廣播電視設備的雷電防護

　　廣播電視設備的雷電防護【1】

　　【摘 要】隨著現代科技的高速發展，線纜電視、電視微波傳輸、電視發射機、廣播發射機、微機網絡等一些廣播電視設備防雷電的問題日益突出。

　　因此，經過分析得知雷電侵入廣播電視設備的主要途徑有：直接侵入、地電反擊侵入、電源線路侵入、信號線路侵入、天饋線路侵入等一些途徑。

　　所以我們必須通過全面維護、綜合防御等手段來防止雷電襲擊造成的損害，以此來加強廣播電視設備防雷電工作的實際效果。

　　【關鍵詞】廣播電視設備 雷電防護措施

　　一、防直擊雷

　　眾所周知，在高樓大廈上、高山上以及高架鐵塔上是安裝廣播電視信號發射機、信號接收機、傳輸轉播設備最理想的地點。

　　所以這些設備最容易受到直擊雷襲擊，在一般情況下都是采用建設一定高度避雷針的措施來防御，讓接閃器通過避雷針把雷電吸引過來，再把雷電傳到地面。

　　從而達到消耗雷電能量的目的，有利的保護地上的設備以及建筑物。

　　但是避雷針有一定的缺陷，所以還要在一些設備上安裝電子避雷器，讓地阻地網盡可能的減小，在高處的廣告牌、各種有金屬的管道等必須用導線與避雷帶鏈接，均壓環也必須在建筑物上裝設，環向垂直距離應小于十二米，所有建筑物的金屬構架、金屬設備、腳手架管道等必須鏈接到均壓環上，以此減少由于避雷針引雷時造成的損害。

　　二、電源線路防雷

　　小于40kHz的低頻段是主要集中雷電能力的地段，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生耦合諧波，因為交流電網不但大而且分布面較為廣泛，所以雷電會很容易的通過電網經過的地方來破壞電子設備。

　　多數措施是在機房電柜、電源變壓器的次級、設備配電盤設置電源避雷器來分流導入地下，這就好比攔截了雷電入侵的渠道。

　　三、天饋線路防雷

　　目前由于對信號收需要的特點，電視接收衛星、戶用天線、電視發射機跟共用天線的天饋系統多數都需要安裝在高處，所以得雷擊的概率也是非常大的。

　　傳統的“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，可以在一定程度上起到作用。

　　但是會再一些方面有局限性，比如：承受功率方面、工作頻帶還有影響時間等。

　　40kHz以下的頻域是雷電流能量主要分布區域，幾百千赫以上的頻域才是廣播電視信號能量的主要分布區域，所以，應采用集中或分布參數元件構成高低通濾波器組合網絡，這樣就可以把有用的信號跟雷電的沖擊波有效的區分開，從而可以低消耗而大功率還可以快速響應。

　　四、信號線路防雷

　　廣播電視設備的放大器，光接收機，光發射機，數字機頂盒，有線電視分支器，地面衛星接收機等，都是使用的同軸電纜、帶狀電纜，金屬線等傳遞信息，使埋地電纜故障頻繁受閃電的干擾。

　　當雷電電磁脈沖干擾，由于導體在交變電磁場ωc0，ω10電感電容的容量都很大，所以會有很多的差分電壓，在雷電電磁波干涉之下形成駐波電纜表面，形成一定形式的強干擾使正在使用的電器受到破壞，往往通過使用電器接口使設備形成電壓損壞。

　　現有使用的方法是加強屏蔽電纜金屬護套，建立良好的接地，通過一系列的信號避雷器的信息通道分離設備的雷電波侵入時，對其進行有效的截斷。

　　由于電腦的工作電壓低，一般為5～12伏到一個單位的外部數據處理設備，除了在參考通道接口避雷器過電壓保護信號的小端之間的電位差，高頻信號接地導線的長度需要不斷的關注和共振效應，當接近的諧振頻率所示，高頻連接器。

　　不能提供的兩個元素和有效的效果之間的數據處理設備，在奇數倍的長度等于1/4或1/4波長長導體，諧振波連接器打開之間的開放狀態。

　　因此，高頻地線長度必須要以沒有駐波條的前提之下建設為準則，才能啟到有效的防雷效果。

　　五、防地電位反擊

　　閃電一般進入地球會產生大于1KV電壓沖擊過接地體，從而與土壤沖擊，還會擊穿強度約為200～1000kV/m，平均值為600kV/m，由此產生新的大沖擊電流會在接地體的3M土壤以內。

　　也會導致不同的潛流到地下管線接頭，因此也會受到不同程度的導電土壤傳播。

　　信號判斷通常與電子設備外殼是呈分離狀態的保護工作，目的是排除可能的噪聲源，塑造一個滿意安靜的電位。

　　設備在外殼和工作組的方面，都是由耦合電容信號系統，形成通路的電器。

　　當大的脈沖電流通過接地系統的雷電過電壓，可能會嚴重損壞電路控制系統。

　　對于在室外被雷擊中避雷器(室外塔)這是正常的，但是在室內的發射器，和其他的設備的損壞，是高壓電流雷擊對接地避雷針體產生的，這是實時的，所以像周圍的設備例如：公共電極放電發射，閃電高壓力變送器，這種現象被稱為反擊，為了有效預防反擊，目前一致的看法是，一個防雷地、工作地。

　　保護地等。

　　連接到同個接地電網，形成一個共用接地位、還可以在微波站、中波發射臺，等地，每一個接地裝置的電視傳輸和發射機房，也可以建立一個等電地位進行有效的連接，作為一個整體來，接地電位上升到了地面。

　　可以避免反擊的發生，但是，這是一種統一的接地，發射器和其他微電子器件，通常是沒有閃電的，只會產生一般的地面波干擾和一般的影響，要解決這兩個問題是可以單獨的設置一個抗干擾的工作，使其單獨工作。

　　六、接地

　　在工作和其他地面安裝低電壓隔離避雷器，當潛在的兩點之間的差異超過保護值的時候，就會自動連接兩個電位，電位差低于保護值，兩者之間恢復隔離。

　　二是主體之間的間和各種鋼絲電線塔結構，必須有效地連接，共同使用接地系統，當高壓雷電反擊引起接地電位，建筑和房間會自動形成一個等電位系統，防雷系統的就會呈示出工作狀態，確保雷電引起的隨機性，最大的程度來保護網絡系統安全，形成機理是非常復雜的，閃電的形成是多樣性無法捉摸，因此，防雷的目前技術水平還局限于任何單一的防雷裝置不能保證一個特定的所有防雷空間安全，防雷技術的提高還需繼續努力。

　　伴隨著技術水平高速的發展，對于雷電機理的認識也是更加透徹，相信避免和減少雷電災害的發生、預防和措施也會日益完善。

　　參考文獻：

　　[1]何書春.淺談廣播電視前端系統的雷電防護[J].西部廣播電視，2006，6：51-53。

　　[2]崔振玲.淺談廣播電視機房的雷電防護[J].西部大開發，1009-8631(2012)：03-0133-01

　　廣播電視機房的雷電防護【2】

　　摘 要： 隨著廣播電視技術的進一步發展，廣播電視機房的防雷電系統也越來越引起人們的關注和重視，本文主要介紹了五種雷電防護方法。

　　關鍵詞： 廣播電視機房; 雷電危害; 雷電防護

　　雷電災害被稱為“電子化時代的一大公害”。

　　現代化的城市一座座高樓如雨后春筍般拔地而起，造成雷電擊穿空氣的距離縮短，因為雷擊的概率與建筑的高度成正比，所以雷擊概率加大。

　　同時，由于全球氣候變暖，城市熱島現象增多，使城市的大氣環流形勢出現了新特點，夏季雷暴期延長。

　　而更重要的是，隨著科技的進步，微電設備被廣泛應用，城市通信電源大幅增多，城市電磁場發生變化，特別是微電子產品普遍絕緣強度低，過電壓耐受力差，容易遭受雷電侵襲，其中電腦網絡、通訊指揮系統和公用天線都是重災區。

　　因此從某種意義上說，科技越發達，雷擊對人們的威脅就越大。

　　雷電危害可分成直擊雷、感應雷和雷電波侵入三種。

　　目前，直擊雷造成的災害已明顯減少，而隨著城市經濟的發展，感應雷和雷電波侵入造成的危害卻大大增加。

　　一般建筑物上的避雷針只能預防直擊雷，而強大的電磁場產生的感應雷和脈沖電壓卻能潛入室內危及電視、電話及聯網微機等弱電設備。

　　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備。

　　直擊雷襲擊、電源線路侵入、天饋線路侵入、信號線路侵入和地電位反擊引起。

　　為防止雷擊災害，我們必須依據“綜合治理，整體防御，多重保護，層層設防”的原則加強廣播電視設備的防護工作。

　　1 防直擊雷

　　由于廣播電視信號的發射，接收和傳輸轉播設施大多安裝在高山、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，對于受避雷針保護的各種發射、接收天線及建筑物內的各種設備，必須安裝相應的電子避雷器，盡量減小地網地阻，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線連接，焊上并與避雷帶焊接好，建筑物應裝設均壓環，環向垂直距離不應大于12m，所有引下線、進出建筑物的架空金屬管道、建筑物的金屬結構、設備等均應連到環上，盡量減少由于避雷針引雷時產生的二次感應雷擊對廣播電視設備造成的損壞。

　　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生耦合諧波，加上交流電網大而面廣，雷電波比較容易從電源線路途經破壞電子電器設備。

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

　　當雷電波沿電源線侵入時，避雷器的電阻瞬間降至很低，近于短路狀態，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。

　　雷電過后，瞬間恢復，對地斷路，絲毫不影響正常供電。

　　3 天饋線路防雷

　　戶用天線、共用天線、電視接收衛星地球站、電視發射機等，由于對收發信號的需求特點，天饋系統大多安裝在高樓頂或高架鐵塔上，電子設備由天饋系統引入得雷擊幾率很大。

　　傳統的“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，響應時間，承受功率方面呈現局限性。

　　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，應采用集中或分布參數元件構成高低通濾波器組合網絡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，長期困擾光電天饋防雷難題。

　　4 信號線路防雷

　　當今電子技術正向高頻率、高速度、高可靠性、超小型化、網絡化和智能化方向發展，電磁干擾對這些設備和系統的影響也就越來越突出，特別是雷電電磁干擾的發生與傳輸對于廣電微電子接受、傳輸設備造成的失效與損壞事故日益增長。

　　廣電系統中，天線放大器、應用電視、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雷擊故障。

　　當雷電電磁脈沖干擾發生時，由于導體在交變電磁場中他的感抗ωL0和容抗ωC0都很大，所以會產生很大的電位差，而雷電電磁波在電纜表面傳播時會形成駐波，對使用中的設備會形成強烈干擾，并往往通過接口處形成過電壓損壞設備。

　　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，及通過串聯信號電子避雷器進行，信息與雷電通道分離，在設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，因此數據處理設備的個單元之間以外產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，導體呈現出極高的感抗，在數據處理設備的兩個單元之間無法提供有效的等凋萎作用，當導體的長度等于諧波波長的1/4或該1/4波長的奇數倍時，該導體兩端之間呈現開路狀態。

　　因此高頻接地線的長度必須以不會產生駐波為條件。

　　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以內的土壤會產生大的新沖擊電流。

　　更遠處則會由于土壤中的暗流及各種地下管道、導體的傳導諸多原因，會受到不同程度的波及。

　　通常電子設備的電源地、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的地噪聲源，獲得一個滿意純凈的電位。

　　設備外殼與工作、信號系統之間通過分布電容的耦合，在電器上形成通路。

　　當大的脈沖雷擊電流通過接地系統入地時所產生的過電壓，可能嚴重損壞控制系統的電路。

　　在雷擊中，閃電擊中室外避雷針(發射塔)這是正常的，可是室內的發射機及其他設備造成了損壞，閃電電流使避雷針的接地體產生瞬間的高電壓，于是對附近發射設備等的公共接地極放電，把閃電的瞬時的高壓引向發射機，這種現象稱地點為反擊。

　　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、保護地等地系統連接成一個接地網形成等電位。

　　有些地方，如微波站、中波發射臺、電視發射臺的機房與發射臺各有接地裝置，也要做等電位連接，變為一個整體，從而使地電位在閃電入地時，大家共同升高，避免反擊。

　　但是這樣統一的接地，對發射機及其他微電子設備而言，在平常無閃電時，會產生地波干擾，要同時解決反擊和干擾二個問題，可以單獨設置防干擾工作接地。

　　在工作地與其他接地之間安設一個低壓隔離避雷器，當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，二地間又恢復隔離狀態。

　　二是機房的各種地線間及地線與大樓結構的主鋼筋之間，必須進行有效的連接，即全部采用共用接地系統，當雷電引起地電位高壓反擊時，整個大樓及機房呈現系統等電位，防雷系統呈現工作狀態，保證網絡系統的安全由于雷電的隨機性很大，形成的機理很復雜，雷電的表現形式多種多樣，因此，目前防雷技術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，防雷技術還有待進一步提高。

　　隨著科學技術的進步，對雷電機理的進一步認識，防止和減少雷電災害的方法將日臻完善。

　　總之，廣播電視發射臺防雷工作，首先要設計一個科學的，符合實際的防雷方案。

　　其次，要嚴格落實定期檢測，維護制度，這樣才能保證有備無患。

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