广播电视系统设备接地.docx

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广播电视系统设备接地

广播电视系统设备接地

摘要：

本文将比较系统地介绍广播电视设备接地的功能、要求和接地系统的工程作法。

由于广播电视数字化自动化的进程迅猛，数据机房也成了广播电视行业众多机房中的一员，本文对数据机房的接地要求也作了简要的介绍。

关键字：

广播电视系统设备接地

　　接地看上去很简单，但是处理不好造成的问题令人头疼。

广播电视设备绝大多数是弱电设备，理论上接地、防雷、零线、地线这样的事情已经由供电部门、建设部门解决了，我们不需要理会。

实际上我们却要经常陷入此种烦恼之中。

电视画面上的条纹、滚道，广播节目中的杂音、啸叫常常纠缠着我们，挥之不去。

我们常将暖气管道、自来水管道、墙壁内的钢筋作为接地线导致无法预料的麻烦；各个部门、机房经常各自为政，自设地线，结果造成地电压不平衡；把对接地有不同要求的设备接在一个地上而造成浪涌危害。

这种种问题都促使我们需要对接地问题进行很好的了解。

　　本文将比较系统地介绍广播电视设备接地的功能、要求和接地系统的工程作法。

由于广播电视数字化自动化的进程迅猛，数据机房也成了广播电视行业众多机房中的一员，本文对数据机房的接地要求也作了简要的介绍。

　　一、接地的功能和要求

　　理论上我们将大地当作一个等势体，作为零电位，我们由于功能的考虑、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，接地按作用分一般分为功能性接地和保护性接地。

　　1、功能性接地。

为了保证电气系统及电气设备的正常运行，实现其可靠性及固有性能的接地（如图1所示），分为以下几种：

（1）、工作接地。

根据系统运行的需要进行的接地，例如中性点接地，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是接在这个接地点上的，保护接零也属于这种接地。

（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，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、电路辐射电场或对外界电场敏感，必须进行必要的隔离和屏蔽，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（如图2所示），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，一旦电气设备带电部分的绝缘损坏时，可以减轻或消除电击危害。

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）、装置外导电部分接地。

将非电气设备的导电部分，例如机械设备的外壳、建筑物的金属结构、金属管线等进行接地或连接到接地干线或相互连接进行等电位措施，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。

将静电导人大地防止其危害的接地。

　　此外，作为保护接地的补充，将电力系统多处接地，例如架空线在进入建筑物处进行的接地，称为重复接地（如图1所示），用以减轻电击危险。

　　接地状况的好坏主要用接地电阻的大小进行衡量，接地电阻主要是由接地引线的电阻、接地体的电阻、接地体与大地的接触电阻、散流电阻组成。

　　A、接地引线电阻，是指由接地体至设备接地母线间引线本身的电阻，其阻值与引线的几何尺寸和材质有关。

　　B、接地体本身的电阻，其电阻也与接地体的几何尺寸和材质有关。

　　C、接地体表面与土壤的接触电阻，其阻值怀土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面积及接触紧密程度有关。

　　D、从接地体开始向远处（20米）扩散电流所经过的路径土壤电阻，即散流电阻。

决定散流电阻的主要因素是土壤的含水量。

　　接地电阻虽由四部分构成，但前两项所占接地电阻值的比例甚微，起决定作用的是接触电阻及散流电阻。

　　不同的电气设备对接地电阻有不同的要求：

　　1、大接地短路电流系统R≤0.5欧；

　　2、数据通信机房的接地应不大于1欧姆，这样可有效地降低因雷击和高压故障所引起的地位升高，抑制干扰；

　　3、广播电视设备对干扰特别敏感，出于抗干扰的要求其R≤2欧；

　　4、容量在100kVA以上的变压器或发电机R≤4欧；

　　5、阀型避雷器R≤5欧；

　　6、独立避雷针、小接地电流系统、容量在100kVA及以下的变压器或发电机、高低压设备共用的接地均R≤10欧；

　　7、低压线路金属杆、水泥杆及烟囱的接地R≤30欧。

　　虽然建筑物的金属结构、金属管线要求接地，但是我们在没有经过对这些金属结构、金属管线的接地电阻进行测量的情况下不宜将其视为可靠的地线，因为这些建筑物有可能没有将这些金属结构、金属管线进行良好地接地，这时地电位的影响，连接在这些金属结构、金属管线上的大电流用电设备的漏电、开启关闭时的浪涌将损坏以此为地线的弱电设备。

因此最好不要用暖气管道、自来水管道、墙壁内的钢筋做地线。

　　二、接地、接零系统的形式

　　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。

根据国际电工委员会（IEC）规定的标准，低压配电接地、接零系统分有IT、TT、TN三种基本形式为了区分各种接线方式用字母进行了描述：

　　第1个字母反映电源中性点接地状态；T——表示电源中性点工作接地；I——表示电源中性点没有工作接地（或采用阻抗接地）；

　　第2个字母反映负载侧的接地状态；T——表示负载保护接地，但与系统接地相互独立；N——表示负载保护接零，与系统工作接地相连；

　　第3个字母C—表示中性线与保护零线共用一线；S—表示中性线与保护零线各自独立，各用各线。

　　TN-S系统有五根线，即三根相线A、B、C、一根中性线N及一根保护线PE，仅电力系统一点接地，用电设备的外露可导电部分按到PE线上。

通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。

　　TN-S系统的特点是，中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。

中性线N是带电的，而PE线不带电。

该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。

其优点是PE线上在正常工作时不呈现电流，因此设备的外露可导电部分也不呈现对地电压。

在事故时也容易切断电源，因此比较安全，但费用较贵，多用于环境条件比较差的场所。

此外，由于PE线上不呈现电流，有较强的电磁适应性。

TN-S系统可以用作广播电视系统的接地系统。

　　IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，只有线电压（380V），无相电压（220V），保护接地线PE各自独立接地。

该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电源，系统可以照常运行，同时由于各设备PE线分开，彼此没有干扰，电磁适应性也比较强。

缺点是不能配出中性线N。

因此它是不适用于拥有大量单相设备的广播电视系统。

　　TN-C系统被称为三相四线系统，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。

这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，在一般情况下，如选用适当的开关保护装置和足够的导线截面，也能达到安全要求，目前国内采用这种系统比较多。

但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。

广播电视系统，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管（可控硅）等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N带电，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移，以及干扰信号。

不但会使设备外壳（与PEN线连接）带电，对人身造成不安全，广播电视信号劣化，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。

因此TN-C接地系统不能作为广播电视系统的接地系统。

　　TT系统通常称为三相四线接地系统。

该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方。

TT系统的特点是中性线N与保护接地线PE无一点电气连接，即中性点接地与PE线接地是分开的，各用电子系统接地点也是分开的。

该系统在正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。

只有单相接地故障时，由于保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，设备外壳才可能带电，但是故障电流取决于用电系统的接地电阻的PE线的接地电阻，其值往往很小，不足以使数千瓦的用电设备的保护装置断开电源，为了保护人身安全，必须采用残余电流开关作为线路及用电设备的保护装置，否则只适用于供给小负荷的系统。

正常运行时的TT系统类似于TN-S系统，也能获得人与物的安全性和取得合格的基准接地电位。

但是由于采用了多点接地，各用电子系统接地点间的地电压不同而导致信号地线中有电流，形成周波干扰。

在对各用电子系统之间的信号线的地线进行低频隔离，安装合适用的电设备的保护装置之后，还是可以用于广播电视系统的。

　　TN-C-S系统由两个接地系统组成，前面四线后五线，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。

该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN-C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN-S系统。

TN-C系统前面已做分析。

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，中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。

PE线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，及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等措施，那么TN-C-S系统可以作为广播电视系统的一种接地系统。

　　三、电路接地的方式

　　1、单点接地：

如图8所示，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。

若没有公共参考点，就会出现错误信号传输。

单点接地要求每个电路只接地一次，并且接在同一点。

该点常常以地球为参考。

由于只存在一个参考点，因此可以相信没有地回路存在，因而也就没有干扰问题。

　　2、多点接地：

如图9所示，从图中可以看出，设备内电路都以机壳为参考点，而各个设备的机壳又都以地为参考点。

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。

　　3、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，这时就可以采用图10所示的混合接地。

对于直流，电容是开路的，电路是单点接地，对于射频，电容是导通的，电路是多点接地。

而多系统间传输视频信号则要求低电平隔离，可以采用图11所示的混合接地。

　　四、接地网的设计和施工

　　综合布线系统接地网的结构包括接地线、接地母线（层接地端子）、接地干线、主接地母线（总接地端子）、接地引入线、接地体六部分，在进行系统接地的设计时，可按上述6个要素分层次地进行设计。

　　1、接地线

　　接地线是指综合布线系统各种设备与接地母线之间的连线。

所有接地线均为铜质绝缘导线，其截面应不小于4mm2。

当综合布线系统采用屏蔽电缆布线时，信息插座的接地可利用电缆屏蔽层作为接