浅论广播电视设备的安全可靠接地

浅论广播电视设备的安全可靠接地

赵反修

接地看上去很简单，但对广播电视的安全优质播出来讲却非常重要，系统接地处理不好，电视画面上会出现条纹、滚道，电视伴音中会出现串音、杂音等。我们在实际工作中就遇到过因系统接地不良而出现电视播出质量差的情况：一次是在电视伴音中串进了广播音，广播音虽小但很清楚；再一次是在播出的电视画面中出现了间歇性的斜纹干扰。问题的出现使我们对电视制播系统接地的重要性有了深刻的认识，对制作机房、播出机房进行了防雷、防静电、防辐射、防漏电等接地处理，使广播电视播出更加安全可靠。

一、接地的基本概念

通常我们将大地当做一个等势体，作为零电位，出于对功能和保护的考虑，要将一些设备的某些部分与大地连接起来，这就是接地。一般来说，接地可分为功能性接地和保护性接地。

1.功能性接地

为了保证电气设备的正常运行，实现的可靠性接地，可分为以下几种：

（1）工作接地。根据系统运行的需要对系统中性点的接地，这个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的接地及保护接零都属于这种接地。

（2）逻辑接地。造成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，仅是逻辑上的接地，但不一定是大地零电位。如一些设备的热底板。

（3）电磁适应性接地。为防止寄生电容回授或形成噪声电压而进行的屏蔽接地。还称为电磁兼容接地即出于电磁兼容设计而要求的接地，包括：

a.屏蔽接地：为了防止电路之间由于寄生电容存在产生相互干扰、电路辐射或外界电场感应，必须进行的隔离和屏蔽，这些隔离和屏蔽的金属必须接地。

b.滤波器接地：滤波器中一般都包含信号线或电源线到地的旁路电容，当滤波器不接地时，这些电容就处于悬浮状态，起不到旁路的作用。

c.噪声和干扰抑制：对内部噪声和外部干扰的控制需要设备或系统上的许多点与地相连，从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。

2.保护性接地

为防止人、畜或设备因电击造成伤亡或损坏而进行的接地，分为以下几种：

（1）外露导电部分接地。将电气设备的外露导电部分进行接地，使其处于地电位。通常外露导电部分就是电气设备的金属外壳，所以这种接地也称为外壳接地。

（2）设备外导电部分接地。将非电气设备的导电部分，例如机械设备的外壳、金属管线等进行接地或连接到接地干线或相互连接等电位体，以减少电击的危害。

（3）防雷接地。为了消除或减轻雷电危害而将雷电电流导入大地的接地。

（4）防静电接地。将静电导入大地防止其危害的接地。

3.单点接地

单点接地是为许多连接在一起的电路提供公共电位参考点的方法，这样信号就可以在不同的电路之间传输。单点接地要求每个电路只接地一次，并且接在同一点。由于只存在一个参考点，因此没有地回路存在。

4.多点接地

这种接地结构能够提供较低的接地阻抗，这是因为多点接地时，每条地线可以很短；并且多根导线并联能够降低接地导体的总电感。在高频电路中必须使用多点接地，并且要求每根接地线的长度小于信号波长的1/20。

5.混合接地

混合接地既包含了单点接地的特性，又包含了多点接地的特性。例如，系统内的电源需要单点接地，而射频信号又要求多点接地，这时就可以采用混合接地。在多系统间传输视频信号，则要求低电平隔离，可以采用混合接地。

二、接地的形式

供电系统的零线和地线出于保护和工作的考虑而形成多种不同的接线方式。低压配电接地、接零系统分有IT、TT、TN三种基本形式。最适合广播电视系统接地要求的是TN-C-S形式。

TN-C-S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN-C系统，第二部分是TN-S系统，分界面在N线与PE线的连接点，分开后即不允许再合并。该接地系统在进户之前采用TN-C形式，进户处做重复接地，进户后变成TN-S形式。TN-C系统称为三相四线系统，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。TN-S系统的特点是：中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。该系统中性线N常会带电，保护接地线PE连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。因此TN-S接地系统明显提高了人及物的安全性。同时只要采取接地引线，各自都从接地体一点引出，选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个接地电位基准点，所以，TN-C-S系统作为广播电视系统的一种接地形式是比较安全可靠的。

三、广播电视系统接地网的设计

广播电视系统中大量采用综合布线系统，综合布线系统的接地设计应注意以下几个问题：

1.综合布线系统采用屏蔽措施时，所有屏蔽层应保持连续性，并应注意保证导线间相对位置不变。屏蔽层的配线设备端应接地，用户端视具体情况接地。两端的接地应连接至同一接地体。当接地系统中存在两个不同的接地体时，其接地电位差应不大于1Vrms（有效值）。

2.当电缆从建筑物外面进入建筑物内部容易受到雷击、电源碰地、电源感应电势或地电势上浮等外界因素的影响时，必须采用保护器。

3.当线路处于以下任何一种危险环境中时，应对其进行过压过流保护：

（1）雷击引起的危险；

（2）工作电压超过250V的电源线路碰地；

（3）地电势上升到250V以上而引起的电源故障；

（4）交流50Hz感应电压超过250V。

4.综合布线系统的过压保护宜选用气体放电管保护器。固为气体放电管保护器的陶瓷外壳内密封有两个电极，其间有放电间隙，并充有惰性气体。当两个电极之间的电位差超过250V交流电源或700V雷电浪涌电压时，气体放电管开始出现电弧，为导体和地电极之间提供了一条导电通路。

5.综合布线系统的过流保护宜选用能够自复的保护器。由于电缆上可能出现这样或那样的电压，如果连接设备为其提供了对地的低阻通路，则不足以使过压保护器动作，而其产生的电流却可能损坏设备或引起着火。

四、室内接地网的要求

一是采用TN-S系统，将交流电源线路中的返回通道（中性线）只在一点与安全接地系统相连接。交流电源线路的返回电流不流入信号参考地系统。由于消除了电流环路，这种与交流返回电流隔开的信号参考地系统可最大限度地减少公共阻抗耦合。

二是将广播电视设备尽可能通过多点与信号参考地相连接。这可为高频干扰提供多个并联的对地通路从而减少了电感效应。根据欧姆定律，电阻并联其阻值减少，故并联通路越多，对地阻抗越小。这样做也有助于将接地之间的物理距离减少到所需要的1/10波长的距离或更小，消除接地电流环路，减少高频干扰。为了使电流进入接地系统后尽快流入大地，要求其与接地点间的地线粗些、距离短些。通常的做法是采用网格，它实质上是具有许多网孔的接地平面。当网孔尺寸小于所需频率波长的1/10时，网格的效果接近一实体平板。为使此接地平面更为适用，应满足两个条件：所有接至网格的设备接地线的长度必须小于最高频率的1/10的波长；设备与接地平面的连接必须具有足够的并联通路，以降低设备与接地平面间的电位差。

广电机房对接地的要求

1.机房的接地电阻不应大于1欧，这样可有效地降低因雷击和高压故障所引起的地电位升高，抑制干扰。

2.机房不宜采用中性线作为交流保护地线的TN-C系统。因为中性线平时有荷载电流，当其作为交流地线时会成为干扰源。所以，为了防止机房内低压电气设备正常工作时零序电流流入联合地线系统，使保护地线有荷载电流，应直接从中性点引一根线作为交流保护线，即交流电源的“零”线要严禁与接地系统电气连通。

3.直流地的处理方法

直流地接地处理方式目前有两种，即直流地悬浮和直流地接大地。

直流地悬浮就是直流地不接大地，与大地严格绝缘，对地电阻的大小依机器的要求而定。一般应1兆左右，这种方法简单，而且不受交流网的干扰。其缺点是直流地悬空而有可能使电流耦合去干扰临近设备，万一发生交流地火线与机箱相碰现象，就会使机箱带有很高的交流电压，这将是极其危险的。另外，一旦绝缘下降或发生对地短路就会产生干扰，使大量的静电无法排除，容易使机器带静电。静电电压过高不仅影响机器的运行，也会给操作人员和有些器件带来危险，还会产生严重的干扰。

直流地接大地，就是把设备中的数字电路逻辑地与大地相接，它克服了直流地悬浮带来的问题。由于直流地与机箱分开了，机柜外壳接大地，为防止高频干扰提供了低阻通路，也为静电荷找到了通路。但是在直流地接大地的地线系统中，绝不是直流地在任意一点上都可以接大地，而且在直流地接大地之前应像直流地悬浮一样保持对大地有足够的绝缘电阻。

直流地接法有三种：一是串联接地，机房各设备地线以串联方式接在作为直流地地线上，注意此处所用的连接部应与机箱绝缘，此种接法各处地电位都有差异，在简单、电位差很小的接地系统中应用比较适宜。二是并联接地，机房设备的直流地，都用多股屏蔽线分别直接接到接地母线上，这种接法各点间的电位差很小，因此在系统中应用较多。三是网络接地，直流网络地就是用一定截面积的铜芯线，在活动地板下面交叉排成方格，交叉点用锡焊接在一起。

五、各类地线之间的关系

广播电视机房的防雷接地要单独设立；安全地线、逻辑地线、屏蔽地线可以接入接地母线后再与中性线按TN-S系统的接法处理；直流地、交流地、安全地应各自成系统，各自汇流后用一根接地母线接入接地主干线，这种方法比较方便。为安全起见直流地、交流地、安全地可分别接入不同的地线，这种方法比较合理，接地理论和实际更能融为一体。虽然造价略贵一些，但从广电设备的价格与接地所需价格之比和保护人员安全角度来看是值得的。

〔作者单位：山东淄博市张店区广播电视局〕