淺析有線電視系統(tǒng)的防雷問題
摘要：在有線電視系統(tǒng)中，防雷設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作，也是若干有線電視工作者長期研究的課題。本文首先分析了雷電對有線電視系統(tǒng)的影響，針對雷電的危害，提出了有線電視系統(tǒng)防雷的若干措施。
關(guān)鍵詞：雷電；有線電視系統(tǒng)；防雷
一 引言
有線電視系統(tǒng)是將通過光纜接入的有線電視信號，或由大樓通過衛(wèi)星天線和一組優(yōu)質(zhì)共用天線接收的開路電視系統(tǒng)信號，經(jīng)前端處理后，以有線方式將電視信號分送到電視系統(tǒng)的各終端用戶。在有線電視系統(tǒng)中，防雷設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作，也是若干有線電視工作者長期研究的課題。雷電災(zāi)害的嚴(yán)重性表現(xiàn)在它具有巨大的破壞性上，其特點(diǎn)電壓高，閃電電流幅值大，變化快，放電時(shí)間短，閃電電流波形陡度大。雷電的破壞作用在于強(qiáng)大的電流，熾熱的高溫，猛烈的沖擊波，劇變的電磁場以及強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)，給人類社會(huì)帶來極大的危害，造成人員傷亡、巨大破壞、起火爆炸、嚴(yán)重?fù)p失。雷電也常常使有線電視設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，在實(shí)際工程當(dāng)中，沒有良好防雷措施的系統(tǒng)一旦遭到雷擊就會(huì)遭到嚴(yán)重破壞，甚至癱瘓。對于干線較長的大系統(tǒng)，防雷設(shè)計(jì)更是刻不容緩的大事。在有線電視系統(tǒng)中，防雷設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作，這里我們根據(jù)自己的工作實(shí)踐和學(xué)習(xí)談?wù)剬纂妼τ芯€電視系統(tǒng)的影響以及對雷電的防范舉措。
二 雷電對有線電視系統(tǒng)的影響
對有線電視系統(tǒng)影響的雷擊主要有兩種：“直擊雷”和“感應(yīng)雷”。直擊雷是帶電云層和大地之間放電造成的。當(dāng)雷云很低，周圍又沒有異性電荷的雷云時(shí)，就會(huì)在地面或者建筑物上感應(yīng)出異性電荷，形成帶電云層向地面或者建筑物放電；放電電流可達(dá)到幾十甚至幾百千安，放電時(shí)間為50～100us，這種放電就是直擊雷。直擊雷對建筑物和人、畜安全危害甚大。對于有線電視系統(tǒng)，直擊雷只有雷擊率的10％左右，盡管破壞力大，但危害范圍一般較小，可使用避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)來防避。安裝了避雷針后，有線電視系統(tǒng)的電子設(shè)備即使在其保護(hù)范圍之內(nèi)，仍然可能遭雷擊而受損，大多數(shù)都是燒保險(xiǎn)絲、電源變壓器、整流元件、三端穩(wěn)壓器，嚴(yán)重的還可能損壞集成電路等元件。這說明雷擊不是從天線引入的，而是從電源線引入的，可見避雷針雖保護(hù)了建筑物，卻保護(hù)不了置于其內(nèi)的有線電視電子設(shè)備，這是感應(yīng)雷造成的。感應(yīng)雷電分為靜電感應(yīng)和雷電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)兩種原因所引起。靜電感應(yīng)是當(dāng)帶電的云層(雷云)靠近輸電線路時(shí)，會(huì)在它們上面感應(yīng)出異性電荷，這些異性電荷被雷云電荷束縛著，當(dāng)雷云對附近的目標(biāo)或接閃器(避雷針是最早、最常用的接閃器)放電時(shí)，其電荷迅速中和，而輸電線路上束縛的電荷便為自由電荷，形成局部感應(yīng)高電位。這種感應(yīng)高電位發(fā)生在低壓架空線路時(shí)亦可達(dá)100KV，在有線電視線路上可達(dá)40～60KV，而且它可以沿著線路傳人電子設(shè)備，造成損害。電磁感應(yīng)是雷擊后巨大的雷電流在周圍空間產(chǎn)生交變磁場，由于電磁感應(yīng)使附近設(shè)備感應(yīng)出高電壓，從而使設(shè)備損壞。“感應(yīng)雷”占雷擊率近90％，危害范圍甚廣，有線電視系統(tǒng)的電子設(shè)備受雷擊損壞，主要是感應(yīng)雷造成的。
三 有線電視系統(tǒng)防雷的措施
1 天線的防雷接地。有線電視的接收天線和豎桿一般架設(shè)在建筑物的頂端，應(yīng)把所有的接收天線，包括衛(wèi)星接收天線的接地焊在一起，接天線的豎桿(架)上應(yīng)裝設(shè)避雷針，避雷針的高度應(yīng)能滿足對天線設(shè)施的保護(hù)。安裝獨(dú)立的避雷針時(shí)，由于單根避雷針的保護(hù)范圍呈帳篷狀，邊界線呈雙曲線，所以避雷針高于天線頂端的長度應(yīng)大于天線的最大尺寸，避雷針與天線之間的最小水平間距應(yīng)大于3m。建筑物已有防雷接地系統(tǒng)時(shí)避雷針和天線豎桿的接地應(yīng)與建筑物的防雷接地系統(tǒng)共地連接。無論是新的接地線還是原建筑的接地線，接地電阻都應(yīng)小于4。
2 前端設(shè)備的防雷接地。當(dāng)在前端附近發(fā)生雷擊時(shí)，會(huì)在機(jī)房內(nèi)的金屬機(jī)箱和外殼上感應(yīng)出高電壓，危及設(shè)備和人身安全。前端設(shè)備的電源漏電也會(huì)危及人員的安全，因此，對機(jī)房內(nèi)的所有設(shè)備，輸入輸出電纜的屏蔽層、金屬管道等都需要接地，不能與天線的接地連接在一起，設(shè)備接地與房屋避雷針接地及交流供電系統(tǒng)的接地應(yīng)在總接地處連接在一起。系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備接地裝置和埋地金屬管道應(yīng)與防雷接地裝置相連，不相連時(shí)兩者的距離應(yīng)大于3m，機(jī)房內(nèi)接地母線表面應(yīng)完整，絕緣線的老化層不應(yīng)有老化龜裂現(xiàn)象。一般前端設(shè)備，如調(diào)制器、接收機(jī)、光發(fā)射機(jī)等沒有過壓保護(hù)，而只有過流保護(hù)，一旦有雷擊往往會(huì)出現(xiàn)電源燒壞而保險(xiǎn)不斷的情況，針對此種情況應(yīng)在總電源處加裝避雷器，以更好地保護(hù)前端設(shè)備。
3 干線系統(tǒng)的防雷接地。敷設(shè)于空曠地區(qū)的地下電纜，當(dāng)所在地區(qū)年雷雨天數(shù)大干20d及土壤電阻率大干100時(shí)，電纜的屏蔽層或金屬保護(hù)套應(yīng)每隔2km左右接地一次，以防止感應(yīng)電的影響。架空電纜的屏蔽層及金屬保護(hù)套。鋼絞線每隔250m左右接地一次，在電纜分線箱處的架空電纜金屬護(hù)套，屏蔽層及鋼絞線應(yīng)與線桿拉線共用接地裝置。另外就是不可忽視的光纜防雷，因?yàn)楣饫|在制造過程中，為了增加光纜的抗拉強(qiáng)度，在光纜中增加了鋼絲。在設(shè)置接續(xù)盒時(shí)，只注意了光纜的熔接。使用通常方法，將兩段光纜的鋼絲，分別固定在接續(xù)盒兩端的支架上，自然形成一間隙。這樣，當(dāng)任意一段光纜中的鋼絲感應(yīng)了很高的雷電電壓時(shí)，就會(huì)向另一端鋼絲放電，放電過程中產(chǎn)生的巨大火花，使接續(xù)盒內(nèi)光纖斷裂損壞。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在光纜的施工過程中，應(yīng)注意將接續(xù)盒內(nèi)的光纜鋼絲端頭用導(dǎo)線連通，可有效避免光纜遭雷電侵害。
4 分配系統(tǒng)的防雷接地。有線電視電纜進(jìn)入建筑時(shí)，在靠近建筑物的地方應(yīng)將電纜的外導(dǎo)電屏蔽層接地，架空電纜直接引入時(shí)，在入戶處應(yīng)增設(shè)避雷器，并將電纜外導(dǎo)體接到電器設(shè)備的接地裝置上，不要直接在兩建筑物屋頂之間敷設(shè)電纜，可將電纜沿墻降至防雷保護(hù)區(qū)以內(nèi)，但不得妨礙車輛的通行，鋼線應(yīng)作接地處理。有線電視系統(tǒng)中的同軸電纜屏蔽網(wǎng)和架空支撐電纜用的鍍鋅鐵線都有良好的接地。系統(tǒng)中設(shè)備的輸入輸出端應(yīng)有放電保護(hù)器，220V供電的放大器的電源端應(yīng)有過壓保護(hù)裝置，或者盡量將系統(tǒng)中220V供電的放大器改為60V集中供電，以保證有線網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性和自給性，以減少雷電直接竄入的可能，這是防止雷電形成的首要措施。
以目前人類對雷電認(rèn)識和對防雷、避雷的研究，有線電視系統(tǒng)的防雷、避雷是可以做得很好的。但有線電視是一個(gè)涉及區(qū)域很大、線路很長、設(shè)備很多的大系統(tǒng)，要在系統(tǒng)所有的器件和線路上都裝上可靠的避雷裝置，財(cái)力上是不允許的。我們需要的是因地制宜地根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)所在的環(huán)境和所需的防雷等級，不斷探索出適合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)的，可靠、經(jīng)濟(jì)、方便、高效的防雷措施。