SPD在有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)防雷中的應(yīng)用

詹明 詹宇寧 黃燕娣 駱培繪 吳偉清

摘 要： 本文首先分析了雷電對有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)的危害途徑，接著闡述了浪涌保護(hù)器SPD在有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用方式，最后提出了應(yīng)用中的相關(guān)注意事項，以供相關(guān)人士參考借鑒。

關(guān)鍵詞： SPD；有線電視；寬帶網(wǎng)絡(luò)；防雷；應(yīng)用

引言

近年來，隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，有線電視也得到迅猛發(fā)展。現(xiàn)階段。有線電視網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步構(gòu)成涵蓋傳輸電視節(jié)目及寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的綜合網(wǎng)絡(luò)。在有線電視網(wǎng)絡(luò)使用過程中，雷電對于網(wǎng)絡(luò)線路及儀器設(shè)備損壞現(xiàn)象加劇。一般來說，借助于電源線以及信號傳輸線進(jìn)入的雷電感應(yīng)的沖擊力量，勢必會導(dǎo)致諸多網(wǎng)絡(luò)電子儀器設(shè)備遭受損壞，帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失，更甚者會破壞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓，導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重運(yùn)行事故。因此，加強(qiáng)電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的雷電防護(hù)工作就顯得十分必要，本文著重探討了SPD在有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)防雷中的應(yīng)用。

1雷電對有線電視網(wǎng)絡(luò)危害途徑

有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常裝設(shè)于住宅小區(qū)機(jī)房、住宅樓的樓道，或者直接在室外箱體內(nèi)裝設(shè)，可以說其應(yīng)用環(huán)境特別惡劣。雷電襲擊導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備損壞、損毀等危害的關(guān)鍵途徑如下所述。

1.1借助于架空電源線和信號線入侵。

因為外部的架空電源線以及信號線的輸入，該雷電入侵的途徑一般包括三類狀況：一是線路直接被雷擊中，此類入侵形式會順著線路進(jìn)行傳播，覆蓋面較廣，危害較大，較強(qiáng)的雷電電流會借助于線路對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備直接造成毀滅性破壞；二是憑借單一的多芯電纜連接各種來源的導(dǎo)線或者若干條電纜平行進(jìn)行鋪設(shè)時，若某一電源線被雷擊，通常會在鄰近的線纜上感應(yīng)出過電壓，對比較敏感的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備造成破壞；三是雷云在對大地進(jìn)行放電過程中，會在周邊線路上感應(yīng)出較強(qiáng)過電壓，從而導(dǎo)致和線路進(jìn)行連接的設(shè)備被擊壞。

1.2借助于接地體地電位反擊電壓入侵

通常情況下，若周邊的建筑物或其他物體以及地面被雷電擊中，在接地體區(qū)域或構(gòu)成放射型的電位分布，導(dǎo)致與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連接的接地體迅速產(chǎn)生高壓地電位反擊，進(jìn)而使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備受到不同程度的損壞。

1.3憑借非架空電源線和信號線入侵

若建筑物的防雷設(shè)施被雷電擊中建筑物避雷設(shè)施被雷電擊中，則此時強(qiáng)烈的雷電電流會借助于防雷系統(tǒng)的引下線進(jìn)入大地，在周邊空間形成強(qiáng)大電磁場變化，會在鄰近的信號線、電源線等導(dǎo)線上感應(yīng)出雷電過電壓，對比較敏感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備造成破壞。

2 SPD對于寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保護(hù)

一般來說，前端機(jī)房在總配電到UPS 電源布設(shè)最少需要2級SPD電源保護(hù)。在住宅小區(qū)機(jī)房結(jié)合實際需要裝設(shè)2級SPD防護(hù)。假如電源線遠(yuǎn)距離架空進(jìn)入樓層，在220V電源進(jìn)入交流配電箱之裝設(shè)第1級SPD，在設(shè)備箱內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源端口裝設(shè)第2級電源SPD或者雷電防護(hù)排插。

假如電源線采取鎧裝電纜或者是一般電纜通過金屬管埋地進(jìn)入樓層， 不但需要在電纜的金屬外皮2端做接地處理，而且在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備前最好裝設(shè)同標(biāo)稱放電電流相關(guān)技術(shù)參數(shù)相符的便攜式電源。SPD的PE線需要和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接地排進(jìn)行等電位連接，其連接導(dǎo)線要保持短且直的特征，長度通常不能超過0.5m。若信號線與外墻相近，其垂直高度超過30m或應(yīng)該出戶走線，進(jìn)入屋內(nèi)時需要在設(shè)備的對應(yīng)接口位置裝設(shè)網(wǎng)口防雷器。并且SPD需要符合有線電視信號傳輸帶寬及工作電平的需求，接口需要和被保護(hù)設(shè)備兼容。

3. SPD在有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中注意事項

3.1電源SPD級間能量與響應(yīng)時間的配合

依據(jù)流量以及裝設(shè)點的不同，通常把SPD劃分成三級，即一級、二級、三級。 一級SPD一般在建筑的電源輸入端布設(shè)，即總配電柜處，由于其有可能會遭受沿電源線所傳導(dǎo)的直擊雷電浪涌，所以通常采取通流量較大的開關(guān)型SPD，它的標(biāo)稱通流容量通常處于10/350μs波形下的峰值電流大約為50kA；二級SPD主要在分配電柜裝設(shè)，大部分采取限壓型以及復(fù)合型SPD，通流容量通常處于20～40kA范圍內(nèi)，大都對感應(yīng)雷防護(hù)；三級SPD主要在在機(jī)房UPS前布設(shè)，其主要特征為通流量小及殘壓低。為盡可能增加雷電防護(hù)效果，采取多級防護(hù)的主要依據(jù)是通流量大的一級SPD先落實，二級與三級逐次導(dǎo)通，進(jìn)而達(dá)到逐級泄流的目的。但是各之級間的響應(yīng)時間存在極大的差別，最慢的為一級，約為100ns，而后2級大約是25ns。如何確保各級依據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)逐次操作的關(guān)鍵是采取聯(lián)接器件退耦器（RTO）。根據(jù)行波理論分析，電感對瞬間電壓呈高阻抗且有反射、延時和分壓作用。在設(shè)計過程中應(yīng)該采取它當(dāng)作前后級能量分配以及時間響應(yīng)調(diào)諧器件。在運(yùn)用過程中結(jié)合各級SPD的起動電壓、殘壓以及流通量便可對各級SPD之間所需要最小電感量估算。不管距離大小都需要在 一級后布設(shè)RTO，通過電感對瞬間過電壓的反射及延時作用， 延緩二級啟動時間，讓大多數(shù)能量可以被一級吸收，使得進(jìn)入室內(nèi)過電壓減小，同時也使得室內(nèi)電磁干擾減少。在具體操作中，RTO的裝設(shè)位置應(yīng)該和一級SPD相靠近，電源線應(yīng)盡可能聯(lián)系在一起，使得差模干擾減少，且需要采取屏蔽措施。

可以說，RTO對于SPD各級之間配合起到重要作用，它的電感量愈大，對電流的阻抗便愈大，延時也愈長。但是RTO串聯(lián)在供電線路上作為電網(wǎng)感性負(fù)載，電感又無法過大，所以應(yīng)該科學(xué)選取RTO電感值。因為有芯電感在高頻時可能發(fā)生磁飽和，所以最好采取空心電感，并且還應(yīng)該注意RTO長期負(fù)載能力需要與實際要求保持相符。

3.2接地技術(shù)

SPD防雷工程的雷電防護(hù)效果的好壞甚至避雷裝置是否起到實際作用均由接地技術(shù)決定。同時，設(shè)備接地也是確保設(shè)備安全、工作人員安全及設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行重要舉措。所以，在防雷設(shè)計及裝設(shè)中均需要嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。

3.2.1前端機(jī)房的防雷接地

把防雷地、絕緣地、靜電地、屏蔽地、工作交流地以及安全保護(hù)地均和廣電中心同一大樓底層的綜合接地體連接，阻值是0.51Ω。前端機(jī)房內(nèi)沿墻周邊地面均勻布設(shè)銅排環(huán)網(wǎng)，要求截面積為30mm×30mm， 該接地銅排環(huán)網(wǎng)架與地面間距為300～500mm，同時和墻絕緣體保持連接，室內(nèi)全部設(shè)備的接地均采取單點接地的措施與那個環(huán)型母排進(jìn)行連接，和底層共同采取接地體，使用90 mm 多股絕緣銅芯線憑借大樓管道井內(nèi)已經(jīng)敷設(shè)的接地扁鋼保持連接，將其作為環(huán)型母排的接地線。為確保SPD防雷裝置安全性，每年需要定期安專門的防雷檢測機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行檢測。

3.2.2其他網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的接地

布設(shè)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的機(jī)房的接地電阻需要依據(jù)設(shè)計要求<5Ω。針對裝設(shè)在樓道或者是室外箱體內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，因為無接地系統(tǒng)，可以采取下列措施：若允許對接地體進(jìn)行埋設(shè)，可以先挖一個深度為0.5m坑，接著把鍍鋅角鋼或圓鋼直接打到地下，鍍鋅角鋼長度應(yīng)該≥1.5m，截面積大于50mm×50mm×5mm，而鍍鋅圓鋼壁厚>3.5 mm，直徑>50mm。通常采取4mm×40mm扁鐵或超過6mm2的多股銅纜焊接在垂直接地體上且引出和設(shè)備的接地線保持可靠、有效連接，焊接點表面需要開展防銹處理。針對土壤率高位置，最好在接地體泥土周邊采取加些鹽水或降阻劑等相關(guān)降阻措施，使土壤電阻率有效降低。

參考文獻(xiàn)

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[2]王亞冬，浪涌保護(hù)器（SPD）的級數(shù)配合[J].智能建筑電氣技術(shù)，2010（3）.

作者簡介：詹明（1974-），男，漢族，廣東省吳川市人，大專學(xué)歷，電子助理工程師，從事有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作。