有線廣播電視系統(tǒng)防雷減災(zāi)初探

[摘 要]：本文通過對(duì)大自然雷電的形成，雷電的種類及直接雷與感應(yīng)雷對(duì)有線廣播電視系統(tǒng)造成的危害程度的分析，得出了雷擊對(duì)廣播電視系統(tǒng)造成損害的百分之九十以上是屬于感應(yīng)雷的結(jié)論。作者通過多年從事農(nóng)村基層有線廣播電視安裝維護(hù)維修工作，對(duì)有線廣播電視系統(tǒng)的防雷進(jìn)行心潛心研究，并取得了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)闡述了對(duì)有線廣播電視前端系統(tǒng)、有線廣播電視傳輸干線系統(tǒng)和有線廣播電視用分配系統(tǒng)三個(gè)部分的防雷所采取的不同方法，特別是采取了對(duì)有線電視設(shè)備金屬外殼、電纜屏蔽層光纜加固鋼絲和線路鋼絞線的良好接地與220V供電設(shè)備的電源安裝漏電過載保護(hù)器相結(jié)合的方法，是一種行之有效的避雷方法。其效果是十分明顯的，實(shí)踐證明也是切實(shí)可行的。它的推廣使用對(duì)我市有線廣播電視防雷減災(zāi)工作具有很大的促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)減少機(jī)器設(shè)備的雷擊損失，節(jié)約維修經(jīng)費(fèi)開支，減輕一線維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，確保廣播電視正常安全播出，將發(fā)揮重要作用。

[關(guān)鍵詞]：廣播電視 系統(tǒng) 防雷減災(zāi)

一、雷電的形成及雷擊對(duì)廣播電視的損害

雷電是一種大氣中的放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云層，積雨云在形成過程中，某些云團(tuán)帶正電荷，某些云團(tuán)帶負(fù)電荷。它們對(duì)大地的靜電感應(yīng)，使地面或建筑物表面產(chǎn)生異性電荷，當(dāng)電荷積聚到一定程度時(shí)，不同電荷云團(tuán)之間，或云與大地之間的電場強(qiáng)度可以擊穿空氣(一般為25-30KV/cm)，開始游離放電。隨著云對(duì)地放電逐漸發(fā)展，當(dāng)?shù)竭_(dá)地面時(shí)(如建筑物、高低壓輸電線等)，便會(huì)產(chǎn)生由地面向云團(tuán)的逆導(dǎo)主放電。在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會(huì)出現(xiàn)很大的電流(一般為幾十千安至幾百千安)，并隨之發(fā)生強(qiáng)烈的閃電和巨響。所以雷電是一種自然現(xiàn)象，每年它給人類的破壞性是巨大的，雷擊對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成極其嚴(yán)重的威脅。雷電災(zāi)害是聯(lián)合國公布的10種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。我國每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)4000人之多，財(cái)產(chǎn)損失約為50-100億元。①

雷擊對(duì)有線廣播電視系統(tǒng)設(shè)備帶來的破壞性災(zāi)難也是非常嚴(yán)重的。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，集成電路對(duì)電壓和電流脈沖的敏感程度越來越高，除直接雷擊影響外，雷電引起的過電壓和過電流沖擊波造成電子設(shè)備損壞和工作中斷時(shí)有發(fā)生，會(huì)使播出傳送系統(tǒng)中的元件及電子模塊燒毀，危害播出安全。筆者在山區(qū)從事廣播電視工作多年，感受到在雷電災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，90%以上的播出傳輸故障是雷擊造成的。我市農(nóng)村山區(qū)眾多，多數(shù)處于雷電高發(fā)區(qū)，雷電引起的危害在廣播電視方面表現(xiàn)十分突出。由于眾多山區(qū)交通信息不便，雷擊造成有線電視網(wǎng)絡(luò)的損害后修復(fù)需要時(shí)間跨度長，造成的損失也大。因此，山區(qū)的有線電視的防雷措施，尤其是對(duì)感應(yīng)雷擊的防護(hù)，已經(jīng)成為廣播電視技術(shù)部門關(guān)注和防范的重點(diǎn)。

我市每年3—10月為雷雨季節(jié)，前后長達(dá)8個(gè)月以上全市共有30個(gè)廣播電視節(jié)目制作播出、無線發(fā)射和有線廣播電視傳輸機(jī)房，光纜電纜傳輸干線長達(dá)1600多公里，每年被雷擊光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)達(dá)500多只，放大器800多只，分子分配器9000多只，造成直接經(jīng)濟(jì)損失270多萬多元。城區(qū)和各鎮(zhèn)鄉(xiāng)(街道)廣電站維修人員，每到雷雨季節(jié)，經(jīng)常不分白天和黑夜，加班加點(diǎn)突擊搶修被雷擊的有線電視、數(shù)字電視。特別是近幾年雷擊頻繁，造成的經(jīng)濟(jì)損失特別嚴(yán)重，每逢雷雨季節(jié)全市有線電視維修人員，來回奔波于城市鄉(xiāng)村之間。特別是地處邊遠(yuǎn)山區(qū)的幾個(gè)廣電站，每每遇到打雷下雨時(shí)，心中就會(huì)升起一種說不出的無形壓力，時(shí)刻關(guān)注著、牽掛著各村用戶的有線廣播電視是否會(huì)被雷擊。于是雷擊天氣一結(jié)束，并會(huì)主動(dòng)打電話詢問各村農(nóng)戶有線廣播電視傳輸是否正常，哪個(gè)村有線廣播電視遭受雷擊，就會(huì)馬上騎著摩托車竭盡全力投入搶修，經(jīng)常起早摸黑長途爬涉來回奔波于崇山峻嶺之中，為盡快修復(fù)被雷擊的廣播電視不顧勞累而拼搏。每年有線廣播電視雷擊故障搶修占整個(gè)故障維修的百分之八、九十之多，牽制了我市廣播電視維修人員大量的精力和物力。因此，有線廣播電視系統(tǒng)如何做好防雷減災(zāi)工作，把雷擊造成的損失降低到最低限度，是擺在我們廣電工作者面前的重要課題。

從2001年以來的五年時(shí)間里，筆者擔(dān)任東陽市八達(dá)鄉(xiāng)廣電站站長，從事有線電視線路維護(hù)和故障搶修。面對(duì)災(zāi)難性的大面積雷擊，給有線電視系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害時(shí)，經(jīng)常夜不能寐，對(duì)如何做好有線電視防雷減災(zāi)工作，進(jìn)行了苦苦思考和探索，想方設(shè)法從中尋找一種簡便易行的避雷措施。

幾年來，通過閱讀有關(guān)電的基礎(chǔ)知識(shí)，農(nóng)村有線廣播和有線電視、衛(wèi)星接收電視、數(shù)字電視技術(shù)和數(shù)字電視基本知識(shí)和如何做好防雷減災(zāi)等方面的書籍，學(xué)到了一些基礎(chǔ)知識(shí)，基本懂得了雷電產(chǎn)生的原因，雷擊的幾種不同方式，根據(jù)雷擊不同方式，有針對(duì)性地采取避雷措施，做好有線廣播電視光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、干線、用戶放大器等設(shè)備的防雷工作。

雷電通常有兩種：直接雷和感應(yīng)雷。直接雷只占整個(gè)雷擊的10%左右，危害一般較小，可使用避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)來防避。有線電視衛(wèi)星接收如拋物面天線，雖然安裝避雷針后，即使在其保護(hù)范圍內(nèi)，仍然可能遭到雷擊而使高頻頭、衛(wèi)星接收機(jī)等設(shè)備燒壞。燒壞部位大多在電源保險(xiǎn)絲、變壓器、整流元件。這說明雷擊不是從天線直接引入的，而是從電源線引入?？梢姳芾揍橂m然保護(hù)了建筑物和衛(wèi)星接收無線的安全，卻保護(hù)不了置于機(jī)房內(nèi)的有線電視設(shè)備，這最主要是由感應(yīng)雷造成的，通過對(duì)所有雷擊設(shè)備損害部位分析證明，危害最大的是“感應(yīng)雷”，占整個(gè)雷擊率的90%左右，其危害范圍廣，雷擊程度重，對(duì)機(jī)房前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、用戶分配系統(tǒng)，有線電視、數(shù)字電設(shè)設(shè)備均遭受破壞性損害。

二、有線廣播電視系統(tǒng)防雷的主要辦法

根據(jù)上述分析，如何采取有效的避雷措施呢？本人通過近幾年的理論分析和實(shí)踐摸索，關(guān)鍵應(yīng)著重做好前端機(jī)房和傳輸、分配系統(tǒng)設(shè)備的避雷接地工作。

（一）前端機(jī)房設(shè)備的避雷接地辦法。前端是整個(gè)有線電視系統(tǒng)的核心，雷擊發(fā)生在前端機(jī)房附近，會(huì)在機(jī)房內(nèi)的金屬機(jī)箱和外殼上感應(yīng)出高壓電，危及設(shè)備和人身安全，前端設(shè)備的電源漏電也會(huì)危及人員安全。因此，對(duì)機(jī)房內(nèi)的所有設(shè)備金屬外殼、輸入輸出電纜屏蔽層、光纜加固鋼絲和屏蔽層接地，設(shè)備外殼接地與交流供電系統(tǒng)的接地在總接地處把它連接起來。機(jī)房接地線的埋設(shè)：接地極采用φ50mm鍍鋅鋼管，長度為1.5m，地上部分留80cm，上端打φ10mm的圓孔2個(gè)，埋入地下端削成30°角斜面，在深0.6-0.8m的地線溝內(nèi)，第二個(gè)樁長度為0.70m埋入地下端削成30°角斜面，便于打樁，每1.0m處打一個(gè)樁，上面留20cm，便于焊接，地線埋設(shè)長度一般為20-25米，具體根據(jù)土質(zhì)而定，凝土可以短一點(diǎn)，如少質(zhì)土需延長，每個(gè)樁上面用5×2mm鍍鋅扁鐵焊接后連成一體，焊接時(shí)整個(gè)鋼管周圍都要焊接嚴(yán)密，以增加扁鐵與鋼管的接觸面。為了減小接地電阻，可在整條在溝內(nèi)先填埋40-50公斤中性降阻劑(如食鹽、鐵屑等長效化學(xué)降阻劑)。對(duì)整條溝先填埋20cm厚的細(xì)土并夯實(shí)，用地阻搖表檢測接地電阻，是否達(dá)到規(guī)定值，如未達(dá)到，需重新開挖接地溝，延長接地線長度，直至接地電阻達(dá)到規(guī)定指標(biāo)，然后回填夯實(shí)，填平整條溝。地線埋好后把前端機(jī)房所有設(shè)備金屬外殼，包括UPS機(jī)箱外殼、60V集中供電器接地線連在一起，引至避雷接地極上端處，用3孔夾板固定連接。另外把機(jī)房外的每條傳輸桿線的鋼鉸線連在一起，單獨(dú)埋設(shè)接地線，進(jìn)行良好接地，以避免從鋼絞線傳輸?shù)母袘?yīng)雷電直接竄入機(jī)房，損壞設(shè)備。

（二）光纜傳輸和用戶分配系統(tǒng)的防雷措施。從光纜傳輸和用戶分配系統(tǒng)每年所造成的設(shè)備雷擊情況看，90%以上是從設(shè)備電源線上竄入高壓電流，擊壞光接收機(jī)和放大器。由于我鄉(xiāng)地處山區(qū)，高低壓供電線路絕大多數(shù)架設(shè)在海拔幾百米高山梁上，而高低線是裸露的鋁質(zhì)導(dǎo)線，雷擊放電時(shí)，高達(dá)幾十千伏高壓，沿高低壓線路傳輸，而直接擊壞光接收機(jī)、放大器、設(shè)備電源部分的保險(xiǎn)絲，變壓器和整流元件，嚴(yán)重時(shí)擊壞光接收機(jī)、放大器放大模塊或造成整個(gè)放大器或光收機(jī)報(bào)廢。針對(duì)上述情況，采取了以下措施。

1.做好光纜防雷。因?yàn)楣饫|在制造過程中，為了增加其抗拉強(qiáng)度，在光纜中增加了兩根鋼絲。在光纜接頭包施工操作時(shí)，我們一般只注意光纜熔接，而忽視了光纜的防雷。通常將兩端光纜鋼絲，分別固定在接頭包兩端支架上，自然形成了間隙。這樣當(dāng)任意一段光纜中感應(yīng)很高的雷擊電壓時(shí)，就會(huì)向另一端鋼絲放電，放電過程中產(chǎn)生巨大火花，使接頭包內(nèi)光纖斷裂損壞，為防止這種現(xiàn)象。在光纜熔接時(shí)，先把接頭包內(nèi)的光纜鋼絲兩端用導(dǎo)線連通，再與吊掛光纜的鋼絞線連通。有效避免光纜遭受雷電侵害。

2.對(duì)光收機(jī)、放大器金屬外殼進(jìn)行良好接地。為了便于操作，采用鋁質(zhì)25-30平方的高壓線作為接地線。在安裝光接收機(jī)、放大器時(shí)，在設(shè)計(jì)要求許可的情況下，盡可能選擇土質(zhì)好，適宜地線埋設(shè)的地段進(jìn)行良好接地。其具體操作方法如下：⑴ 先開挖一條20-25米長的溝，溝寬40-45cm，溝深45-50cm左右。⑵ 剪兩根鋁質(zhì)導(dǎo)線，長度25米左右，一根稍長一點(diǎn)，一根稍短一點(diǎn)，然后把稍長的這一根一端折開長約1米的鋁絲，然后把鋁絲密繞到另一根導(dǎo)線上。密繞長度10-15cm。⑶ 把連在一起兩根導(dǎo)線分開放在溝底兩側(cè)，放線時(shí)兩導(dǎo)線之間始終保持平行，不能交叉或碰在一起，放一段用腳踩住導(dǎo)線(防止導(dǎo)線向上彈起，影響埋深度)，并在溝內(nèi)空隙間撒一些降阻的中性材料，如食鹽、鐵屑等。馬上回填20cm厚的細(xì)土，并夯實(shí)。放一段，撒一些食鹽，埋一段，直至埋完為止，兩根導(dǎo)線末端要分開，千萬不能連在一起。然后把剩余的土全部回填夯實(shí)，恢復(fù)原來地貌。⑷ 用一根16個(gè)平方的鋁質(zhì)塑膠導(dǎo)線一端與接地線相連，另一端引到光接收機(jī)或放大器上，擰開金屬外殼接地螺帽，拆開避雷引線2-3股鋁線，固定到光收機(jī)或放大器上，并擰緊螺帽。2001年至2003年，我站對(duì)全鄉(xiāng)12個(gè)行政村的12只光收機(jī)和經(jīng)常遭雷擊的60只放大器進(jìn)行良好接地。并對(duì)經(jīng)常遭雷擊的10臺(tái)光收機(jī)供電電源上安裝了漏電過載保護(hù)器。這樣在遭遇雷擊時(shí)，雷電首先通過漏電過載保護(hù)器，促使保護(hù)器跳閘，如在跳閘前已穿過保護(hù)器的部分電流，也通過光接收機(jī)或放大器金屬外殼接地線迅速排泄到大地上，起到雙重防雷保護(hù)作用。

經(jīng)過近五年時(shí)間實(shí)踐，其防雷效果是十分明顯的。2003年避雷接地安裝前，我站八達(dá)、浦川、嶺下等10個(gè)村一年中被雷擊壞的光收機(jī)達(dá)30多只、放大器80多只，避雷接地安裝后，被雷擊壞的光收機(jī)、放大器數(shù)量明顯下降。2004-2006年，每年遭雷擊的光收機(jī)在5臺(tái)以下，放大器下降到20臺(tái)以下。由于安裝了避雷接地，絕大部分光收機(jī)和放大器遭雷擊后，只燒掉保險(xiǎn)絲，維修人員只要更換保險(xiǎn)絲后，就恢復(fù)正常，大大減輕了雷擊造成的損失，降低了維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了雷擊搶修時(shí)間，深受廣大電視用戶好評(píng)。以前遭受一次中等程度雷擊，一般搶修需3天時(shí)間，現(xiàn)在遭受同樣大小的雷擊，搶修時(shí)間一天就夠了，同時(shí)每年可節(jié)省雷擊設(shè)備損失將近10多萬元。

綜上所述，有線電視系統(tǒng)防雷是一項(xiàng)綜合性技術(shù)工程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出漏洞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的防雷效果。因此，在整個(gè)有線電視系統(tǒng)防雷設(shè)施安裝時(shí)，一定要嚴(yán)格按避雷接地標(biāo)準(zhǔn)施工，把握好每一個(gè)環(huán)節(jié)，關(guān)鍵是要按避雷接地標(biāo)準(zhǔn)埋設(shè)好地線，實(shí)現(xiàn)接地電阻最小化(接地電阻越大，防雷效果越差)，應(yīng)盡可能縮少接地電阻，嚴(yán)格控制在4歐姆以下為最好。實(shí)踐證明，對(duì)有線電視設(shè)備金屬外殼、電纜屏蔽層光纜加固鋼絲和鋼絞線的良好接地與220V供電設(shè)備的電源安裝漏電過載保護(hù)器相結(jié)合的方法，是一種行之有效的避雷方法。隨著科技的發(fā)展，避雷方法和形式將更加多樣化，避雷效果也將更加顯著。筆者只想通過本文，起到一個(gè)拋磚引玉的作用。文中不足之處，懇請(qǐng)領(lǐng)導(dǎo)和同行批評(píng)指正。

注釋：

① 摘自《中國氣象報(bào)》。

② 摘自千伏網(wǎng)中《淺談?dòng)芯€電視系統(tǒng)防雷及避雷》。

本論文參考書籍：《有線電視技術(shù)》第二版，《衛(wèi)星接收電視》。