SPD在有線電視寬帶網絡防雷中的應用

詹明 詹宇寧 黃燕娣 駱培繪 吳偉清

摘 要： 本文首先分析了雷電對有線電視寬帶網絡的危害途徑，接著闡述了浪涌保護器SPD在有線電視寬帶網絡中的應用方式，最后提出了應用中的相關注意事項，以供相關人士參考借鑒。

關鍵詞： SPD；有線電視；寬帶網絡；防雷；應用

引言

近年來，隨著社會的不斷發展進步，有線電視也得到迅猛發展?，F階段。有線電視網絡已經逐步構成涵蓋傳輸電視節目及寬帶數據業務的綜合網絡。在有線電視網絡使用過程中，雷電對于網絡線路及儀器設備損壞現象加劇。一般來說，借助于電源線以及信號傳輸線進入的雷電感應的沖擊力量，勢必會導致諸多網絡電子儀器設備遭受損壞，帶來極大的經濟損失，更甚者會破壞網絡系統，導致網絡癱瘓，導致發生嚴重運行事故。因此，加強電子設備網絡系統的雷電防護工作就顯得十分必要，本文著重探討了SPD在有線電視寬帶網絡防雷中的應用。

1雷電對有線電視網絡危害途徑

有線電視寬帶網絡設備通常裝設于住宅小區機房、住宅樓的樓道，或者直接在室外箱體內裝設，可以說其應用環境特別惡劣。雷電襲擊導致網絡設備損壞、損毀等危害的關鍵途徑如下所述。

1.1借助于架空電源線和信號線入侵。

因為外部的架空電源線以及信號線的輸入，該雷電入侵的途徑一般包括三類狀況：一是線路直接被雷擊中，此類入侵形式會順著線路進行傳播，覆蓋面較廣，危害較大，較強的雷電電流會借助于線路對網絡設備直接造成毀滅性破壞；二是憑借單一的多芯電纜連接各種來源的導線或者若干條電纜平行進行鋪設時，若某一電源線被雷擊，通常會在鄰近的線纜上感應出過電壓，對比較敏感的網絡設備造成破壞；三是雷云在對大地進行放電過程中，會在周邊線路上感應出較強過電壓，從而導致和線路進行連接的設備被擊壞。

1.2借助于接地體地電位反擊電壓入侵

通常情況下，若周邊的建筑物或其他物體以及地面被雷電擊中，在接地體區域或構成放射型的電位分布，導致與網絡設備相連接的接地體迅速產生高壓地電位反擊，進而使網絡設備受到不同程度的損壞。

1.3憑借非架空電源線和信號線入侵

若建筑物的防雷設施被雷電擊中建筑物避雷設施被雷電擊中，則此時強烈的雷電電流會借助于防雷系統的引下線進入大地，在周邊空間形成強大電磁場變化，會在鄰近的信號線、電源線等導線上感應出雷電過電壓，對比較敏感網絡設備造成破壞。

2 SPD對于寬帶網絡設備保護

一般來說，前端機房在總配電到UPS 電源布設最少需要2級SPD電源保護。在住宅小區機房結合實際需要裝設2級SPD防護。假如電源線遠距離架空進入樓層，在220V電源進入交流配電箱之裝設第1級SPD，在設備箱內，網絡設備的電源端口裝設第2級電源SPD或者雷電防護排插。

假如電源線采取鎧裝電纜或者是一般電纜通過金屬管埋地進入樓層， 不但需要在電纜的金屬外皮2端做接地處理，而且在網絡設備前最好裝設同標稱放電電流相關技術參數相符的便攜式電源。SPD的PE線需要和網絡設備接地排進行等電位連接，其連接導線要保持短且直的特征，長度通常不能超過0.5m。若信號線與外墻相近，其垂直高度超過30m或應該出戶走線，進入屋內時需要在設備的對應接口位置裝設網口防雷器。并且SPD需要符合有線電視信號傳輸帶寬及工作電平的需求，接口需要和被保護設備兼容。

3. SPD在有線電視寬帶網絡應用中注意事項

3.1電源SPD級間能量與響應時間的配合

依據流量以及裝設點的不同，通常把SPD劃分成三級，即一級、二級、三級。 一級SPD一般在建筑的電源輸入端布設，即總配電柜處，由于其有可能會遭受沿電源線所傳導的直擊雷電浪涌，所以通常采取通流量較大的開關型SPD，它的標稱通流容量通常處于10/350μs波形下的峰值電流大約為50kA；二級SPD主要在分配電柜裝設，大部分采取限壓型以及復合型SPD，通流容量通常處于20～40kA范圍內，大都對感應雷防護；三級SPD主要在在機房UPS前布設，其主要特征為通流量小及殘壓低。為盡可能增加雷電防護效果，采取多級防護的主要依據是通流量大的一級SPD先落實，二級與三級逐次導通，進而達到逐級泄流的目的。但是各之級間的響應時間存在極大的差別，最慢的為一級，約為100ns，而后2級大約是25ns。如何確保各級依據設計標準逐次操作的關鍵是采取聯接器件退耦器（RTO）。根據行波理論分析，電感對瞬間電壓呈高阻抗且有反射、延時和分壓作用。在設計過程中應該采取它當作前后級能量分配以及時間響應調諧器件。在運用過程中結合各級SPD的起動電壓、殘壓以及流通量便可對各級SPD之間所需要最小電感量估算。不管距離大小都需要在 一級后布設RTO，通過電感對瞬間過電壓的反射及延時作用， 延緩二級啟動時間，讓大多數能量可以被一級吸收，使得進入室內過電壓減小，同時也使得室內電磁干擾減少。在具體操作中，RTO的裝設位置應該和一級SPD相靠近，電源線應盡可能聯系在一起，使得差模干擾減少，且需要采取屏蔽措施。

可以說，RTO對于SPD各級之間配合起到重要作用，它的電感量愈大，對電流的阻抗便愈大，延時也愈長。但是RTO串聯在供電線路上作為電網感性負載，電感又無法過大，所以應該科學選取RTO電感值。因為有芯電感在高頻時可能發生磁飽和，所以最好采取空心電感，并且還應該注意RTO長期負載能力需要與實際要求保持相符。

3.2接地技術

SPD防雷工程的雷電防護效果的好壞甚至避雷裝置是否起到實際作用均由接地技術決定。同時，設備接地也是確保設備安全、工作人員安全及設備穩定運行重要舉措。所以，在防雷設計及裝設中均需要嚴格依據相關標準及規范。

3.2.1前端機房的防雷接地

把防雷地、絕緣地、靜電地、屏蔽地、工作交流地以及安全保護地均和廣電中心同一大樓底層的綜合接地體連接，阻值是0.51Ω。前端機房內沿墻周邊地面均勻布設銅排環網，要求截面積為30mm×30mm， 該接地銅排環網架與地面間距為300～500mm，同時和墻絕緣體保持連接，室內全部設備的接地均采取單點接地的措施與那個環型母排進行連接，和底層共同采取接地體，使用90 mm 多股絕緣銅芯線憑借大樓管道井內已經敷設的接地扁鋼保持連接，將其作為環型母排的接地線。為確保SPD防雷裝置安全性，每年需要定期安專門的防雷檢測機構對其進行檢測。

3.2.2其他網絡傳輸設備的接地

布設了網絡設備的機房的接地電阻需要依據設計要求<5Ω。針對裝設在樓道或者是室外箱體內的網絡設備，因為無接地系統，可以采取下列措施：若允許對接地體進行埋設，可以先挖一個深度為0.5m坑，接著把鍍鋅角鋼或圓鋼直接打到地下，鍍鋅角鋼長度應該≥1.5m，截面積大于50mm×50mm×5mm，而鍍鋅圓鋼壁厚>3.5 mm，直徑>50mm。通常采取4mm×40mm扁鐵或超過6mm2的多股銅纜焊接在垂直接地體上且引出和設備的接地線保持可靠、有效連接，焊接點表面需要開展防銹處理。針對土壤率高位置，最好在接地體泥土周邊采取加些鹽水或降阻劑等相關降阻措施，使土壤電阻率有效降低。

參考文獻

[1]丁邦俊.SPD在綜合防雷中的應用[J].鎮江高專學報，2004（2）1.

[2]王亞冬，浪涌保護器（SPD）的級數配合[J].智能建筑電氣技術，2010（3）.

作者簡介：詹明（1974-），男，漢族，廣東省吳川市人，大專學歷，電子助理工程師，從事有線電視網絡技術工作。