广播电视机房设备的静电防护和防雷设计

讷河市广播电视服务中心　甘洪涛　郑学良



广播电视机房设备的静电防护和防雷设计

讷河市广播电视服务中心甘洪涛郑学良

【摘要】广播电视机房的设备随时都会受到电磁干扰、静电和雷电的攻击。只有做好防护才能保障机房设备的正常运行。本文根据专业技术人员的实际工作经验，总结出静电防护和防雷的防护手段及其危害的分析和解决方案。

【关键词】静电泻放；电子设备；电场；储存器；数据

1　静电的产生及其产生的原因

静电是在宏观范围内相对静止、暂时分离开来的正电荷和负电荷。两种物体紧密接触，其间距小于25×10-8cm时，发生电子的转移，界面两侧出现大小相等，极性相反的一组电荷层，当两种物体迅速分开，即可能造成正、负电荷的宏观分离，产生静电。

静电的种类：固体静电起电包括接触分离起电（即摩擦起点）、破断起电、吸附起电、感应起点等方式。产生的原因是：

（1）固体物体由于大面摩擦，而产生正电荷，如与附近负电荷相遇，即产生火花放电。

（2）固体物质的粉碎、研磨过程、悬浮粉尘的高速运动即可产生静电。

（3）在混合器中搅拌各种高电阻率物质。

（4）高电阻率液体在管道中流动且流动速度超过1m／s，液体喷出管口时，注入容器发生冲击、冲刷或飞溅。

（5）液化气体、压缩气体或高压蒸汽在管道中流动或喷出时。

2　静电的放电

（1）电晕放电：发生在带电体尖端附近局部地域的放电，放电时伴有浅蓝色光和乒乓的响声或咔咔声。

（2）刷形放电：绝缘体一侧出现多火花分支的击穿放电，并伴有声光。此种放电有引燃可燃物的危险。

（3）火花放电：火花集中的的击穿放电，并伴有短促的爆裂声和明亮的闪光，引燃危险性很大。

（4）雷形放电：空气中的悬浮带电粒子形成的放电，伴有较强的声光，引燃危险性很大。

3　静电放电的危害

3.1对设备的危害

由于静电在泻放过程中，形成很强的电场，电压有的高达1KV以上，极有可能形成干扰，造成电子元件工作参数的改变，设备无法正常工作；对无线电通讯的干扰；干扰数据存储器造成数据的丢失；对场效应管（CMOS）的栅极的击穿，破坏了钝化层，烧坏晶体管。目前大多数场效应管（CMOS）电路都具有端接保护电路，提高了抗静电的保护能力。当静电放电能量较小时，由于多次放电积累，次数的累加，最终造成元器件的损坏，无法工作。当静电放电能量足够大时，可产生静电火花，甚至引然易燃物质，造成火灾和单位财产损失。

3.2对人的危害

人体由于衣物的摩擦，特别是冬季、皮肤干燥即可产生静电。接触金属物体时，人体产生的电荷开始泻放，特别是在没有灯光的夜晚，可以直接看见放电火花，有电击的感觉，造成人的心理负担和精神压力。设备在静电环境中工作中，必然带有静电，工作人员在巡视和维护过程中，必然接触到设备，设备的静电对人体放电。所以，工作人员在进入机房时必须穿着防静电工作服保护知己和设备。特别是工作在易燃、易爆的工作场所的工作人员，时刻应当注意静电防护和工作流程。

4　静电放电的防护

4.1广播电视机房的静电防护

首先要以预防为主要目地。要保障机房的相对温度和湿度，也可采用绝缘介质隔离有关设备。例如：在机房地面铺设防静电隔离地板，或用1mm厚的PVC塑料地胶、ABC塑料或聚酯材料等可抵挡8KV静电电压。多数上规模的机房地板大都采用敷设防静电地板。其底部的导电橡胶与地面粘合，导电性能较好。合理放置设备，各种调谐用的手柄均采用塑料材质。延长带电材料在接触分离强度较低区域持续时间，消散静电电荷。另外，要谨慎使用移动存储设备：由于移动存储设备体积小，容量大，抗震性好，使用方便，在使用它之前，必须对USB插口放电，方可减少静电对存储器的损坏。

4.2接地与屏蔽

（1）接地：把各种设备的外壳良好的接到地井的连接处。要求接地电阻R≤10欧姆以下。搭接是很有效地泻放静电的重要手段。所谓搭接是指通过机械或化学方法把金属物体间进行结构固定，从而使两个或两个以上互相绝缘的金属导体进行导电性连接，降低其电位差来达到泄放掉所积累的电荷的目的。为了更好的防止静电放电干扰电子设备，在泻放电路上低电流密度和阻抗是保证静电泻放的关键问题。

（2）屏蔽：为了防止大的静电电流击穿电路，应采用屏蔽的方法。其原理是静电电流冲击金属屏蔽外壳后，其电位高于地电位，增大静电对地电客，降低对地电位。继而高电位向低电位泻放。若与接地配合使用，效果会更好。

5　防雷设计

5.1雷电

雷电是大自然形成的产物。是带电云层对地面上的建筑物及大地释放瞬时强大的电流，并伴有闪光和声音的一种自然现象。对人、建筑物、设备和生产具有极大地破坏性。

5.2危害性

热效应：强大的雷电电流通过物体会产生很大的热量，而在短短的时间内不容易散发出来，烧毁所流过的物体。

机械效应：当雷电直接击中房屋、电线杆或树木时，将产生高热，将其爆裂破坏。

电磁效应：在雷电电流通过的周围，将产生很大的电磁场，使附近的导线或金属结构产生很高的感应效应，从而产生极其严重的破坏性。

5.3防护手段

从变压器到发射机一般有四级高效防雷的避雷器。第一级，在变压器台上的电压输出端有一组氧化锌避雷器。第二级，在配电计量室内的配电盘上有一套XLYI_380/40型避雷器。第三级，机房配电柜里有一套DXH06_PCS4540型号避雷器。第四级，发射机电源输入端厂家在生产发射机时就配备了一套避雷器。四级避雷及机房接地如下图所示：

5.4设备接地

机房的地按作用可分为“功能性接地”和“保护性接地”。

（1）功能性接地可分为工作接地、逻辑接地、信号接地和屏蔽接地四种。

工作接地：在变配电力系统中的接地，叫做工作接地。它是变压器的中性点，在直流系统中有相线接地；逻辑接地：它是电力设备的参考电位。如设备的外壳可作为参考零电位。它不一定与大地零电位是同一电位，故称之为逻辑电位；信号接地：为保障信号具有稳定的基准电位而设计的接地；屏蔽接地：为了防止外部电磁干扰或防止干扰其他设备，将该设备的逻辑电位进行接地。

（2）保护接地分为保护地、防雷地、防静电地、防电腐蚀地。

（3）等电位链接

优点是：将分离的装置用等电位导线链接或用电涌保护器链接在一起，减少电流在彼此之间产生电位差。

（4）公共接地母线

它是机房地基或塔底建成的“地井”引出的接地母带，该母带称为基准点位。该母带与所有用电器外壳链接，起到静电泄放和防雷的作用。公共母线、避雷线、铁塔地线相互链接，便形成了多点接地。当遇到雷电时，电流从入地近端入地，不会干扰设备正常工作，不会对设备造成损害。

总之，从变压器到机房所有设备的接地保护要做到：变压器低端则及后端电源系统要有防雷浪涌保护。因为雷电的感应电压和操作过电压的冲击，会使电子设备老化甚至造成损坏；机房接地、机房顶端避雷带引下线、卫星天线引下线等必须有良好的接地。

6　结束语

广播电视机房的静电防护和防雷设计是一项系统工程。在机房设计与建设过程中，应建设高频地井、工作地和机房避雷接地的装置。地面要铺设防静电地板，特别是精密测量仪器，必须有接地装置，工作时必须接地后才能进行测量。设备与设备之间要有良好的接地保护，保证静电电流有良好的泻放通道。维修工具要保持清洁和干燥，并置于防静电箱内。工作台要有防静电措施等。

静电防护和防雷工作是一项艰苦而细致的工作。要有可靠的防护才能保障电子设备的正常运行，保证工作人员的人身和设备的安全。