淺析廣播電視系統(tǒng)防雷及解決方法

孫美芝

隨著廣播電視設備的迅速發(fā)展，防雷問題愈加突出。為了有效的保證廣播電視設備系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，廣播電視節(jié)目安全播出的目的，必須依據(jù)“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、安裝避雷針防雷擊

由于廣播電視信號的發(fā)射，接收和傳輸轉(zhuǎn)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，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)的各種設備，必須安裝相應的電子避雷器，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線連接，焊上并與避雷帶焊接好，建筑物應裝設均壓環(huán)，環(huán)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(huán)上，盡量減少由于避雷針引雷時產(chǎn)生的二次感應雷擊對廣播電視設備造成的損壞。

2、利用高低通濾波器組合網(wǎng)絡解決天饋線路的防雷問題

戶用天線、共用天線、電視接收衛(wèi)星地球站、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，應采用集中或分布參數(shù)元件構成高低通濾波器組合網(wǎng)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。

3、采用雷電多級分流、入地，解決電源線路的防雷問題

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(lián)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，對地斷路，絲毫不影響正常供電。

4、通過加強對電纜的屏蔽來解決信號線路的雷擊問題

當今電子技術正向高頻率、高速度、高可靠性、超小型化、網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展，電磁干擾對這些設備和系統(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。當雷電電磁脈沖干擾發(fā)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(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(lián)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(shù)據(jù)處理設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，導體呈現(xiàn)出極高的感抗，在數(shù)據(jù)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(shù)倍時，該導體兩端之間呈現(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、利用接地網(wǎng)和共用接地系統(tǒng)解決地電位反擊現(xiàn)象

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、導體的傳導諸多原因，會受到不同程度的波及。

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，可以單獨設置防干擾工作。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(tài)。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(tǒng)，當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)絡系統(tǒng)的安全。

雷電隨機性大，形成機理復雜，表現(xiàn)形式多樣，因此，目前防雷技術水平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，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。

（作者單位：山東省單縣廣播電視臺）