不稳定的运行状态中，更加容易发生各种故障，尤其是雷雨天气时，电器设备与电力系统将受到更多威胁。当然接地技术最大的作用还是体现在保障工作人员人身安全方面，一旦设备在不知情的情况下出现故障、运行失衡或是某条线路接触不严漏电，工作人员不慎接触到已经漏电的电线也能避免感电反应发生，规避触电可能带来的伤害。接地技术在这种情况下能够减少工作人员遭遇电击的可能，为工作人员的人身安全提供了更多的保障。