电灯零线广播的一些技术问题

供电电力变压器的低压一侧，一般采用三相四线制（如图1所示），有三个线圈，各接出一根线，称为“相线”（或称火线）；三个线圈的另一端联结在一起，接出一根线，叫作“中性线”（也叫零线）。相线与相线之间的电压为380伏，相线与零线之间的电压为220伏（有的地区用110伏）。零线在作单相用电时作为供电线路的回路线，如照明电灯线路就是这样。零线由于接了地，所以在理想状况下，它对地没有电压、电流，这就是叫它“零线”的原因。

利用低压电灯零线传送有线广播的基本原理很简单。图2中，CD线是用来传送有线广播的零线。因为CD之间的阻抗很小，所以电灯电流I\(_{1}\)在ABCD回路中流通；广播电流I2则主要在CDEF回路中流通。这样两者会相互干扰，但在正常情况下干扰是不大的，零线广播就是根据这个道理工作的。

在低压电力系统中，零线总是接地的。这是防止当高压线圈和低压线圈之间发生击穿时，低压线圈上出现高压，危害电力设备和人身安全。同时，在架空线路中有一根是地线，如果在电杆上导线位置排列适当，它还能起避雷作用。但是，利用零线传送有线广播，却要求低压电力系统对地的电气绝缘好，零线不能直接接地，否则广播电路短路，无法利用它来传送广播。电力系统要求接地和广播系统要求不接地的矛盾，是用零线传送广播的主要矛盾，可采用装设击穿保险器或装设阻流圈的方法来解决。

装设击穿保险器后，当低压线路上对地有高压出现时，击穿保险器立即被击穿，使高压对地短路，以保护低压线路上的设备。击穿保险器有现成产品可选购。如条件许可也可自制。图3所示是上海电瓷厂出品的JBO型击穿保险器。它的心子主要是由两块平板金属电极，中间夹一片带孔的薄云母片组成。心子外面套有瓷帽。两个电极通过金属接线螺栓引出。其中还有一个弹簧，起压紧极板的作用。

击穿保险器的放电电压，可改变云母片的厚度来调节。为了使击穿保险器动作可靠，可采用重复接地，即把两个以上的击穿保险器并联起来。图4表示击穿保险器（或阻流圈）与电力变压器连接的方法。

阻流圈可代替击穿保险器。因为阻流圈对50赫的交流电阻抗很小，对地差不多等于直通短路；而对几百赫以上的广播信号则阻抗很大，起阻流作用，等于与地断开。如果阻流圈的线径合适（能通过100安以上电流）且电感量达到一定要求，其作用会比击穿保险器更为可靠。

无论对电力变压器的中性线或其他大型电力设备（如大功率电动马达）的中性线，在用来传送广播时，都应采用上述方法解决接地问题，以保证电力系统的安全。

利用电灯零线传送有线广播时，电力系统对有线广播的影响是需要认真考虑的，特别是安全问题需要我们特别重视。除经常宣传安全常识，制订切实可行的安全制度外，在技术上应采取有效措施。

1．电力系统对广播设备的影响和采取的技术措施。这里先分析一下电力系统对广播设备的影响。图5是利用电灯零线传送有线广播的完整的线路图。我们大略求一下从用户变压器次级看进去的阻抗Z。

假定扩音机的额定输出功率为W瓦，负载阻抗为R欧，它的输出端和馈线变压器连接。当扩音机工作的时候，Z由下式计算：

例如扩音机为500瓦，额定负载阻抗（在输出为120伏时）是28.8欧。当n\(_{1}\)=0.5、n2=8时，

这是理想的情况，实际上由于变压器的自感量和在扩音机的输出端还并联着很多线路，所以Z的数值比上面计算的数值还要小得多（变压器瓦数很小，用线较细时例外）。如果扩音机不工作，那么Z的数值要增大很多，但对50赫来说，Z的增大仍然是有限的，这主要看变压器的构造而定。在使用中，实际数值最好以测量来确定。

现在再来看一下电灯线的一根火线（相线）碰地时（如图5虚线所示）对广播系统的影响。这时可用图6电路来分析，图中R\(_{1}\)、R2分别为用户变压器接地电阻及火线碰地时的接地电阻；Z为用户变压器的次级阻抗。回路电流I\(_{S}\)则可用下式近似地计算：

在Z上的电压降E\(_{Z}\)=ISZ，即

从前面已知Z的数值不会很大，在某种情况下也可能变得很小。R\(_{1}\)是根据地线埋设的好坏来决定，一般在1～10欧左右。R2是根据故障的情况来决定的，如果火线碰着自来水管或马达的保安地线，则R\(_{2}\)可能很小。由此看来，有两种情况必须考虑：第一，Z、R1、R\(_{2}\)同时都很小，这时就会有很大的电流IS通过用户变压器次级，在不加保险丝f的情况下，用户变压器会立即烧坏。第二，R\(_{1}\)及R2都很小，而Z比R\(_{1}\)及R2大很多时，由（2）式得出用户变压器次级有很高的电压，甚至达到220伏，这时在用户变压器初级会产生更高的电压，例如用户变压器的变比是n\(_{2}\)=240／30=8，那么初级馈线上就可能有220×8=1760伏的高压。这样高的电压，而且电流也不小，时间一长，不仅把用户变压器烧坏，而且会损坏广播设备。

保证广播设备的安全的措施是：（1）用户变压器次级必须安装过电流保护装置，即一定容量的保险丝f，来防止烧坏变压器线圈（如图5所示）；（2）在用户变压器的初级，或是在馈线变压器的次级，必须要装过电压保护装置，最好采用真空避雷器。如果馈线上广播电压高于真空避雷器所能承受的电压，则可用两个串联起来使用。

这里还须注意：扩音机的输出电压即使符合用户线电压要求，也不应该把扩音机输出端直接和电灯零线连接，以免烧坏机器。正确的接法应按图5连接。因为接上用户变压器后，有加大电源内阻的作用，不致于使电源无限地供给电能来损坏广播设备。

2．电力系统对广播用户设备的影响和采取的技术措施。根据前面的分析，用户扬声器两端也可能随时有220伏的电压出现。对舌簧扬声器和压电扬声器来说，在很短时间内虽不致损坏，但很难保证在短时间内把扬声器都关掉或把线路故障解除，所以还必须采取相应的技术措施。采用保险丝的办法是不可靠的，因为扬声器线圈的线径很细，在市上还没有这样弱电流的保险丝。经过各地实验，在扬声器上串接一定容量的电容器是比较可靠的，它在某些情况下还能防止或减弱50赫交流声对广播信号的干扰。电容器的电容量一般选取0.047～0.1微法之间，耐压要求400～600伏。电容用得太小会产生频率失真，太大又会失去保护作用。例如采用0.1微法的电容器，它对50赫时的交流阻抗有30000欧以上，是一般舌簧扬声器的20多倍。这样，220伏的电压将有210伏降在电容器上，而扬声器上仅加有10伏左右的电压，因此只要电容器耐压够高，就能避免烧坏扬声器。

在发现扬声器有较大的交流声即零线上带电时，用户应立即关闭扬声器而保安全，因此在扬声器线路中要安装一只拉线开关。安装扬声器要用有绝缘外皮的线，扬声器地线最好用槽板盖上。

3.电灯线路漏电对广播系统的影响和应采取的技术措施。电灯线漏电可用图7表示。图中r\(_{1}\)、r2分别为相线和零线的对地漏电电阻。

当相线漏电时，由于r\(_{1}\)的存在，便有电流IZ通过用户变压器次级，在一般情况下，I\(_{Z}\)的数值用下式计算：

在变压器的次级压降约为:

送进用户变压器的功率为：

如r\(_{1}\)＝100欧，Z＝1.8欧，LZ=2.16安；E\(_{Z}\)=3.89伏；WZ=8.4瓦。

从这假定的情况看，即使漏电很大，只要Z的数值尽量小，那么反馈到广播设备方面的电力仍然有限，不会发生严重影响。但是当扩音机不工作时，Z即增大，这时在馈线和扩音机输出变压器初级上都可能有相当高的电压，从而损坏广播设备，所以要按图5所示安装短路开关K\(_{1}\)、K2，在扩音机不工作时，开关应掷向接地一端，使零线接地和使扩音机的输出脱离馈线，并把馈线短路接地，以免发生事故。

另一方面，当零线漏电时，由于r\(_{2}\)的存在，成为扩音机的负载，白白消耗广播功率。如果零线漏电过大（即r2很小），则发生广播功率送不上去，用户变压器次级保险丝熔断；或者即使送上功率，扬声器的音量也会显著下降。如果零线直接碰地，那么会造成从碰地处以后线路上的扬声器都无声。所以，必须对电灯线路进行彻底检查，处理好绝缘，消除漏电。

另外，从上面分析知道，Z的数值愈小愈好，r\(_{1}\)、r2的数值愈大愈好，因此对用户变压器应适当减小自感量，次级线圈要用粗一些的导线，以减小Z的数值。

4．三相四线制线路还必须安装断路保护装置。根据前面分析，Z的数值不是很大的，在正常情况下，与原来中性线直接接地时差不多，不会引起电力线路对地电压有什么变化，即使有一相漏电十分严重，而保险丝未熔断以前，其他两相对地电压升高仍然有限。现在要考虑的是保险丝被熔断后，如一相漏电严重，其他两相对地电压升高很多，如故障存在的时间比较长，而电灯线路质量又差的情况下（如故障出现在夜间，天又下雨，电灯用户线对地绝缘普遍降低），电灯线绝缘逐渐被破坏，以致发展到引起漏电失火，这是很危险的。断路接地装置就能排除这种危险，其安装位置如图8所示。安装断路接地装置后，如有一相线断开而碰地，把f\(_{1}\)熔断，这时断路接地装置立即使中性线自动接地，以保持其他两相线对地电压在250状以下。这种装置对防止低压线路上出现高压也有一定作用。这种装置与击穿保险器同时安装，对安全更有保证。

这里介绍一种机械式断路接地装置，见图9。图中S\(_{1}\)是普通闸刀开关，保险丝f1通过轻质量的杠杆把闸刀S\(_{1}\)拉开。当f1熔断时，由于弹簧的拉力把闸刀S\(_{1}\)合上，与地短路。K2是在检修这些设备或更换保险丝f\(_{1}\)的时候把电力中性线接地用的。S1、K\(_{2}\)和设备中的一些接线必须考虑到有大电流通过。机械断路接地装置，必须和用户变压器安装在一起并靠近电力变压器，或安装在线径比较粗的中性线上，才能达到预定的目的。

1．广播部门与电力部门应密切配合，搞好协作，建立专业和业余维护队伍，健全管理制度，加强维护管理，定期检查。特别是在雷雨过后要检查击穿保险器和断路接地装置等保安设备。

2.对修理、拆移、安装用户扬声器，必须和装修电灯同样看待，要按电业操作规程办理。

3．用户变压器不应和击穿保护器共用一条地线，必须设有专用的工作地线，它的接地电阻应在3欧以下。扬声器地线埋设应按农村有线广播要求埋设，并把地线用卡钉固定在墙上，最好用槽板盖好。

4．在山区或地势高的地区采用电灯零线传送有线广播时，特别要加强安全保护措施，尤其是在雷雨季节更应注意。在不广播时最好把零线和馈线接地，而且要有良好的接地，以保安全。

5．农村各种电力设备如电动机等的接地线应经常检查，保证良好接地，否则会影响零线广播。

6．扬声器开关最好用拉线开关，安装扬声器要有一定高度，并装在防火较安全的位置。

7．要经常对用户进行安全教育。（狄波初）