廣播電視系統(tǒng)防雷技術(shù)淺析

袁方

摘 要：隨著廣播電視設(shè)備的迅速發(fā)展，防雷問題顯得愈加突出。為防止雷擊災(zāi)害，我們必須依據(jù)“綜合治理，整體防御，多重保護，層層設(shè)防”的原則加強廣播電視設(shè)備的防護工作。

關(guān)鍵詞：廣播電視系統(tǒng);防雷技術(shù)

2019年八月，第二師廣播電視臺整體搬遷至鐵門關(guān)市。由于前期新址建設(shè)技術(shù)方案完善，尤其是對廣播電視系統(tǒng)防雷方面較為重視，搬遷工作十分順利。通過安裝調(diào)試，運行至今且無故障，學(xué)習(xí)到了一些相關(guān)知識，有了一些心得體會。

隨著電視微波傳輸、電纜電視、應(yīng)用電視、衛(wèi)星地面站、電視發(fā)射機、電視差轉(zhuǎn)機、廣播發(fā)射機、電子設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)等廣播電視設(shè)備的迅速發(fā)展，防雷問題顯得愈加突出。為此，通過分析，雷電主要通過以下五個途徑侵入廣播電視設(shè)備：1.直擊雷襲擊;2.電源線路侵入;3.天饋線路侵入;4.信號線路侵入;5.地電位反擊引起;

為防止雷擊災(zāi)害，我們必須依據(jù)“綜合治理，整體防御，多重保護，層層設(shè)防”的原則加強廣播電視設(shè)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(zhuǎn)播設(shè)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(shè)一定高度的避雷針，通過避雷針把閃電吸引到接閃器上，而后把閃電傳導(dǎo)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，因此，對于受避雷針保護的各種發(fā)射、接收天線及建筑物內(nèi)的各種設(shè)備，必須安裝相應(yīng)的電子避雷器，盡量減小地網(wǎng)地阻，樓頂上的各種管道、金屬纜線外皮、廣告牌等必須用夠粗的導(dǎo)線連接，焊上并與避雷帶焊接好，建筑物應(yīng)裝設(shè)均壓環(huán)，環(huán)向垂直距離不應(yīng)大于12m，所有引下線、進出建筑物的架空金屬管道、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、設(shè)備等均應(yīng)連到環(huán)上，盡量減少由于避雷針引雷時產(chǎn)生的二次感應(yīng)雷擊對廣播電視設(shè)備造成的損壞。

2、電源線路防雷

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路途經(jīng)破壞電子電器設(shè)備。

一般做法是在電源變壓器次級，機房配電柜，設(shè)備配電盤，設(shè)備電源進線處并聯(lián)1—3級三相、單相電源避雷器，進行雷電多級分流、入地。

當(dāng)雷電波沿電源線侵入時，避雷器的電阻瞬間降至和很低，近于短路狀態(tài)，雷電流就由此處分流入地，這類似于堵截了雷電的入侵通道。類點過后，瞬間恢復(fù)，對地斷路，絲毫不影響正常供電。

3、天饋線路防雷

電視接收衛(wèi)星天線、無線廣播電視發(fā)射機等，由于對收發(fā)信號的需求特點，天饋系統(tǒng)大多安裝在高樓頂或高架鐵塔上，電子設(shè)備由天饋系統(tǒng)引入得雷擊幾率很大。

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，可以對天饋線路防雷起到一定作用，但在工作頻帶，響應(yīng)時間，承受功率方面呈現(xiàn)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(yīng)采用集中或分布參數(shù)元件構(gòu)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，解決寬頻帶、大功率、低損耗、快速響應(yīng)，長期困擾光電天饋防雷難題。

4、信號線路防雷

當(dāng)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(shè)備和系統(tǒng)的影響也就越來越突出，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(shè)備造成的失效與損壞事故日益增長。

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

當(dāng)雷電電磁脈沖干擾發(fā)生時，由于導(dǎo)體在交變電磁場中他的感抗和容抗都很大，所以會產(chǎn)生很大的電位差，而雷電電磁波在電纜表面?zhèn)鞑r會形成駐波，對使用中的設(shè)備會形成強烈干擾，并往往通過接口處形成過電壓損壞設(shè)備。

一般采取的辦法是加強對電纜的屏蔽，電纜外金屬皮進行良好的接地，及通過串聯(lián)信號電子避雷器進行，信息與雷電通道分離，在設(shè)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(shù)據(jù)處理設(shè)備的個單元之間以外產(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行過電壓保護外，其高頻信號接地的接地線長短需引起注意，在受到諧振和駐波影響時，若出于接近諧振頻率，導(dǎo)體呈現(xiàn)出極高的感抗，在數(shù)據(jù)處理設(shè)備的兩個單元之間無法提供有效的等凋萎作用，當(dāng)導(dǎo)體的長度等于諧波波長的1/4或該1/4波長的奇數(shù)倍時，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度必須以不會產(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強約為200—1000kv/m，平均值為600kv/m，因此在接地體3m以內(nèi)的土壤會產(chǎn)生大的新沖擊電流。更遠處則會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，會受到不同程度的波及。

通常電子設(shè)備的電源地、工作地、信號地、外殼保護地是分開的，其目的是為了排除可能出現(xiàn)的地噪聲源，獲得一個滿意純凈的電位。

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

當(dāng)大的脈沖雷擊電流通過接地系統(tǒng)入地時所產(chǎn)生的過電壓，可能嚴(yán)重損壞控制系統(tǒng)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(nèi)的發(fā)射機及其他設(shè)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(shè)備等的公共接地極放電，把閃電的瞬時的高壓引向發(fā)射機，這種現(xiàn)象稱地點為反擊。

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(tǒng)連接成一個接地網(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€整體，從而使地電位在閃電入地時，大家共同升高，避免反擊。但是這樣統(tǒng)一的接地，對發(fā)射機及其他微電子設(shè)備而言，在平常無閃電時，會產(chǎn)生地波干擾，要同時解決反擊和干擾二個問題，可以單獨設(shè)置防干擾工作

6、接地

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

二是機房的各種地線間及地線與大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋之間，必須進行有效的連接，即全部采用共用接地系統(tǒng)，當(dāng)雷電引起地電位高壓反擊時，整個大樓及機房呈現(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。

由于雷電的隨機性很大，形成的機理很復(fù)雜，雷電的表現(xiàn)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)還有待進一步提高。

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，對雷電機理的進一步認識，防止和減少雷電災(zāi)害的方法將日臻完善。