有線電視系統(tǒng)的防雷研究

摘要 分析雷電對有線電視系統(tǒng)的危害和受雷擊的原因，指出有線電視系統(tǒng)中的防雷要點(diǎn)及措施，強(qiáng)調(diào)全面的防雷措施是保證有線電視系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞 有線電視；防雷；可靠運(yùn)行

中圖分類號：TN943.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-489X（2008）24-121-02

雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。在夏天，當(dāng)?shù)孛婧羝目諝馐軣岵粩嗟厣仙礁呖眨纬煞e雨云，在上升的過程中，由于氣流的摩擦以及地球磁場的影響，云的不同部位聚集著大量的正電荷或負(fù)電荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應(yīng)，也會帶上與云底相反極性的電荷。當(dāng)云層里的電荷越積越多，達(dá)到一定強(qiáng)度時，就會把云層擊穿，打開一條狹窄的通道強(qiáng)行放電，發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，這就是閃電，而閃電通道上的高溫會使空氣急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強(qiáng)烈的沖擊波活動形成了雷聲。由于雷電釋放的能量相當(dāng)大，它所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)給人們帶來了多種危害。

1 雷電的危害

雷電對人類的危害是人所共知的。由于有線電視系統(tǒng)設(shè)施的特殊性，使其受雷害的程度相對更大，因此如何采取有利的防雷措施，是一個重要的問題。本院所在地屬于雷雨多發(fā)地區(qū)，今年進(jìn)入雷雨季節(jié)以來，本院陸續(xù)發(fā)生過多起雷擊引起放大器和交換機(jī)等弱電設(shè)備損壞的事故。校園網(wǎng)交換機(jī)損壞5臺，有線電視放大器損壞了8個；學(xué)院辦公樓多臺計算機(jī)的網(wǎng)卡損壞，原因是連接辦公樓的網(wǎng)絡(luò)線都在室外，線路較長，且無防雷措施，容易受到感應(yīng)雷電的干擾。

2 雷電對有線電視系統(tǒng)的損害

雷電對有線電視系統(tǒng)的損害主要分2個方面。一是閃電對有線電視系統(tǒng)前端和線路的直擊；二是閃電的電磁脈沖對系統(tǒng)設(shè)備的襲擊，也稱感應(yīng)雷擊。多次觀察處理有線電視雷擊現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)受損部位主要為以下幾處。

2.1 前端放大器被擊毀天線前端箱內(nèi)的電源被損壞，電源保險燒斷，保險底座與金屬底殼擊穿。分配放大器被擊毀。

2.2 干線架空電纜上的干線放大器和分支、分配器損壞

2.3 用戶終端盒及接收設(shè)備損壞

3 有線電視受雷擊的原因

通過分析，認(rèn)為引入有線電視系統(tǒng)中的雷電電流主要來自2個方面。

3.1 避雷針避雷針是接閃器。由于其尖端處曲率半徑很小，在雷云逼近時，其尖端電荷集中使周圍電場畸變，形成電離區(qū)。當(dāng)它與云中的異號電荷匯合時，首先接閃的就是避雷針，并形成很強(qiáng)的閃電電流（一般可達(dá)1×104 A），經(jīng)引下線入地。同時，閃電電流在四周產(chǎn)生很強(qiáng)的脈沖電磁場，對其附近的設(shè)備外殼及電纜外導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃擊，使它們感應(yīng)上很高的電壓，從而導(dǎo)致上述第一種損害發(fā)生。

3.2 有線電視系統(tǒng)中架空干線電纜它除了易遭直擊雷外，還有閃電對其襲擊而產(chǎn)生的感應(yīng)雷過電壓波，它的概率比直擊雷大得多。尤其平房建筑區(qū)，是這種雷擊事故的多發(fā)地帶。 當(dāng)雷云到來時，靠近的電纜外導(dǎo)體由于靜電感應(yīng)而積聚起大量的與雷云下端電荷異號的電荷，雷云放電時，云下端的電荷消失。這時，電纜外導(dǎo)體上感應(yīng)的電荷就可以自由移動，它與地面物之間的電場就可以產(chǎn)生對地面很高的電壓，并沿電纜外導(dǎo)體向兩端傳播。由此形成的感應(yīng)雷過電壓波與電纜線架空高度成正比，與落雷點(diǎn)到電纜線的最短距離成反比。

這樣的過電壓波沿著電纜外導(dǎo)體傳送，如果沒有很好的泄放回路，當(dāng)傳到干線放大器、分支、分配器，或傳到用戶終端時，足以損壞它們。

4 有線電視系統(tǒng)中防雷要點(diǎn)及措施

結(jié)合多年從事學(xué)院有線電視線路設(shè)計和維護(hù)工作的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為有線電視系統(tǒng)中防雷要點(diǎn)及措施應(yīng)重點(diǎn)從6個方面考慮。

4.1 架設(shè)有線電視前端天線時的防雷處理 在架設(shè)有線電視前端天線時，避雷針與天線豎桿、底座及部件連接均應(yīng)焊接，并在焊接后的部位涂防腐漆。天線底座的引下線應(yīng)通過建筑物上的避雷帶接地。為減小引下線電感及電阻，引下線不應(yīng)少于2根，并盡量采用截面積和表面積較大的導(dǎo)體。進(jìn)入前端箱的天線電纜應(yīng)加裝分流雷電流入地的避雷器，饋線的金屬外皮與避雷器應(yīng)可靠、就近接地。

4.2 天線前端箱及其內(nèi)部的防雷處理天線前端箱及其內(nèi)部的設(shè)備外殼采用銅編線就近連通接地，以進(jìn)一步減輕雷擊。因?yàn)楸芾揍樖且兹氲氐模揽窟@一作用可避免天線前端受直擊雷的損壞，但是它不能防止閃電的脈沖電磁場危害，為此要加其它配套的防雷措施。

4.3 在有線電視前端的總電源線加入保護(hù)電路由于會有一部分雷電通過前端電源線引入，擊毀有線電視系統(tǒng)設(shè)備，故加此保護(hù)電路很有必要。將3支氧化鋅壓敏電阻按圖1連接，其中Z1、Z2是防雷擊用的，Z3可進(jìn)一步防止線路內(nèi)出現(xiàn)意外高壓，作保護(hù)用的。3支壓敏電阻的標(biāo)稱擊穿電壓可取市電電壓有效值的2.5倍，電流應(yīng)取5kA級的。由于系統(tǒng)電源變壓器的絕緣程度大于壓敏電阻擊穿電壓，當(dāng)雷電到達(dá)有線系統(tǒng)時，Z1、Z2被擊穿，從而保護(hù)了電源。

4.4 有線電視系統(tǒng)中架空干線電纜的防雷對于干線放大器，應(yīng)首選內(nèi)部帶有防雷保護(hù)的。當(dāng)干線電纜遭受雷擊時，其外導(dǎo)體帶有高電位，較長的架空電纜金屬外導(dǎo)體易感應(yīng)雷過電壓波，故應(yīng)將它們的外導(dǎo)體接地，達(dá)到攔截沿電纜傳播的過電壓波并泄放入地的目的。因此，架空電纜線路在分支桿、引上桿、安裝干線放大器的電桿以及郊區(qū)曠野直線線路，每隔5～10根電桿處應(yīng)裝設(shè)防雷接地線。架空電纜直接引入建筑時，在入戶處加裝避雷器，并同樣做接地處理。尤其當(dāng)有線電視架空電纜與架空電力線共桿時，這個措施更為重要。它不僅可減輕雷電的危害，也能消除電網(wǎng)對有線電視造成的強(qiáng)電感應(yīng)危害。 此外，不宜直接在兩建筑屋頂鋪設(shè)電纜，應(yīng)將電纜沿墻降至防雷保護(hù)區(qū)以內(nèi)。

4.5 電源防雷根據(jù)有線電視配電房建設(shè)的要求，配電系統(tǒng)電源防雷應(yīng)采用三級防護(hù)，由于避雷器生產(chǎn)廠家的設(shè)計思想各不相同，相應(yīng)其避雷器的性能特點(diǎn)也不盡一致。第一級保護(hù)產(chǎn)品一般安裝在建筑物輸入電源總配電室配電柜上，或樓內(nèi)單位輸入電源的主配電盤上。主要用于保護(hù)整幢建筑物用電設(shè)備或單位的主要用電設(shè)備。第二級保護(hù)主要安裝在機(jī)房配電柜上，保護(hù)有線電視配電房內(nèi)UPS機(jī)房空調(diào)、照明等用電設(shè)備。第三級保護(hù)主要安裝于各個電視設(shè)備的電源配線端，用于保護(hù)最終的設(shè)備。通過電源防雷的三級保護(hù)，可以消除從電源回路進(jìn)入的各種電源浪涌的沖擊。

4.6 信號系統(tǒng)防雷信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。同軸電纜受到這些干擾信號的影響，會使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。排除這些干擾將會改善電視信號的傳輸狀況，信號系統(tǒng)的接口種類繁多，應(yīng)根據(jù)其不同的特點(diǎn)，選擇不同的防雷保安設(shè)備以限制進(jìn)入設(shè)備接口信號幅值不超過設(shè)備安全運(yùn)行值。

5 結(jié)束語

只有采取正確、全面的防雷措施才是保證弱電設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。以上措施是有線電視施工過程中所應(yīng)注意的，只有同時考慮，效果才能顯著，才能減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。