廣播電視設備的雷電防護

　　廣播電視設備的雷電防護【1】

　　【摘 要】隨著(zhù)現代科技的高速發(fā)展，線(xiàn)纜電視、電視微波傳輸、電視發(fā)射機、廣播發(fā)射機、微機網(wǎng)絡(luò )等一些廣播電視設備防雷電的問(wèn)題日益突出。

　　因此，經(jīng)過(guò)分析得知雷電侵入廣播電視設備的主要途徑有：直接侵入、地電反擊侵入、電源線(xiàn)路侵入、信號線(xiàn)路侵入、天饋線(xiàn)路侵入等一些途徑。

　　所以我們必須通過(guò)全面維護、綜合防御等手段來(lái)防止雷電襲擊造成的損害，以此來(lái)加強廣播電視設備防雷電工作的實(shí)際效果。

　　【關(guān)鍵詞】廣播電視設備 雷電防護措施

　　一、防直擊雷

　　眾所周知，在高樓大廈上、高山上以及高架鐵塔上是安裝廣播電視信號發(fā)射機、信號接收機、傳輸轉播設備最理想的地點(diǎn)。

　　所以這些設備最容易受到直擊雷襲擊，在一般情況下都是采用建設一定高度避雷針的措施來(lái)防御，讓接閃器通過(guò)避雷針把雷電吸引過(guò)來(lái)，再把雷電傳到地面。

　　從而達到消耗雷電能量的目的，有利的保護地上的設備以及建筑物。

　　但是避雷針有一定的缺陷，所以還要在一些設備上安裝電子避雷器，讓地阻地網(wǎng)盡可能的減小，在高處的廣告牌、各種有金屬的管道等必須用導線(xiàn)與避雷帶鏈接，均壓環(huán)也必須在建筑物上裝設，環(huán)向垂直距離應小于十二米，所有建筑物的金屬構架、金屬設備、腳手架管道等必須鏈接到均壓環(huán)上，以此減少由于避雷針引雷時(shí)造成的損害。

　　二、電源線(xiàn)路防雷

　　小于40kHz的低頻段是主要集中雷電能力的地段，供電50kHz的工頻線(xiàn)路，最容易和工頻附近的最大能量諧波分量發(fā)生耦合諧波，因為交流電網(wǎng)不但大而且分布面較為廣泛，所以雷電會(huì )很容易的通過(guò)電網(wǎng)經(jīng)過(guò)的地方來(lái)破壞電子設備。

　　多數措施是在機房電柜、電源變壓器的次級、設備配電盤(pán)設置電源避雷器來(lái)分流導入地下，這就好比攔截了雷電入侵的渠道。

　　三、天饋線(xiàn)路防雷

　　目前由于對信號收需要的特點(diǎn)，電視接收衛星、戶(hù)用天線(xiàn)、電視發(fā)射機跟共用天線(xiàn)的天饋系統多數都需要安裝在高處，所以得雷擊的概率也是非常大的。

　　傳統的“空氣隙”“氣放管”“氧化鋅壓敏電阻”及由他們組合而成的避雷器，可以在一定程度上起到作用。

　　但是會(huì )再一些方面有局限性，比如：承受功率方面、工作頻帶還有影響時(shí)間等。

　　40kHz以下的頻域是雷電流能量主要分布區域，幾百千赫以上的頻域才是廣播電視信號能量的主要分布區域，所以，應采用集中或分布參數元件構成高低通濾波器組合網(wǎng)絡(luò )，這樣就可以把有用的信號跟雷電的沖擊波有效的區分開(kāi)，從而可以低消耗而大功率還可以快速響應。

　　四、信號線(xiàn)路防雷

　　廣播電視設備的放大器，光接收機，光發(fā)射機，數字機頂盒，有線(xiàn)電視分支器，地面衛星接收機等，都是使用的同軸電纜、帶狀電纜，金屬線(xiàn)等傳遞信息，使埋地電纜故障頻繁受閃電的干擾。

　　當雷電電磁脈沖干擾，由于導體在交變電磁場(chǎng)ωc0，ω10電感電容的容量都很大，所以會(huì )有很多的差分電壓，在雷電電磁波干涉之下形成駐波電纜表面，形成一定形式的強干擾使正在使用的電器受到破壞，往往通過(guò)使用電器接口使設備形成電壓損壞。

　　現有使用的方法是加強屏蔽電纜金屬護套，建立良好的接地，通過(guò)一系列的信號避雷器的信息通道分離設備的雷電波侵入時(shí)，對其進(jìn)行有效的截斷。

　　由于電腦的工作電壓低，一般為5～12伏到一個(gè)單位的外部數據處理設備，除了在參考通道接口避雷器過(guò)電壓保護信號的小端之間的電位差，高頻信號接地導線(xiàn)的長(cháng)度需要不斷的關(guān)注和共振效應，當接近的諧振頻率所示，高頻連接器。

　　不能提供的兩個(gè)元素和有效的效果之間的數據處理設備，在奇數倍的長(cháng)度等于1/4或1/4波長(cháng)長(cháng)導體，諧振波連接器打開(kāi)之間的開(kāi)放狀態(tài)。

　　因此，高頻地線(xiàn)長(cháng)度必須要以沒(méi)有駐波條的前提之下建設為準則，才能啟到有效的防雷效果。

　　五、防地電位反擊

　　閃電一般進(jìn)入地球會(huì )產(chǎn)生大于1KV電壓沖擊過(guò)接地體，從而與土壤沖擊，還會(huì )擊穿強度約為200～1000kV/m，平均值為600kV/m，由此產(chǎn)生新的大沖擊電流會(huì )在接地體的3M土壤以?xún)取?/p>

　　也會(huì )導致不同的潛流到地下管線(xiàn)接頭，因此也會(huì )受到不同程度的導電土壤傳播。

　　信號判斷通常與電子設備外殼是呈分離狀態(tài)的保護工作，目的是排除可能的噪聲源，塑造一個(gè)滿(mǎn)意安靜的電位。

　　設備在外殼和工作組的方面，都是由耦合電容信號系統，形成通路的電器。

　　當大的脈沖電流通過(guò)接地系統的雷電過(guò)電壓，可能會(huì )嚴重損壞電路控制系統。

　　對于在室外被雷擊中避雷器(室外塔)這是正常的，但是在室內的發(fā)射器，和其他的設備的損壞，是高壓電流雷擊對接地避雷針體產(chǎn)生的，這是實(shí)時(shí)的，所以像周?chē)�的設備例如：公共電極放電發(fā)射，閃電高壓力變送器，這種現象被稱(chēng)為反擊，為了有效預防反擊，目前一致的看法是，一個(gè)防雷地、工作地。

　　保護地等。

　　連接到同個(gè)接地電網(wǎng)，形成一個(gè)共用接地位、還可以在微波站、中波發(fā)射臺，等地，每一個(gè)接地裝置的電視傳輸和發(fā)射機房，也可以建立一個(gè)等電地位進(jìn)行有效的連接，作為一個(gè)整體來(lái)，接地電位上升到了地面。

　　可以避免反擊的發(fā)生，但是，這是一種統一的接地，發(fā)射器和其他微電子器件，通常是沒(méi)有閃電的，只會(huì )產(chǎn)生一般的地面波干擾和一般的影響，要解決這兩個(gè)問(wèn)題是可以單獨的設置一個(gè)抗干擾的工作，使其單獨工作。

　　六、接地

　　在工作和其他地面安裝低電壓隔離避雷器，當潛在的兩點(diǎn)之間的差異超過(guò)保護值的時(shí)候，就會(huì )自動(dòng)連接兩個(gè)電位，電位差低于保護值，兩者之間恢復隔離。

　　二是主體之間的間和各種鋼絲電線(xiàn)塔結構，必須有效地連接，共同使用接地系統，當高壓雷電反擊引起接地電位，建筑和房間會(huì )自動(dòng)形成一個(gè)等電位系統，防雷系統的就會(huì )呈示出工作狀態(tài)，確保雷電引起的隨機性，最大的程度來(lái)保護網(wǎng)絡(luò )系統安全，形成機理是非常復雜的，閃電的形成是多樣性無(wú)法捉摸，因此，防雷的目前技術(shù)水平還局限于任何單一的防雷裝置不能保證一個(gè)特定的所有防雷空間安全，防雷技術(shù)的提高還需繼續努力。

　　伴隨著(zhù)技術(shù)水平高速的發(fā)展，對于雷電機理的認識也是更加透徹，相信避免和減少雷電災害的發(fā)生、預防和措施也會(huì )日益完善。

　　參考文獻：

　　[1]何書(shū)春.淺談廣播電視前端系統的雷電防護[J].西部廣播電視，2006，6：51-53。

　　[2]崔振玲.淺談廣播電視機房的雷電防護[J].西部大開(kāi)發(fā)，1009-8631(2012)：03-0133-01

　　廣播電視機房的雷電防護【2】

　　摘 要： 隨著(zhù)廣播電視技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，廣播電視機房的防雷電系統也越來(lái)越引起人們的關(guān)注和重視，本文主要介紹了五種雷電防護方法。

　　關(guān)鍵詞： 廣播電視機房; 雷電危害; 雷電防護

　　雷電災害被稱(chēng)為“電子化時(shí)代的一大公害”。

　　現代化的城市一座座高樓如雨后春筍般拔地而起，造成雷電擊穿空氣的距離縮短，因為雷擊的概率與建筑的高度成正比，所以雷擊概率加大。

　　同時(shí)，由于全球氣候變暖，城市熱島現象增多，使城市的大氣環(huán)流形勢出現了新特點(diǎn)，夏季雷暴期延長(cháng)。

　　而更重要的是，隨著(zhù)科技的進(jìn)步，微電設備被廣泛應用，城市通信電源大幅增多，城市電磁場(chǎng)發(fā)生變化，特別是微電子產(chǎn)品普遍絕緣強度低，過(guò)電壓耐受力差，容易遭受雷電侵襲，其中電腦網(wǎng)絡(luò )、通訊指揮系統和公用天線(xiàn)都是重災區。

　　因此從某種意義上說(shuō)，科技越發(fā)達，雷擊對人們的威脅就越大。

　　雷電危害可分成直擊雷、感應雷和雷電波侵入三種。

　　目前，直擊雷造成的災害已明顯減少，而隨著(zhù)城市經(jīng)濟的發(fā)展，感應雷和雷電波侵入造成的危害卻大大增加。

　　一般建筑物上的避雷針只能預防直擊雷，而強大的電磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應雷和脈沖電壓卻能潛入室內危及電視、電話(huà)及聯(lián)網(wǎng)微機等弱電設備。

　　為此，通過(guò)分析，雷電主要通過(guò)以下五個(gè)途徑侵入廣播電視設備。

　　直擊雷襲擊、電源線(xiàn)路侵入、天饋線(xiàn)路侵入、信號線(xiàn)路侵入和地電位反擊引起。

　　為防止雷擊災害，我們必須依據“綜合治理，整體防御，多重保護，層層設防”的原則加強廣播電視設備的防護工作。

　　1 防直擊雷

　　由于廣播電視信號的發(fā)射，接收和傳輸轉播設施大多安裝在高山、高樓或高架鐵塔上，因此遭受直擊雷的概率較大，通常采用的措施是架設一定高度的避雷針，通過(guò)避雷針把閃電吸引到接閃器上，而后把閃電傳導入地，把直擊雷的能量耗散到地下，從而保護了地上的建筑物。

　　由于避雷針的缺陷，對于受避雷針保護的各種發(fā)射、接收天線(xiàn)及建筑物內的各種設備，必須安裝相應的電子避雷器，盡量減小地網(wǎng)地阻，樓頂上的各種管道、金屬纜線(xiàn)外皮、廣告牌等必須用夠粗的導線(xiàn)連接，焊上并與避雷帶焊接好，建筑物應裝設均壓環(huán)，環(huán)向垂直距離不應大于12m，所有引下線(xiàn)、進(jìn)出建筑物的架空金屬管道、建筑物的金屬結構、設備等均應連到環(huán)上，盡量減少由于避雷針引雷時(shí)產(chǎn)生的二次感應雷擊對廣播電視設備造成的損壞。

　　2 電源線(xiàn)路防雷

　　由于雷電能量主要集中在小于40kHz的低頻段，供電50kHz的工頻線(xiàn)路，最容易和工頻附近的最大能量諧波分量發(fā)生耦合諧波，加上交流電網(wǎng)大而面廣，雷電波比較容易從電源線(xiàn)路途經(jīng)破壞電子電器設備。

　　一般做法是在電源變壓器次級，機房配電柜，設備配電盤(pán)，設備電源進(jìn)線(xiàn)處并聯(lián)1-3級三相、單相電源避雷器，進(jìn)行雷電多級分流、入地。

　　當雷電波沿電源線(xiàn)侵入時(shí)，避雷器的電阻瞬間降至很低，近于短路狀態(tài)，雷電流就由此處分流入地，這類(lèi)似于堵截了雷電的入侵通道。

　　雷電過(guò)后，瞬間恢復，對地斷路，絲毫不影響正常供電。

　　3 天饋線(xiàn)路防雷

　　戶(hù)用天線(xiàn)、共用天線(xiàn)、電視接收衛星地球站、電視發(fā)射機等，由于對收發(fā)信號的需求特點(diǎn)，天饋系統大多安裝在高樓頂或高架鐵塔上，電子設備由天饋系統引入得雷擊幾率很大。

　　傳統的“空氣隙”、“氣放管”、“氧化鋅壓敏電阻”及由他們組合而成的避雷器，可以對天饋線(xiàn)路防雷起到一定作用，但在工作頻帶，響應時(shí)間，承受功率方面呈現局限性。

　　由于雷電流沖擊波的主要能量分布在40kHz以下頻域，而廣播電視信號能量分布在幾百千赫以上頻域，應采用集中或分布參數元件構成高低通濾波器組合網(wǎng)絡(luò )將雷電沖擊波和有用信號截然分開(kāi)，解決寬頻帶、大功率、低損耗、快速響應，長(cháng)期困擾光電天饋防雷難題。

　　4 信號線(xiàn)路防雷

　　當今電子技術(shù)正向高頻率、高速度、高可靠性、超小型化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化方向發(fā)展，電磁干擾對這些設備和系統的影響也就越來(lái)越突出，特別是雷電電磁干擾的發(fā)生與傳輸對于廣電微電子接受、傳輸設備造成的失效與損壞事故日益增長(cháng)。

　　廣電系統中，天線(xiàn)放大器、應用電視、電視攝像機、傳真機、電視接收機、計算機、電話(huà)等，往往使用同軸電纜，帶狀電纜等金屬信息傳輸線(xiàn)，及時(shí)埋地傳輸電纜也常出現雷擊故障。

　　當雷電電磁脈沖干擾發(fā)生時(shí)，由于導體在交變電磁場(chǎng)中他的感抗ωL0和容抗ωC0都很大，所以會(huì )產(chǎn)生很大的電位差，而雷電電磁波在電纜表面傳播時(shí)會(huì )形成駐波，對使用中的設備會(huì )形成強烈干擾，并往往通過(guò)接口處形成過(guò)電壓損壞設備。

　　一般采取的辦法是加強對電纜的屏蔽，電纜外金屬皮進(jìn)行良好的接地，及通過(guò)串聯(lián)信號電子避雷器進(jìn)行，信息與雷電通道分離，在設備入口處截斷雷電侵入波。

　　由于計算機的運行電壓是較低的，通常為5-12v，因此數據處理設備的個(gè)單元之間以外產(chǎn)生的電位差必須非常的小，除了在接口端需要安裝信號避雷器對信號通道進(jìn)行過(guò)電壓保護外，其高頻信號接地的接地線(xiàn)長(cháng)短需引起注意，在受到諧振和駐波影響時(shí)，若出于接近諧振頻率，導體呈現出極高的感抗，在數據處理設備的兩個(gè)單元之間無(wú)法提供有效的等凋萎作用，當導體的長(cháng)度等于諧波波長(cháng)的1/4或該1/4波長(cháng)的奇數倍時(shí)，該導體兩端之間呈現開(kāi)路狀態(tài)。

　　因此高頻接地線(xiàn)的長(cháng)度必須以不會(huì )產(chǎn)生駐波為條件。

　　5 防地電位反擊

　　由于避雷針引雷入地也會(huì )在接地體處產(chǎn)生大于1kv以上的沖擊過(guò)電壓，而土壤的沖擊擊穿場(chǎng)強約為200-1000kv/m，平均值為600kv/m，因此在接地體3m以?xún)鹊耐寥罆?huì )產(chǎn)生大的新沖擊電流。

　　更遠處則會(huì )由于土壤中的暗流及各種地下管道、導體的傳導諸多原因，會(huì )受到不同程度的波及。

　　通常電子設備的電源地、工作地、信號地、外殼保護地是分開(kāi)的，其目的是為了排除可能出現的地噪聲源，獲得一個(gè)滿(mǎn)意純凈的電位。

　　設備外殼與工作、信號系統之間通過(guò)分布電容的耦合，在電器上形成通路。

　　當大的脈沖雷擊電流通過(guò)接地系統入地時(shí)所產(chǎn)生的過(guò)電壓，可能?chē)乐負p壞控制系統的電路。

　　在雷擊中，閃電擊中室外避雷針(發(fā)射塔)這是正常的，可是室內的發(fā)射機及其他設備造成了損壞，閃電電流使避雷針的接地體產(chǎn)生瞬間的高電壓，于是對附近發(fā)射設備等的公共接地極放電，把閃電的瞬時(shí)的高壓引向發(fā)射機，這種現象稱(chēng)地點(diǎn)為反擊。

　　為了防止地電位反擊，目前較一致的看法是，一是防雷地、工作地、保護地等地系統連接成一個(gè)接地網(wǎng)形成等電位。

　　有些地方，如微波站、中波發(fā)射臺、電視發(fā)射臺的機房與發(fā)射臺各有接地裝置，也要做等電位連接，變?yōu)橐粋�(gè)整體，從而使地電位在閃電入地時(shí)，大家共同升高，避免反擊。

　　但是這樣統一的接地，對發(fā)射機及其他微電子設備而言，在平常無(wú)閃電時(shí)，會(huì )產(chǎn)生地波干擾，要同時(shí)解決反擊和干擾二個(gè)問(wèn)題，可以單獨設置防干擾工作接地。

　　在工作地與其他接地之間安設一個(gè)低壓隔離避雷器，當兩地間電位差超過(guò)保護值時(shí)，瞬間接通，接成等地電位，待二地電位差低于保護值時(shí)，二地間又恢復隔離狀態(tài)。

　　二是機房的各種地線(xiàn)間及地線(xiàn)與大樓結構的主鋼筋之間，必須進(jìn)行有效的連接，即全部采用共用接地系統，當雷電引起地電位高壓反擊時(shí)，整個(gè)大樓及機房呈現系統等電位，防雷系統呈現工作狀態(tài)，保證網(wǎng)絡(luò )系統的安全由于雷電的隨機性很大，形成的機理很復雜，雷電的表現形式多種多樣，因此，目前防雷技術(shù)水平還局限在任何單一的防雷器件都無(wú)法保證某一特定空間所有保護對象的防雷安全，防雷技術(shù)還有待進(jìn)一步提高。

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對雷電機理的進(jìn)一步認識，防止和減少雷電災害的方法將日臻完善。

　　總之，廣播電視發(fā)射臺防雷工作，首先要設計一個(gè)科學(xué)的，符合實(shí)際的防雷方案。

　　其次，要嚴格落實(shí)定期檢測，維護制度，這樣才能保證有備無(wú)患。

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