中波发射台接地地井的设计与建造
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摘 要：中波发射的实质就将发射机产生的大功率高频信号通过发射天线发送到覆盖区域，以达到节目覆盖的目的，在整个发射系统中，工作稳定的发射机、维护良好的馈线和天线、设计良好的天馈线匹配网络是发射质量的根本保证，除此之外，还有一个不可或缺的重要因素——中波发射台接地系统。设计合理的接地系统，可以起到防雷、防干扰、提高播出效率的作用。本文通过对中波发射台接地的重要性进行分析，结合笔者多的工作实践，对中波发射台机房设备、天馈线接地系统及接地地井的设计和建造方法进行论述，希望通过这篇论文能为中波同行的工作实践提供借鉴。
关键词：中波发射台；机房设备；天馈线系统；接地地井
1.中波发射台接地系统
1.1 接地的实质与作用
通常意义上的接地就是将电路某一等电位点、设备机壳等用低电阻导线连接起来，以构成仪器或设备的基准电位。若该点与大地进行低电阻连接，则该点为大地电位；若不跟大地连接，则它仅是仪器设备的基准电位，即浮地。本文所述的接地，都是设备机壳或电路等电位与大地实现低电阻连接。通常意义上的接地有两个作用：一是为了安全，即电子设备出现漏电时能最大程度的保证人身安全；二是消除各电路电流流经公共地线时产生的干扰电压，也就是起到抗干扰作用。
1.2中波发射接地重要性
随着时代的发展，中波发射台已不是传统的节目传输和发射，互联网、数字化广播的普及与使用，越来越多的电气设备，衍生出繁芜的电磁杂波，这些杂波会不同程度的干扰广播设备和广播附属设备，尤其是节目信号设备，这是一方面。另一方面，由于中波台发射机房距离发射天线比较近，中波高频电磁波又会反过来干扰中波台的发射设备及弱电设备。如果发射台同时发射多个频率，那么中波台附近的电磁环境会变得异常复杂。另外还有各种形态的雷电侵袭、发射机与发射机之间的串扰问题、高频电磁波之间的交调问题，都需要良好屏蔽接地来消除。因此，中波发射台的接地问题是一个十分重要的问题。
1.3中波发射接地要求
通常意义上的接地是为了人身安全和抑制干扰，中波发射台的接地还应该具有防雷和提高播出质量的作用。按照发射系统流程，中波台的接地可分为以下三个部分。
一是信号源接地，信号源设备要单独接地，不要与发射设备共用一个接地，避免发射机的交调信号串入信号源系统。信号源设备包括卫星信号接收设备、网络信号接收设备、自动化监听监控设备以及其他弱电设备；二是发射设备接地，发射设备主要是发射机，因为发射机是产生高频大功率的电气设备，为了防止高频外泄，发射机在设计时都充分考虑了这一点，发射机的信号处理电路、控制系统、电源系统和输出系统都采用独立的屏蔽箱，避免相互干扰。为了防止发射机与发射机之间的接地等电位有差别，一般采用多个发射机共用一个等电位接地；三是天馈线系统接地，这也是中波发射台接地方面的难点和重点。上面提到过接地的常规作用是安全和抗干扰，而天馈线系统的接地主要是解决发射效率和防雷的问题。因此，天馈线系统的接地问题比信号源系统和发射设备接地更复杂，涉及的问题更多。另外，中波发射台的供配电系统可以与发射设备共用一个等电位接地系统。
接地系统的设计与建造，都要符合广播电视安全播出管理细则的要求标准来实施。中波发射系统接地一般采用直接接地方式，接地线通常都采用一点接地和串联一点接地方式。接地线引向接地极。由于中波发射系统工作频率高，接地引线最好使用较宽的铜带，或大截面铜母线，利用趋肤效应可提高接地效果。机房所有接地电阻要小于1Ω，接地极最好埋在距设备5～15m远处，信号源接地和发射设备接地最好不要靠的太近，应保持5米以上。
2.机房接地系统
中波发射台的机房是各种强电、弱电、发射设备集中的地方，设计和建造良好的接地，既可以起到安全防干扰的作用，又可以起到防雷做好用。提高整个发射系统的稳定性。
2.1地井位置选择
无论哪一种接地，最终都要引入到接地地井里面。地井位置应选土壤潮湿、朝阴、易于挖掘的土质地面，在条件允许的情况下，距离机房越近越好。也可以通过测量土壤的电阻率来选择地井埋设地点。在预选的埋设区域选几个测量点，使用电阻测试仪测量几个点的电阻率，然后取其平均值，以确定预选的埋设点土质电阻率的大小。
土壤电阻率为：ρ=2πaR0（Ω·m）
式中：a—土壤电阻率，ρ为辅助棒的间距，a=4米，R0—测量的表头读数（Ω）
通过测量计算，来确定接地电阻是否能达到预期效果，通过这种方法，多测量几个预选点，以电阻率最低的点为地井埋设点。
2.2 地井的建造
机房接地地井一般挖2-3m深，面积1.5-3m2，图2为接地井剖面图。接地体为长1m、宽0.5m、厚5mm的紫铜板，使用30cm宽、0.5mm厚的铜带连接。先在地井中均匀撒入一层10-20kg的工业盐，再均匀撒入10kg的木炭粒，将接地体放在地井中间，然后再分别撒入适量的工业盐和木炭，接着向地井里面灌注水，确保整个地井内被水浸湿。最后再回填优质细土，一边回填一边用重物夯实。地井中的接地体与机房来的引线用氧焊焊牢，把所有的接地体连接好后，使用地阻仪测量接地电阻，如果电阻低于0.4Ω，说明接地良好。
3.天馈线系统的接地
3.1 天馈线接地接构成
天馈线接地系统由地网和地井构成。敷设地网是减小地电阻的行之有效的办法，铺设地网的目的是提高大地的导电率，为发射天线电流回路提供一个良好的回路，提高发射效率。除了地网以外，建造一定数量的地井可以使天馈线系统的接地地阻更小，使得接地系统防雷效果更好，同时也能提高了接地效果。
3.2 天线地网的设计与埋设
中波发射台常用的发射天线为桅杆式拉线天线和自立塔天线，以三角形自立塔为例，在三个塔基组成的三角形外切圆上，用薄铜皮组成一个封闭圆（姑且称为内环）。在天线场区外围（外围半径以场区可使用的最大半径为准）敷设一圈较粗的铜线（如果铜线较细，可以使用多根铜线并联），作为地网的外环。在内环铜带上平均分出120个连接点（即每3°为1根），以圆心为始点向外环等距离等角度敷设120根Φ3mm的软铜线，地网埋设深度一般为30-50cm，太浅了容易受植被和人为损坏，太深了增加施工的难度。每根地网线都与外环线焊牢。地网线敷设时应尽量拉直，但不要绷得太紧，避免季节变化热胀冷缩而被拉断。塔基内环上焊接下引线，按照机房地井接地方式连接到塔基中心的地井里面。天调室屏蔽层接地引线也一并接入到塔基中心的地井里面。这样做可以最大程度的起到防雷作用，同时还可以减小高频损耗。对发射机稳定输出起到了可靠的保障作用。测量地网地电阻值应小于O.4Ω。
3.3 天线地井的设计与建造
由于受施工限制，地网不可能埋设的太深。埋设地网只能解决地表的导电率，而不能更进一步的解决接地效果，也就是说，不能很好地起到防雷作用。众所周知，中波发射天线一般都比较高，遭遇雷击的几率比较大，假如雷电电压为1万伏，接地电阻按0.5Ω算，那么雷电对大地的冲击电流理论上为2万安，如果接地电阻降低到0.1Ω，雷电对大地的冲击电流理论上为10万安，强大的雷电通过大地泄放，那么天馈线匹配网络上的雷电能量就会成倍减小，同样道理，发射机遭遇雷击损坏的概率也会大大减小。由此可见，铺设地井，减小接地电阻是天馈线接地系统的一个重要环节。
按照图3所示，自立塔天线共建造五个接地地井，塔基中心一个，地网外环东西南北方向分别建造一个。如果不太考虑成本问题，地井可以按照机房地井的设计和建造方式，造价相对较高；如果想节约成本，可考虑建造小口径地井，小口径地井的挖掘可使用洛阳铲，这种方式挖出的井深，口径小，施工效率高，最适合天线场区地井的建造。
小口径天线接地地井深度以4-7m为宜，口径30-50cm。地井底端接地体使用直径5cm，壁厚5mm的铜棒，上引线使用30cm宽、0.5mm厚的铜带，埋设时，同样撒入适量的工业盐和其它降阻剂。上引线距离地面接地体距离越近越好，所有地面以下的焊接點都要做防腐、绝缘处理，裸露在地面以上部分，要有防止机械损伤的措施。
4 结束语
设计良好的接地系统可以确保发射系统的安全性、可靠性，能提高抗干扰能力和防雷性能，可以确保中波发射的质量。由于接地系统和地井的建造都需要埋入地下，这些工程一旦完工，即成了隐蔽工程或永久性工程，因此，一定要在施工之前最好系统规划和设计工作，施工过程中应高标准严要求，把接地系统工作做扎实，避免后期故障，给维修维护带来困难。
参考文献：
[1] 田军.中短波广播发射台的电磁干扰及其应对措施[J].硅谷，2015（2）.
[2] 金明.DX发射机与天馈网络.[J]北京：中国广播电视出版社
（作者单位：广东省饶平中波转播台）
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