淺談廣播電視系統(tǒng)的防雷技術(shù)

【摘 要】隨著現(xiàn)代電視微波傳輸、電纜電視、應(yīng)用電視、衛(wèi)星地面站、電視發(fā)射機(jī)、電視差轉(zhuǎn)機(jī)、廣播發(fā)射機(jī)、電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等廣播電視設(shè)備得到了迅速的發(fā)展，防雷問題顯得愈加突出。

【關(guān)鍵詞】電視系統(tǒng) 防雷技術(shù)

一、防直擊雷

由于廣播電視發(fā)射的信號(hào)，接收與傳輸設(shè)施大多裝在高山、高樓或高架上，因此遭受到直擊雷的概率比較大，一般情況下采取的辦法是在一定的高度架設(shè)避雷針，通過這個(gè)避雷針把閃電吸引到接閃器上，把閃電傳導(dǎo)入地。然后散到地下，從而使地上的建筑物得到了保護(hù)。

避雷針也存在著缺陷，因此，各種接收天線、建筑物、發(fā)射等的所有受避雷針保護(hù)的各種設(shè)備，必須要相應(yīng)的安裝電子避雷器，把地網(wǎng)地阻盡量減到最小，樓頂上的廣告牌、管道等與避雷針的連接必須用足夠粗的導(dǎo)線，與避雷針帶焊接好，建筑物的裝設(shè)均要壓環(huán)，壓環(huán)垂直的距離應(yīng)小于12m，所有建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、設(shè)備、進(jìn)出建筑物架空金屬管道、引下線等均應(yīng)與環(huán)連接，把由于避雷針在引雷時(shí)產(chǎn)生的二次感應(yīng)雷擊對(duì)廣播電視設(shè)備造成的損壞盡量減到最少。

二、防雷電源線路

當(dāng)雷電波侵入電源線時(shí)，避雷器的電阻會(huì)瞬間降至很低，接近于短路狀態(tài)，雷電流就會(huì)在此階段分別流入大地，這就相當(dāng)于把雷電的入侵通道堵截了。類點(diǎn)過后，瞬間就會(huì)恢復(fù)，對(duì)于正常供電絲毫不會(huì)受到影響。

由于雷電能量主要集中在供電50kHz的工頻線路和小于40kHz的低頻段，最容易發(fā)生耦合諧波與工頻附近最大能量諧波分量，由于交流電網(wǎng)面廣而大，雷電波比較容易從（電源線路途經(jīng)）破壞電子電器設(shè)備。一般做法是電源變壓器次級(jí)，設(shè)備配電盤，機(jī)房配電柜，電源設(shè)備進(jìn)線處并聯(lián)1—3級(jí)三相、單相電源避雷器，進(jìn)行雷電多級(jí)分流、入地。

三、防雷天饋線路

傳統(tǒng)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(duì)天饋線路防雷起到一定作用，但在工作頻帶，響應(yīng)時(shí)間，承受功率方面呈現(xiàn)局限性。為了解決長(zhǎng)期困擾光電天饋防雷和大功率、低損耗、寬頻帶快速響應(yīng)的難題，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(hào)能量分布在幾百千赫以上頻域，所以應(yīng)采用分布或集中參數(shù)元件構(gòu)成的高低通濾波器組合網(wǎng)絡(luò)將有用信號(hào)和雷電沖擊波截然分開。因?yàn)橛袑?duì)收發(fā)信號(hào)的需要，所以用戶在用電視發(fā)射機(jī)、共用天線、衛(wèi)星地球站、天線等時(shí)，天饋系統(tǒng)一般安裝在高價(jià)鐵塔上或高樓頂，這樣電子系統(tǒng)在天饋系統(tǒng)的引入下雷擊率會(huì)很大。

四、防雷信號(hào)線路

現(xiàn)在電子技術(shù)正在朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速度和高頻率的方向發(fā)展，也越來越突出了電磁干擾對(duì)這些系統(tǒng)和設(shè)備的影響，廣電微電子傳輸和接收設(shè)備在雷電磁干擾的情況下造成的損失也在日漸增長(zhǎng)。往往在使用金屬信息傳輸線（帶狀電纜，同軸電纜）時(shí)，在電話、計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、電視接收機(jī)、電視攝像機(jī)、天線放大器、應(yīng)用電視等廣播系統(tǒng)中，（埋地傳輸電纜）也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)雷擊故障。當(dāng)雷電發(fā)生電磁脈沖干干擾時(shí)，因?yàn)樵诮蛔冸姶艌?chǎng)中導(dǎo)體的感抗ωL0和容抗ωC0都很大，所以電位就會(huì)出現(xiàn)很大的誤差，而且雷電電磁波在電纜表面?zhèn)鞑サ那闆r下會(huì)形成駐波，對(duì)正在使用的設(shè)備會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)烈的干擾現(xiàn)象，并且會(huì)損壞設(shè)備通過接口處的形成。截?cái)嗬纂姴ㄈ肭郑ㄔO(shè)備入口處），通常情況下會(huì)屏蔽電纜，在雷電通道與信息分離的情況下，電纜外金屬皮才可以良好的進(jìn)行接地，以及通過（串聯(lián)信號(hào)）與電子避雷器進(jìn)行接地。因?yàn)橛?jì)算機(jī)運(yùn)行的電壓是比較低的，一般情況下為5—12v，所以（數(shù)據(jù)處理設(shè)備的個(gè)單元之間）以外產(chǎn)生的電位差應(yīng)該很小，為了對(duì)信號(hào)通道進(jìn)行電壓保護(hù)外，接口端必須要安裝信號(hào)避雷器，需要引起注意的是高頻信號(hào)接地的接地線的長(zhǎng)短，在受到駐波和諧振的影響的情況下，如果出現(xiàn)接近諧振頻率，導(dǎo)體出現(xiàn)極高的感抗，那么數(shù)據(jù)處理設(shè)備的兩個(gè)單元之間是無法提供有效的凋萎作用的，當(dāng)導(dǎo)體的長(zhǎng)度等于諧波波長(zhǎng)的1/4或該1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該導(dǎo)體兩端之間呈現(xiàn)開路狀態(tài)。因此高頻接地線的長(zhǎng)度必須以不會(huì)產(chǎn)生駐波為條件。

五、反擊防地電位

一般情況下電子設(shè)備的信號(hào)地、工作地、外殼保護(hù)地和電源地是分開的，是為了達(dá)到排除可能出現(xiàn)的地噪聲源，獲得一個(gè)滿意純凈的電位。設(shè)備外殼與工作、信號(hào)系統(tǒng)之間通過分布電容的耦合，在電器上形成通路。由于避雷針引雷入地也會(huì)在接地體處產(chǎn)生大于1kv以上的沖擊過電壓，而土壤的沖擊擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為200—1000kv/m，平均值為600kv/m，因此在接地體3m以內(nèi)土壤會(huì)產(chǎn)生大的新沖擊電流。更遠(yuǎn)處則會(huì)由于土壤中的暗流及各種地下管道、導(dǎo)體的傳導(dǎo)諸多原因，會(huì)受到不同程度波及。為了預(yù)防地電位反擊，大家目前統(tǒng)一的看法，一是防保護(hù)地、工作地、雷地的系統(tǒng)連接成接地網(wǎng)等單位。有些地方，為了變?yōu)橐粋€(gè)整體，也要做等電位連接，如機(jī)房發(fā)射臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)、中波發(fā)射臺(tái)、微波站與發(fā)射臺(tái)各有接地裝置，從而使地單位在閃電入地時(shí)，大家共同升高，防止反擊。這樣統(tǒng)一的接地，是對(duì)微電子設(shè)備及發(fā)射機(jī)而言的，在平常無閃電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生地波干擾，要同時(shí)解決反擊和干擾二個(gè)問題，可以單獨(dú)設(shè)置防干擾工作。雷擊的時(shí)候，室外的發(fā)射塔避雷針被閃電擊中是正常的現(xiàn)象，但是室內(nèi)的其他設(shè)備和發(fā)射機(jī)就造成一定程度的損壞，閃電的電流會(huì)瞬間產(chǎn)生高電壓（避雷針在接地室外時(shí)候），這樣就會(huì)對(duì)公共接地的發(fā)射設(shè)備放電，發(fā)射機(jī)就會(huì)瞬時(shí)接收閃電的高壓，這就是所謂的地點(diǎn)反擊。產(chǎn)生的電壓（大的脈沖雷擊電流經(jīng)過接地系統(tǒng)入地時(shí)）就會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞控制系統(tǒng)的電路。

六、接地

因?yàn)槔纂娪卸喾N多樣的形式表現(xiàn)，會(huì)形成復(fù)雜的機(jī)理現(xiàn)象，隨機(jī)性也很大，所以，現(xiàn)在我們對(duì)防雷都沒有辦法保證任何一個(gè)特定的空間所有保護(hù)對(duì)象的安全問題，防雷的技術(shù)水平還局限在任何一個(gè)單一的防雷器件上，還有待進(jìn)一步提高防雷技術(shù)。

（一）其他接地與工作地之間連接一個(gè)避雷器（低壓隔離），超過保護(hù)值時(shí)（兩地間電位差），瞬間就會(huì)接通，接成等地電位，當(dāng)兩地之間的電位差低于保護(hù)值時(shí)，兩地之間的就會(huì)自動(dòng)恢復(fù)隔離的狀態(tài)。

（二）大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋與機(jī)房各種地線之間，必須全部采用公共的接地系統(tǒng)，進(jìn)行有效的鏈接，當(dāng)電位高壓反擊時(shí)（雷電引起），整個(gè)大樓與機(jī)房呈現(xiàn)系統(tǒng)等電位，防雷系統(tǒng)呈現(xiàn)工作狀態(tài)，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。