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關于電視編發樓的接地應用

2009-08-28 李文強 《傳播與制作》


     電子設備的接地,是保障設備安全、操作人員安全和設備正常運行的必要措施。凡是與電網連接的所有設備都應當接地。

一. 接地的分類
     保護人員和設備不受損害叫做保護接地;保障設備的正常運行的叫做工作接地。
     保護接地分防雷接地和機殼安全接地,防雷接地是受到雷電襲擊時,為防止因雷電襲擊造成損害的接地系統。常有信號防雷地和電源防雷地之分。機殼安全接地是將系統中平時不帶電的金屬部分與地之間形成良好的導電連接,以保護設備和人身安全。原因是系統的供電是強電供電,通常情況下機殼等是不帶電的,當故障發生造成電源的供電火線與外殼等導電金屬部件短路時,這些金屬部件或外殼就形成了帶電體,如果沒有很好的接地,那么這帶電體和地之間就有很高的電位差,如果人不小心觸到這些帶電體,那么就會通過人身形成通路,產生危險。因此,必須將金屬外殼和地之間作很好的連接,使機殼和地等電位。此外,保護接地還可以防止靜電的積聚。
     工作接地是為了使系統以及與之相連的設備均能可靠運行并保證不受外界干擾而設的接地。編發樓內各個子系統的廣播電視設備傳送和接收的信號是微弱的電信號,該信號如果遇到周圍電磁場的干擾,就會在地線上產生一個電壓降,對原有的輸入信號產生干擾,由于干擾而失真的輸入信號又通過調制、解調、放大等一系列電子線路使輸出信號有更大的改變,各個子系統在編發樓中的走線必然有大量的線路并排和交叉,造成地線上各種信號的相互感應,而且由于地線接點多,接地方式各不相同(如防雷地、保護地、電源地、工作地等),如果工作接地處理不好,各種干擾源對系統的干擾就會很大,甚至于系統不能正常工作。
     保護接地和工作接地是一個十分必要解決的問題。在編發樓的接地上,我們做了認真的研究,制定了具體方案,并在實踐中加以運用。

二. 地線干擾的主要表現形式
     濮陽電視臺編發樓的功能包括節目制作、編輯、播出、發射、發射控制、微波發射、內部通信、計算機局域網、衛星地面站及輔助的照明系統、配電系統、空調系統。
     編發樓內各個子系統的工作最后都要在信號放大的發射系統體現出來,各個子系統很小的地線干擾,經過發射系統后,干擾的表現會很明顯,甚至于不能正常工作,而地線干擾的原因和形式是相當復雜的,地線干擾的主要表現形式。
     1. 反饋信號的干擾
         反饋信號干擾就是輸出信號通過地線在輸入地上產生一個地電流,從而在輸入地上出現一個與輸出相類似的信號,此信號在傳輸回路上就形成了反饋信號干擾。
     2. 串擾
         相鄰的信號間感應產生的干擾,如果不同系統的信號線是同一管、同一橋架、同一地溝傳送,則相鄰的信號會相互感應產生干擾,這種干擾信號在傳輸回路上就形成了對輸出信號的干擾,使輸出信號的幅度改變、相位失真。
     3. 電源干擾
         交流強電在工作地上產生的干擾,50HZ的交流強電如果和信號線同一管、同一橋架、同一地溝鋪設,則交流強電會對信號地線產生干擾,這種干擾表現在圖像上會有黑色或灰色橫紋上下滾動,在聲音上則會有低頻的交流聲。
     4. 外界噪聲干擾
        輻射到系統中的外界環境干擾,這種干擾呈現在地線上的信號多是脈沖信號,這種干擾能造成信號突然中斷或嚴重的局部失真。

三. 濮陽電視臺編發樓接地方案設計
     為了能更好的防雷電和解決各子系統的地線干擾,以減小或消除同系統中不同性質的接地(如防雷地、工作地、外殼接地、靜電地、信號地等)之間的電位差,我臺編發樓采用的是聯合接地方式,聯合接地方式是利用建筑結構中的主鋼筋架構做作為地網的骨格。柱、梁內的主鋼筋焊成一個整體,并引至地下接地柱,整個樓組成一個籠式均壓體,并為各子系統的工作地在需要的各點設置了接地引下線,防雷地、保護地、電源地可通過該地網接地,工作地采用單點接地,但因設備太多,為減少接地數量,降低成本,采用子系統單點通過引下線接地。
     聯合接地方式中四種地的接法,防雷地、保護地、通過地網接地,這樣當有雷擊或供電火線與外殼等導電金屬部件短路時,人和設備處于同一電位下,可以保證人和設備的安全。電源地則是在電源變壓器的中性點以雙線引出,一根接地網,一根作為電源的中性線。由于各種子系統都要經過放大倍數很大的發射系統,很小的地線干擾就會造成很嚴重的后果,因此,工作地要求很高,工作地接至單獨的接地總匯集線,接地總匯集線的截面積要根據最大故障電流值來定,接地總匯集線采用銅排來做,接地總匯集線的接地電阻要小于1歐姆,各子系統的工作地線應與機房的保護地線絕緣,采用單獨較粗的帶絕緣護套的銅線接至接地總匯集線。
     1. 濮陽電視臺編發樓的布局:一樓是編輯機房、磁帶庫、辦公室,于之配套的有照明系統、通訊系統、局域網系統、空調系統、配電系統,二樓是播出機房、發射控制機房、發射機房、風機房、維修間、辦公室,于之配套的有照明系統、通訊系統、局域網系統、空調系統、配電系統,樓頂是衛星地面站。
     2. 各子系統的接地方案
         一樓的重點是編輯機房,編輯設備都放在機架上,設備機殼同機架相連,機殼的保護地直接入地網,這樣機殼不帶電的金屬部分(機柜外殼,操作臺外殼等)與地之間形成良好的導電連接,以保護設備和人身安全。工作地通過單獨較粗的帶絕緣護套的銅線接至接地總匯集線,主要信號通路則單獨走在帶屏蔽的線槽中,屏蔽地是所有的接地中要求高的一種,接地電阻小于1Ω。在安裝機架前,先在地面上鋪一層絕緣橡皮,再鋪一層薄銅皮,再鋪一層絕緣橡皮,而且三層呈階梯形,編輯機架放置其上,四周要留有一定的空間,機架與銅皮相連接保護地入地網,這種接法有兩個優點,一是機架、銅皮和地面靜電地板組成了兩個電容器,地面上如有固體傳來的交流信號可通過電容器濾掉,二是有減震作用。[Page]
         二樓的重點是播出機房、發射控制機房、發射機房、風機房,播出機房的設備放置和編輯機房一樣,播出設備的機架放置在三層呈階梯形的面上,設備機殼同機架相連,保護地直接入地網,工作地通過單獨較粗的帶絕緣護套的銅線接至接地總匯集線,從播出機房到發射控制機房的二路信號傳輸線,用接地金屬線槽(為屏蔽其它干擾),二路信號線槽單獨走線且遠離電源線、電話線、防火報警線。發射控制機房的控制機柜放置和地線連接與播出機房一樣,由于控制設備多,相互之間的連線平行、交叉,且距離很近,為盡量減少它們之間的干擾,我們采取了以下措施,一是在機柜允許的情況下,不相關設備能遠離的盡量遠離,二是要統盤考慮,控制設備合理放置,以便使連線最短,三是輸入端和輸出端盡量遠離,以防相互干擾,四是能交叉走線不平行走線,五是最怕干擾和最容易干擾別人的部分加以屏蔽,六是各信號地用單獨的線接到一點,以免在某段地線上有多電流流動,造成干擾,從控制機房到各組發射機的信號傳輸線,用接地金屬線槽(為屏蔽其它干擾),信號線槽單獨走線且遠離電源線、電話線、防火報警線。發射機房的發射機放置和其它機架一樣,音視頻傳輸線用接地金屬線槽(為屏蔽其它干擾),信號線槽單獨走線且遠離電源線、及其它大功率的干擾源。風機房的風機和其它機架一樣。
         樓頂,編發樓雖然較低,但為了保障設備安全、操作人員安全和設備正常運行的必要措施,還是在最高處設避雷針,全屋頂設避雷網,因樓頂有衛星地面站,在架設避雷網時,要考對衛星地面站的影響,避雷引線通過地網接地,當有雷擊時,人和設備處于同一電位,可保證安全。
         為了減小相互影響,降低輻射,在建編發樓時每個房間的墻壁、地面、房頂,都用鉛網、鉛玻璃加以屏蔽,地板全是防靜電地板,靜電地板下為各個子系統的保護地、工作地線設置了單獨的接地屏蔽線槽,這樣各個重要子系統的工作地線對外界的干擾就有了進一步的提高。
         為了有一個更好的外圍環境,高壓配電房、水泵房等附助設施都離編發樓較遠,以便使其影響最小。
         由于此前經過精心的接地設計,各個子系統之間的干擾,地線干擾都很小,使用效果很好,在設備安全、人身安全方面也達到了要求,經過兩年的使用,接地設計達到了預期的效果。

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