浅谈数字广播电视系统接地技术
一、概述
数字广播电视是政府各部门传播公共服务的重要媒介,也是广大人民群众获取新闻资讯、汲取精神文化的主要途径。近年来,数字广播电视行业的发展十分迅速,使得信息技术和多媒体通信技术得以实现,加快了广播电视技术的发展。根据相关资料,截止2011年底,我国无线电视综合覆盖率已达到94.5%,全国电视机拥有总量已超过5亿台,已建立电视转播发射台15397座,电视发射机30082部,总发射功率可达13960千瓦[1]。而接地技术在数字广播电视系统中占据至关重要的作用,不仅关系到整个系统的稳定性,还与设备安全和人身安全息息相关。然而,由于我国数字广播电视起步较晚,在技术上还处于发展阶段,还存在很多不成熟的方面,对用户的收视质量有一定的影响。接地技术作为影响信号质量的关键因素,亟需进行更深层次的研究。加大对接地技术的研究力度,不断完善数字广播电视系统,是数字化过程中的一项重要挑战。
二、接地技术的发展历程
接地技术是将相关电气设备或电路与大地或类似于大地的大型导电体进行连接,从而将噪音干扰和电流干扰输入到导电体中,以最大的限度保障在雷电或电流短路的情况下不会造成设备损坏,并有效的避免出现人员伤亡事故[2]。
接地技术的引入最初是为了避雷,将雷电产生的雷击电流通过避雷针引入大地,起到保护建筑物、人群和电力设备免遭雷击的保护性作用。同时,接地技术在电力设备发生电线绝缘不良或线路老化时,将相线和设备外壳碰触所产生的危险电压生成的故障电流引入大地,从而起到保护作用。
然而,随着信息化技术的发展,各种电子通信设备和其它数字化设备广泛应用于各个领域,接地已不仅仅是为了防雷和保护人身安全。在接地设计中,解决各种信号之间的相互干扰问题逐渐引起了人们的广泛关注。
三、数字化时代接地技术的目标
电视信号的稳定取决于广播电视发射系统的稳定性,要保证发射系统的稳定,良好的接地系统是最基本的保障。因此,对于数字广播电视系统来说,在保障安全的前提下,追求发射系统的稳定性是数字广播电视系统接地技术的主要目标。若接地系统出现问题,会影响广播电视机房中相关设备信号的正常传输,甚至可能会对工作人员造成人身伤害,破坏设备。
良好的广播电视系统接地技术需满足以下几个方面的要求[3]:第一,保证发射系统的全部装置都处于良好的接地状态;第二,建筑物基础和接地装置之间至少应保持5米以上的安全距离;第三,若保护地线的横截面大于二十米,必须将接零线和接地线分开,以免发生两线互相干扰的情况;第四,限制工作接地和保护接地的电阻低于4欧,并限制防雷保护接地的电阻低于5欧;第五,应使用隔离变压器对重点发射的设备进行隔离,有效防止发射设备之间的相互干扰。
四、数字广播电视系统接地技术的分类
在数字广播电视系统中,按接地的作用,可将数字广播电视系统接地技术分为以下几种:工作接地、保护接地、过压保护接地、屏蔽接地和信号低[4],下面将分类阐述各种接地技术的作用。
(一)工作接地
工作接地是开展工作的基准点位之一,为电路正常工作提供基准电位。该基准点位一般设定为零,可以是设备的一点段或一块[4]。外界电磁场的变化会影响到零电位的稳定性,该基准电位与大地连接时,基准电位即是大地的零电位,这时外界的变化不会影响基准电位,因此,正确合理的工作接地很重要,否则容易引起干扰。
(二)保护接地
保护接地有接地与接零两种方式,是为了防止因绝缘损坏造成的设备带电而设置的装置。一般根据供电系统中的配电系统类型来选择保护方式。针对三相四线的供电系统,采用接零方式,将设备的金属外壳通过导体与零线相接,不能将外壳与大地直接连接[5]。对于数字广播电视系统等大型耗电设备的开关通常都采用接零的保护模式。
(三)过压保护接地
过压保护接地是为了防雷电而设置的,当雷电袭击到电器设备时,如果得不到相应的保护,就有可能损坏设备。机房防雷要求尽量减少对雷电流的阻抗,使雷电流能以最短的引线通过地网均匀迅速的入地[6]。当前,数字广播电视系统中通常采用全固态发射机,但是这类设备耐压低、易被击穿、抗干扰性能力不高,因此,防雷接地设备需要采取安全可靠的固态发射机,才能确保机房设备稳定运行。
(四)屏蔽接地
屏蔽接地是为了防止电磁感应而设置的防护性措施,通过将建筑物的金属屏蔽网、电子设备的金属外壳以及视音频信号线的屏蔽金属外皮接地进行防护[7]。
(五)信号地
信号地,即各种电子电路的基准电位点,能够保障电路有一个统一的基准电位,从而减小或消除信号误差。
五、数字广播电视系统接地技术的注意事项
在数字广播电视系统安装和调试过程中,大功率设备的使用可能会导致电磁场干扰的存在,包括电感耦合、电容耦合和电磁场辐射等,尤其是在导线和电源之间形成的耦合干扰。因此,在数字广播电视系统安装和调试过程中,应高度重视以下几点,即接地的连接次序、保证三相电源中性点电位为零电位、以及进行机房数字设备接地的规范性[8]:
(一)接地的连接次序
对于音频和视频设备,信号地的接地电阻和功率地、安全地的接地电阻要求不同,若处理不当,会引发很多其它问题。因此在安装调试过程中,需要充分考虑接地连接顺序[9],然后进行有效汇集,并尽量与公共接地母线接近,机柜外壳需要用机柜地线将系统外壳连接,而信号设备的外壳要将设备外壳地线与机柜外壳相互连接,最后将系统安全接地螺栓设置在系统的金属外壳上。
(二)保持三相电源中性点电位为零电位
三相四线制电源供电时,各负载用电量和用电的不同时性将导致三相不平衡,若中性线接地不好,将造成三相电源中性线电位偏移,从而有可能因电压偏高或偏低而使单相供电设备运转异常,甚至导致设备损坏。因此必须保证电源中性线可靠接地,使三相电源中性点电位保持零电位。
(三)机房数字设备接地的规范性
随着现代社会的高速发展和科学技术的飞速前进,广播电视数字化程度不断提高,机房内数字设备随之增多,需要通过增加接地设备,最大限度的保障机柜内所有设备都能实现接地并安全运转,这就对接地的规范性有了严格的要求。针对这一日渐突出的问题,可以通过设置几条和系统外壳绝缘且互相并行的半环型接地母线来解决[10]。将系统内各屏蔽地及机柜外壳地就近接到屏蔽地及机柜外壳地母线上,将系统内各信号地就近接到信号地母线上。
六、结论
数字广播电视系统接地技术的实施离不开良好规范的接地要求,接地工作人员应牢记相关的要求,高度重视遇到的具体问题,定期对设备进行检查,不断积累经验,有效的保护接地技术的实施,保障数字整个广播电视系统的正常运转。
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