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关于电视编发楼的接地应用

2009-08-28 李文强 《传播与制作》


     电子设备的接地,是保障设备安全、操作人员安全和设备正常运行的必要措施。凡是与电网连接的所有设备都应当接地。

一. 接地的分类
     保护人员和设备不受损害叫做保护接地;保障设备的正常运行的叫做工作接地。
     保护接地分防雷接地和机壳安全接地,防雷接地是受到雷电袭击时,为防止因雷电袭击造成损害的接地系统。常有信号防雷地和电源防雷地之分。机壳安全接地是将系统中平时不带电的金属部分与地之间形成良好的导电连接,以保护设备和人身安全。原因是系统的供电是强电供电,通常情况下机壳等是不带电的,当故障发生造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时,这些金属部件或外壳就形成了带电体,如果没有很好的接地,那么这带电体和地之间就有很高的电位差,如果人不小心触到这些带电体,那么就会通过人身形成通路,产生危险。因此,必须将金属外壳和地之间作很好的连接,使机壳和地等电位。此外,保护接地还可以防止静电的积聚。
     工作接地是为了使系统以及与之相连的设备均能可靠运行并保证不受外界干扰而设的接地。编发楼内各个子系统的广播电视设备传送和接收的信号是微弱的电信号,该信号如果遇到周围电磁场的干扰,就会在地线上产生一个电压降,对原有的输入信号产生干扰,由于干扰而失真的输入信号又通过调制、解调、放大等一系列电子线路使输出信号有更大的改变,各个子系统在编发楼中的走线必然有大量的线路并排和交叉,造成地线上各种信号的相互感应,而且由于地线接点多,接地方式各不相同(如防雷地、保护地、电源地、工作地等),如果工作接地处理不好,各种干扰源对系统的干扰就会很大,甚至于系统不能正常工作。
     保护接地和工作接地是一个十分必要解决的问题。在编发楼的接地上,我们做了认真的研究,制定了具体方案,并在实践中加以运用。

二. 地线干扰的主要表现形式
     濮阳电视台编发楼的功能包括节目制作、编辑、播出、发射、发射控制、微波发射、内部通信、计算机局域网、卫星地面站及辅助的照明系统、配电系统、空调系统。
     编发楼内各个子系统的工作最后都要在信号放大的发射系统体现出来,各个子系统很小的地线干扰,经过发射系统后,干扰的表现会很明显,甚至于不能正常工作,而地线干扰的原因和形式是相当复杂的,地线干扰的主要表现形式。
     1. 反馈信号的干扰
         反馈信号干扰就是输出信号通过地线在输入地上产生一个地电流,从而在输入地上出现一个与输出相类似的信号,此信号在传输回路上就形成了反馈信号干扰。
     2. 串扰
         相邻的信号间感应产生的干扰,如果不同系统的信号线是同一管、同一桥架、同一地沟传送,则相邻的信号会相互感应产生干扰,这种干扰信号在传输回路上就形成了对输出信号的干扰,使输出信号的幅度改变、相位失真。
     3. 电源干扰
         交流强电在工作地上产生的干扰,50HZ的交流强电如果和信号线同一管、同一桥架、同一地沟铺设,则交流强电会对信号地线产生干扰,这种干扰表现在图像上会有黑色或灰色横纹上下滚动,在声音上则会有低频的交流声。
     4. 外界噪声干扰
        辐射到系统中的外界环境干扰,这种干扰呈现在地线上的信号多是脉冲信号,这种干扰能造成信号突然中断或严重的局部失真。

三. 濮阳电视台编发楼接地方案设计
     为了能更好的防雷电和解决各子系统的地线干扰,以减小或消除同系统中不同性质的接地(如防雷地、工作地、外壳接地、静电地、信号地等)之间的电位差,我台编发楼采用的是联合接地方式,联合接地方式是利用建筑结构中的主钢筋架构做作为地网的骨格。柱、梁内的主钢筋焊成一个整体,并引至地下接地柱,整个楼组成一个笼式均压体,并为各子系统的工作地在需要的各点设置了接地引下线,防雷地、保护地、电源地可通过该地网接地,工作地采用单点接地,但因设备太多,为减少接地数量,降低成本,采用子系统单点通过引下线接地。
     联合接地方式中四种地的接法,防雷地、保护地、通过地网接地,这样当有雷击或供电火线与外壳等导电金属部件短路时,人和设备处于同一电位下,可以保证人和设备的安全。电源地则是在电源变压器的中性点以双线引出,一根接地网,一根作为电源的中性线。由于各种子系统都要经过放大倍数很大的发射系统,很小的地线干扰就会造成很严重的后果,因此,工作地要求很高,工作地接至单独的接地总汇集线,接地总汇集线的截面积要根据最大故障电流值来定,接地总汇集线采用铜排来做,接地总汇集线的接地电阻要小于1欧姆,各子系统的工作地线应与机房的保护地线绝缘,采用单独较粗的带绝缘护套的铜线接至接地总汇集线。
     1. 濮阳电视台编发楼的布局:一楼是编辑机房、磁带库、办公室,于之配套的有照明系统、通讯系统、局域网系统、空调系统、配电系统,二楼是播出机房、发射控制机房、发射机房、风机房、维修间、办公室,于之配套的有照明系统、通讯系统、局域网系统、空调系统、配电系统,楼顶是卫星地面站。
     2. 各子系统的接地方案
         一楼的重点是编辑机房,编辑设备都放在机架上,设备机壳同机架相连,机壳的保护地直接入地网,这样机壳不带电的金属部分(机柜外壳,操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接,以保护设备和人身安全。工作地通过单独较粗的带绝缘护套的铜线接至接地总汇集线,主要信号通路则单独走在带屏蔽的线槽中,屏蔽地是所有的接地中要求高的一种,接地电阻小于1Ω。在安装机架前,先在地面上铺一层绝缘橡皮,再铺一层薄铜皮,再铺一层绝缘橡皮,而且三层呈阶梯形,编辑机架放置其上,四周要留有一定的空间,机架与铜皮相连接保护地入地网,这种接法有两个优点,一是机架、铜皮和地面静电地板组成了两个电容器,地面上如有固体传来的交流信号可通过电容器滤掉,二是有减震作用。[Page]
         二楼的重点是播出机房、发射控制机房、发射机房、风机房,播出机房的设备放置和编辑机房一样,播出设备的机架放置在三层呈阶梯形的面上,设备机壳同机架相连,保护地直接入地网,工作地通过单独较粗的带绝缘护套的铜线接至接地总汇集线,从播出机房到发射控制机房的二路信号传输线,用接地金属线槽(为屏蔽其它干扰),二路信号线槽单独走线且远离电源线、电话线、防火报警线。发射控制机房的控制机柜放置和地线连接与播出机房一样,由于控制设备多,相互之间的连线平行、交叉,且距离很近,为尽量减少它们之间的干扰,我们采取了以下措施,一是在机柜允许的情况下,不相关设备能远离的尽量远离,二是要统盘考虑,控制设备合理放置,以便使连线最短,三是输入端和输出端尽量远离,以防相互干扰,四是能交叉走线不平行走线,五是最怕干扰和最容易干扰别人的部分加以屏蔽,六是各信号地用单独的线接到一点,以免在某段地线上有多电流流动,造成干扰,从控制机房到各组发射机的信号传输线,用接地金属线槽(为屏蔽其它干扰),信号线槽单独走线且远离电源线、电话线、防火报警线。发射机房的发射机放置和其它机架一样,音视频传输线用接地金属线槽(为屏蔽其它干扰),信号线槽单独走线且远离电源线、及其它大功率的干扰源。风机房的风机和其它机架一样。
         楼顶,编发楼虽然较低,但为了保障设备安全、操作人员安全和设备正常运行的必要措施,还是在最高处设避雷针,全屋顶设避雷网,因楼顶有卫星地面站,在架设避雷网时,要考对卫星地面站的影响,避雷引线通过地网接地,当有雷击时,人和设备处于同一电位,可保证安全。
         为了减小相互影响,降低辐射,在建编发楼时每个房间的墙壁、地面、房顶,都用铅网、铅玻璃加以屏蔽,地板全是防静电地板,静电地板下为各个子系统的保护地、工作地线设置了单独的接地屏蔽线槽,这样各个重要子系统的工作地线对外界的干扰就有了进一步的提高。
         为了有一个更好的外围环境,高压配电房、水泵房等附助设施都离编发楼较远,以便使其影响最小。
         由于此前经过精心的接地设计,各个子系统之间的干扰,地线干扰都很小,使用效果很好,在设备安全、人身安全方面也达到了要求,经过两年的使用,接地设计达到了预期的效果。

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