节目传输机房接地系统浅析

刘毅

摘  要：根据无线局发射台节目传输机房具有的功能，分析了机房设备安全、人员操作安全和设备稳定运行所需的接地要求，并根据这些要求重点分析了电磁适应接地。

关键词：接地设备;电磁环境;电磁干扰;机房

中图分类号：TM862              文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.106

节目传输机房是无线局发射台重要的组成部分之一，承担着卫星节目信号的落地、处理和传输等重要功能，是实现发射台“不间断和高质量”广播发射的重要保证。近年来，各发射台节目传输机房获得了较大的发展，增添了许多现代化的数字设备和网络设备，构成了多种信息系统。在节目传输机房中，既有广播、电视、电话、消防报警和计算机等弱电设备，又配有照明、空调和UPS电源等强电设备。为了保证各系统和设备的安全，就必须对节目传输机房的接地设计提出更高的要求。

1  接地的作用和分类

理论上，接地是指将大地当作一个等势体，作为零电位，出于功能、保护的考虑，将一些设备的某些部分与大地连接起来。接地一般分为功能性接地和保护性接地。

1.1  功能性接地

1.1.1  工作接地

工作接地是指根据系统运行需要进行的接地，例如中性点接地，该接地系统通常有电流通过。三相四线制的零线在供电变压器端是接在工作接地上的，保护接零也属于这种接地。

1.1.2  逻辑接地

逻辑接地是指一个等电位点或等电位面作为电子电路的公共电位参考点的接地方式。这种接地只是逻辑上的接地，不一定属于大地零电位。

1.1.3  电磁适应性接地

电磁适应性接地是为了防止寄生电容回授或形成噪声电压进行的屏蔽接地，也称“电磁兼容接地”，即为了满足电磁兼容设计要求的接地。电磁适应性接地的具体构造可分为以下3方面。

1.1.3.1  屏蔽接地

为了防止因电路之间存在寄生电容而产生相互干扰、电路辐射电场或对外界电场敏感，必须进行屏蔽接地，且屏蔽中的金属必须接地。

1.1.3.2  滤波器接地

滤波器中一般包含信号线或电源线到地的旁路电容，当滤波器不接地时，这些电容处于悬浮状态，无法起到旁路的作用。

1.1.3.3  抑制噪声和干扰

控制内部噪声和外部干扰时，需要设备或系统上的许多部位与地相连，从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。

1.2  保护性接地

1.2.1  外露导电部分接地

外露导电部分接地是指将电气设备的外露导电部分接地，使其处于地电位，当电气设备带电部分的绝缘被损坏时，可以减轻或消除电击危害。

1.2.2  装置外导电部分接地

装置外导电部分接地是指将非电气设备的导电部分，例如机械设备的外壳、建筑物的金属结构和金属管线等进行接地或连接到接地干线或相互连接，以减少电击的危害。

1.2.3  防雷接地

防雷接地是指为了消除或减轻雷电危害而将雷电电流导入大地的接地。

1.2.4  防静电接地

静电是由摩擦等原因而产生的积累电荷，为了防止静电引发事故或影响电子设备的正常工作，需要使静电荷迅速向大地泄放的接地，这种接地称为防静电接地。

2  节目传输机房接地系统分析

广播节目传输机房是一个综合性机房。接地系统的任务是：保护操作者的人身安全;防止建筑物遭受雷击;将旁路杂散的

能量从灵敏度高的广播节目接收和传送设备转移出去，以防止产生电噪声;防止电子设备因瞬时电磁干扰而遭到破坏;保证设备安全、稳定运行，以及传输高质量的节目信号。

节目传输机房基本采用的接地主要包括以下几种。

2.1  防雷接地

发射台多处于山区，山区在夏季属于雷雨多发地区。防雷保护地分为保护建筑物不受雷击而专设的防雷接地装置和为防止雷电过电压破坏设备而埋设的防雷接地装置。节目传输机房的防雷保护装置属于后者。为了保证信号的接收效果，节目传输机房的卫星接收天线常安设于机房屋顶或高于机房的建筑物。节传机房采用了避雷针防雷接地，当雷云放电接近地面时，该接地可使地面的电场发生畸变，在避雷针顶部形成局部电场强度畸变，以改变雷电导入电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击，这是人们长期实践得出的防直击雷的有效方法。采用此种方式时，必须将机房置于其保护范围之内，且避雷针的接地电阻必须符合广播设施防雷接地的规范要求。

2.2  电气保护接地

当采用TN-S系统时，电气设备不带电的金属外露部分与电力网的接地点采用直接电气连接。当带电相线因绝缘故障而损坏设备外壳时，会通过设备外壳构成该故障相对地线的单相短路。此时，电气保护接地利用很大的短路电流，使线路上的保护装置（比如熔断器、低压断路器等）迅速动作，切断电路，从而消除人身触电危险。电子设备的外壳均为金属外壳，如果保护接地不到位或不符合要求，在发生接地故障时，则很容易造成工作人员触电。在节传机房中，应对以下设备进行接地保护：配电柜、设备的金属框架或外壳;电力线路的金属保护管或桥架、接线盒外壳和铠装电缆外皮等。保护接地的连接线采用扁钢或铜导线，以形成可靠的电气通路。因此，应采用规范的电气接地连接接地。

2.3  防静电接地

静电主要由不同物质相互摩擦而产生，节目传输机房中的静电造成的危害是多方面的。很多设备和仪器对静电电压比较敏感，静电会影响其正常运行，严重情况下，瞬间的静电放电会击穿电子设备元器件。为了消除静电所产生的危害，必须采取相应的解决措施。消除静电的方法有很多，但最简单和最有效的办法是采取接地措施，应保证节传机房中所有会产生静电的设备可靠接地。因此，应在节目机房中采用耗散静电地板，即防静电地板，并使地板与大地通过铜板或其他方式可靠连接。

2.4  电磁适应接地

电磁干扰会影响广电系统的信号和设备。电磁场的干扰会使线路的噪声增大，降低机房设备的可靠性，甚至会严重影响播出。电磁干扰产生的原因有很多，包括内部因素和外界因素，且干扰的形式也不同，比如外界对机房的干扰、机房内部各系统间的相互干扰。从来源上说，无线电干扰主要包括短波和短波频率的各次谐波干扰，会影响机房的基带处理系统、微波传输线路和电源系统;电力传输线产生的电晕噪声和极化波会对机房造成影响;雷电电磁脉冲会进入机房避雷系统，并产生瞬变磁场，进而造成设备失效、信号中断，甚至永久损坏;人们在使用日光灯时可能会产生RF杂信干扰，干扰会从灯管中或从电源配线中辐射出来。这些都是影响节目设备和节目信号可靠传输的因素。在这样复杂的电磁环境中，要保证设备的稳定运行和节目信号的高质量传输，就必须做好电磁干扰抑制，而克服电磁干扰最有效的措施就是具备良好的接地系统。

2.4.1  屏蔽接地

屏蔽接地是为了防止电磁感应而对音频线的屏蔽金属外皮、广播设备的金属外壳、屏蔽罩等进行的一种接地防护措施。在所有接地中，屏蔽接地最复杂，这是因为屏蔽本身既可防外界干扰，又可通过它对外界构成干扰，而在设备内部各元件之间也需要防电磁干扰。如果信号馈线的屏蔽层需要一端接地，则其接地的最优方式一般是使信号传输线的末端接地;如果需要平衡与非平衡端口之间接地，则接地端就应选择平衡一端。值得注意的是，一定要防止因在屏蔽线的两端接地而形成回路，进而造成干扰。

屏蔽不良或接地不当会引起干扰，这些干扰主要有交流干扰和高频干扰。其中，交流干扰主要由交流电源引起。防护交流干扰是指对电源进行滤波或在电源变压器初次级间加屏蔽层并接地，在大的杂散电磁场外，为了防电磁干扰进行屏蔽接地是十分重要的;高频干扰来自无线发射台的短波频率干扰和短波频率的各次谐波干扰，它们窜入广播设备后，因在机内得到非正常解调而形成音频干扰。

2.4.2  信号接地

将信号接地放在电磁适应性接地中讨论，是因为信号接地对抑制电磁干扰有着积极、密切的联系。信号接地在系统与广播设备之间，比如广播接收系统之间的接地连接，采用低阻抗导线为各种电路提供具有共同参考电位的信号返回通路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响。信号接地的原则是：同一广播设备的信号输入端地与信号输出端地应分离;前级设备的输出地只能与后级设备的输入地相连。否则，信号可能通过地线形成反馈，进而引起噪声和干扰。

2.5  机房接地中需要注意的问题

2.5.1  隔离各接地系统

防雷接地、电气保护接地和信号接地等接地点之间要保持一定的距离。其中，最重要是防雷接地，在防雷引下线上，绝不能连接其他设备的地线，防雷引下线只能单独直接入地，否则，雷电会通过引下线损坏其他设备。

2.5.2  合理布线

接地线布线要各成系统，在一定距离内避免平行走线，且要远离电源线等强电传输线路，以减少相互影响。

2.5.3  有序搭接接地线

各接地系统的功能不同，其线路上的能量、电位也不同，如果随意搭接，则容易损坏设备。尤其是在短波发射台，屏蔽接地系统线路耦合了无线电波，如果弱点系统的信号线或接地线搭接在上面，则很容易损坏设备。

3  结束语

综上所述，接地系统是一个复杂的系统。除上述分析外，在实际工作中，还要结合具体情况分析，以解决工作中遇到的问题。做好接地系统的设计和布线，可为节传机房提供一个良好的接地环境和电磁环境，从而使节目传输设备可安全、稳定运行。

〔编辑：张思楠〕

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