雷電防護技術在有線電視系統中的應用

摘要：隨著電子技術的不斷發展，有線電視系統中各種測量、控制及相關的電子產品的應用也越來越廣泛。但是微電子設備及元器件有著過電壓耐受能力差、絕緣差等特點，如果受到雷擊過壓的沖壓，不僅會導致有線電視系統中斷運行，甚至有可能造成系統整體癱瘓，因此在有線電視系統中雷電的防護十分重要。本文就針對有線電視系統中雷電防護技術的應用展開討論。

關鍵詞：雷電防護；有線電視；應用

一、雷電入侵的主要途徑及有線電視系統的防雷要求

(一)雷電入侵的主要途徑

通常有線電視系統受到雷電災害的襲擊主要包括以下三種途徑：第一，電源線路，當市供電系統受到雷電襲擊時，電源上會生成高達上萬伏的雷電過壓，雷電的沖擊波會沿著電源線進入到有線電視系統中，其相關的電子設備或者元器件等就會受到超高雷電過壓的打擊而造成毀滅性的損壞。第二，傳輸網絡，雷電對通信和網絡的入侵通常又分為兩種情況，一種是地面突出物受到直擊雷的侵襲，網絡系統受到超高雷電過壓，它可以把附近的土壤擊穿，進而擊穿網絡電纜的外皮，并最終襲擊整個網絡系統造成晶體管或者集成電路的損毀；還有另外一種是雷云對地面放電，此時通信網絡線路中會感應出超高過電壓，從而與線路相連接的系統設備就會受到損毀。第三，接地體，當雷電擊中避雷設施時，避雷設備附近的接地體會產生以其為圓心的放射狀圓形電位分布，此時電子設備的接地體會受到其所產生的高壓地電位的反擊，受到高達上萬伏入侵電壓的侵襲。

(二)有線電視系統的防雷要求

有線電視系統大概可以分為前端、干線及分配網絡等幾個部分，其中干線通常使用1310光傳輸系統；以前分配網絡大多采用電纜傳輸，現在正在逐漸發展為光纖傳輸，光放大器及光接收機也正慢慢取代電纜放大器。在有線電視系統中，前端機房的防雷措施保證其規范性，比如接地良好、在供電回路中設置避雷設備、建筑物中設置避雷針以及等電位連接等等，可以有效的防止雷擊。而干線及分配網絡由于其設備數量多、設備未接地或者接地電阻值與規范要求不符、設備價值低、公布廣、室外安裝以及多樣的供電方式等因素，使其在防雷保護方面相對復雜。下面我們就針對有線電視系統中各部門的防雷進行分別討論。

二、有線電視系統的防雷措施

(一)前端部分

在進行機房防雷時，基于網絡整體綜合防雷體系的角度設計，其可以分為外部及內部防雷兩大部分。

1、外部防護

其中外部防護的主要對象就是直擊雷，將其所生成的強大機械力對機房建筑的損壞將至最小甚至沒有。具體實現的方法比較接近于天線的防護：安裝接閃器接閃，采用引下線分流的方式對其加以保護。因為雷電帶來的雷電流可以高達數十萬安培，所以要特別注意有效及時的排放電流。在對直擊雷的預防中，要保證引線的良好接地，通常可以通過和機房建設筑同時接地來實現，這要不僅可以減少接地電阻，也可以保證防護直擊雷的效果。此外，可以通過增加電磁屏蔽的方法減弱機房中雷電電磁感應的環境。

2、內部防護

內部防護的主要對象包括雷電波及感應雷。通常內部防護所保護的是機房內的相關設備，防止其受到雷電的侵襲后出現工作異常。雷電流可以通過機房中的電源線、各種金屬管道以及相關的信號線等媒介直接或者間接的連接機房設備，因此如果受到雷電流的侵襲則會造成不可估量的后果。所以最有效的方法就是在雷電流與設備連接前將其損耗掉或者導走。一般采用多級保護的模式以提高其安全性，浪涌保護器可以限制進入設備的浪涌雷電流值。此外，由于雷電電磁感應會產生感應電壓，不同的金屬會因此而產生不同的電位，最終出現二次放電現象，此時可以將所有的金屬物體串接起來，使其與大地等電位。

(二)干線部分

1、接收天線

嚴格說來天線屬于有線電視系統中的外部設備，其防雷措施通常由雷電引導系統構成。引導系統又包括接地裝置、引下線以及接閃器等。其中接閃器通常是金屬構件及金屬材質的屋面，其主要作用是將雷電流導向引下線，接地裝置再將其引入大地釋放，使得雷電流不會經過設備對其產生影響。最常規的接閃器當數避雷針，一旦天空中雷云帶著強電流靠近天線，會改變其周圍的電場，此時基于電荷喜好集中于尖端的特點，在天線的頂端設置避雷針可以將大量的電荷聚休起來，誘導云層向避雷針放電，此時周邊電器所聚集的電荷會相應的減少，進而發生雷擊事故的機率也大幅下降。如果雷云要向避雷針放電，大量的雷電流會經過避雷針，引線再將其導入大低，雷電的大部分能量會被消耗掉，從而降低雷電造成的損失。盡管這種方法比較古老，但是經過長期大量的實踐驗證，證明了其防雷的有效性。此外，要注意天線和避雷針的接觸點至少在兩個以上，而且避雷針的保護范圍要保證比天線的海拔高度要高，并且對于避雷針和接地裝置連接的可靠性等問題也要經常檢查。

2、干線傳輸網

因為有線電視系統中的電子設備受到雷電電磁脈沖的襲擊時，其路徑是各不相同的，因此相應的防雷措施也要有針對性的進行綜合防護。電子設備與各種導線互相連接，一旦雷電能作用于其上時，所生成的感應電流就會經過傳輸網絡然后侵入到電子設備中，如果雷電電流足夠大會對電子元器件產生影響，甚至會導致其誤操作或者損壞等嚴重后果。此外，系統中的電子元器件受到雷電侵襲時，其絕緣層及導線有可能受到地電位的反擊而被損壞。因此，針對干線傳輸網絡的防雷可以采取以下措施減少其危害：系統中的各個電子設備均進行等電位連接；在電源線及信號線路穿金屬管進行屏蔽鋪設，盡量將其電磁感應效應的影響減至最弱；將建筑、機房以及設備的屏蔽進行有機的聯系，以形成一個整體性的、系統性及防護體系；此外，還可以設置浪涌保護器，對傳輸網中侵入的雷電電流和感應電流加以限制。

(三)分配網部分

分配網中包括各類的金屬管、光纜以及電纜或者其它的引入線，在進行分配網的防雷時，這些管路、線纜等各自對應的出、入口要連接建筑物的防雷接地裝置，以保證其和大地的電位相同，尤其是在出、入口處，要保證傳輸線的金屬外皮連接對應的電子設備的接地裝置。由于即使雷擊發生的地點比較遠電纜中也會流入少量的雷電電流，并且雷電電流具有趨膚效應，再加之金屬管具有屏蔽的作用，因此在防止電磁感應效應時，線纜的電磁屏蔽可以通過金屬管來實現，而且可保證屏蔽外殼電氣連通的良好性。如果線纜加套金屬管無法全程實現，則可以將金屬管穿在線纜的進入前端及尾端設備前再埋地引入，然后在入戶端把各金屬防雷裝置良好接地。這種方法提高了傳輸線纜的抗雷電干擾能力，防雷效果比較好。

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