淺談廣播電視系統(tǒng)防雷問題

隨著廣播電視設(shè)備的飛速發(fā)展，防雷問題顯得愈加突出。由于雷電主要通過以下五個(gè)途徑侵入廣播電視設(shè)備。1、直擊雷襲擊。2、電源線路的侵入。3、天饋系統(tǒng)的侵入。4、信號(hào)線路的侵入。5、地電位反擊引起。
通過多年的工作經(jīng)驗(yàn)得出，為防止雷擊災(zāi)害，我們必須依據(jù)“綜合治理，整體防御，多重保護(hù)、層層設(shè)防”的原則加強(qiáng)設(shè)備的安全防護(hù)工作。
一、防直擊雷
由于廣播電視信號(hào)的發(fā)射、接收及傳輸轉(zhuǎn)播設(shè)備大多安裝在高山、高樓或高架鐵塔上，因此遭受直擊雷的概率特別大，通常采用架設(shè)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(dǎo)入地。從而保護(hù)地上的建筑物及設(shè)備。
由于避雷針的保護(hù)效果具有一定的局限性，因此，各種設(shè)備，必須安裝相應(yīng)的電子避雷器。
二、電源線路防雷
由于雷電能量主要集中在小于40肌2的低頻段，供電50肌2的工頻線路，特別容易受到雷電的沖擊。從而破壞電子電器設(shè)備。
一般做法是在電源變壓器初次級(jí)，機(jī)房配電柜，設(shè)備配電盤，設(shè)備電源進(jìn)線等處并聯(lián)1一3級(jí)三相、單相電源避雷器，進(jìn)行雷電多級(jí)分流、入地。
當(dāng)雷電波沿電源線侵入時(shí)，避雷器的電阻瞬間降至很低，近于短路狀態(tài)，雷電流就由此處分流入地。雷電過后，瞬間恢復(fù)，對地?cái)嗦?，絲毫不影響正常供電。
三、天饋系統(tǒng)的防雷
由于對收發(fā)信號(hào)的需求特點(diǎn)，天饋系統(tǒng)大多安裝在高樓頂或高架鐵塔上，電子設(shè)備由天饋系統(tǒng)引入的雷擊概率非常大。
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的作用，但在工作頻帶，響應(yīng)時(shí)間，承受功率等方面呈現(xiàn)很大的局限性。由于雷電流沖擊波的主要能量分布在40肌2以下的頻域，而廣播電視信號(hào)能量分布在幾百千赫以上頻域，應(yīng)采用集中或分布參數(shù)元件構(gòu)成高低通濾波器組合網(wǎng)絡(luò)將雷電沖擊波和有用信號(hào)截然分開，進(jìn)而解決寬頻帶、大功率、低損耗、快速響應(yīng)等長期困擾廣電天饋系統(tǒng)防雷的難題。
四、信號(hào)線路的防雷
當(dāng)今電子技術(shù)正向高頻率、高速度、高可靠性、超小型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展，電磁干擾對這些設(shè)備和系統(tǒng)的影響越來越突出，雷電電磁干擾的發(fā)生對廣播電視發(fā)射接收設(shè)備、傳輸設(shè)備造成的損失和破壞日益增加。
廣電系統(tǒng)中，天線放大器、有線電視、電視攝像機(jī)、傳真機(jī)、電視接收機(jī)、計(jì)算機(jī)、電話機(jī)等，往往使用同軸電纜、帶狀電纜等金屬信息傳輸線，極易受到雷擊侵害，即使埋地傳輸電纜也常出現(xiàn)雷擊故障。
當(dāng)雷電電磁脈沖干擾發(fā)生時(shí)，由于導(dǎo)體在交變電磁場中他的感抗和容抗都很大，所以會(huì)產(chǎn)生很大的電位差，而雷電電磁波在電纜表面?zhèn)鬏敃r(shí)會(huì)形成駐波，對使用中的設(shè)備會(huì)形成強(qiáng)烈干擾，并往往通過接口處形成過電壓進(jìn)而損壞設(shè)備。
解決以上問題，一般采取的辦法是加強(qiáng)對電纜的屏蔽，電纜外金屬皮進(jìn)行良好的接地，以及通過串聯(lián)信號(hào)電子避雷器進(jìn)行信息與雷電通道分離。在設(shè)備入口處截?cái)嗬纂姷那秩搿?br />由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)行電壓比較低，通常為5—12、因此數(shù)據(jù)處理設(shè)備的各個(gè)單元之間以外產(chǎn)生的電位差必須非常的小，除了在接口端安裝信號(hào)避雷器對信號(hào)通道進(jìn)行過電壓保護(hù)外，其高頻信號(hào)接地的接地線長短也需引起注意，在受到諧振和駐波影響時(shí)，導(dǎo)體呈現(xiàn)出極高的感抗，在數(shù)據(jù)處理設(shè)備的兩個(gè)單元之間無法提供有效的等凋萎作用，當(dāng)導(dǎo)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(shí)，該導(dǎo)體兩端之間呈現(xiàn)開路狀態(tài)。因此，高頻接地的長度必須以不會(huì)產(chǎn)生駐波為條件。
五、防地電位反擊由于避雷針引雷入地也會(huì)在接地體處產(chǎn)生大于1以以上的沖擊過電壓，而土壤的沖擊擊穿場強(qiáng)約200—1000冗乂、，平均值為600冗乂、，因此在接地體3米以內(nèi)的土壤會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流。更遠(yuǎn)處則會(huì)由于土壤中的暗流及各種地下管道、導(dǎo)體的傳導(dǎo)等諸多原因，會(huì)受到不同程度的波及。
通常電子設(shè)備的電源地、工作地、信號(hào)地、外殼保護(hù)地是分開的，其目的是為了排除可能出現(xiàn)的地噪聲源，獲得一個(gè)滿意純凈的電位。
設(shè)備外殼與信號(hào)系統(tǒng)之間通過分布電容的耦合，在電器上形成通路。當(dāng)大的脈沖雷擊電流通過接地系統(tǒng)入地時(shí)所產(chǎn)生的過電壓，可能嚴(yán)重?fù)p壞控制系統(tǒng)的電路。
在雷擊中，閃電擊中室外避雷針是正常的，可是室內(nèi)的發(fā)射機(jī)及其他設(shè)備也可能造成損壞，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(shè)備等的公共接地極放電，把閃電的瞬間的高電壓引入發(fā)射機(jī)，這種現(xiàn)象稱作地電位反擊。
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(hù)地等地系統(tǒng)連接成一個(gè)地網(wǎng)形成等電位。有些地方，如微波站、中波發(fā)射臺(tái)、廣播電視發(fā)射臺(tái)的機(jī)房與發(fā)射臺(tái)各個(gè)有接地的裝置，也要做好等電位連接，變?yōu)橐粋€(gè)整體，從而使地電位在閃電入地時(shí)，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(jī)及其他微電子設(shè)備而言，在平常無閃電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生地波干擾，要同時(shí)解決反擊和干擾兩個(gè)問題，可以單獨(dú)設(shè)置防干擾工作。
六、接地在工作地與其他接地之間安設(shè)一個(gè)低壓隔離避雷器，當(dāng)兩地間電位差超過保護(hù)值時(shí)，瞬間接通，接成等地電位，待二地電位差低于保護(hù)值時(shí)，二地間又恢復(fù)隔離狀態(tài)。
二是機(jī)房的各種地線間及底線與大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋之間，必須進(jìn)行有效的連接，即全部采用共用接地系統(tǒng)，當(dāng)雷電引起地電位高壓反擊時(shí)，整個(gè)大樓及機(jī)房呈現(xiàn)系統(tǒng)等電位，從而保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。
由于雷電的隨機(jī)性很大，形成的機(jī)理很復(fù)雜，雷電的表現(xiàn)形式多種多樣，因此，目前防雷技術(shù)水平還局限在單一的防雷器件上，無法保證某一特定空間所有保護(hù)對象的防雷安全，防雷技術(shù)還有待進(jìn)一步提高。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對雷電機(jī)理的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，防止和減少雷電災(zāi)害的方法將日趨完善。