浅析有线电视系统的防雷问题

　　

　　摘要：在有线电视系统中，防雷设计是一项十分重要的工作，也是若干有线电视工作者长期研究的课题。本文首先分析了雷电对有线电视系统的影响，针对雷电的危害，提出了有线电视系统防雷的若干措施。
　　关键词：雷电；有线电视系统；防雷
　　
　　一　引言
　　
　　有线电视系统是将通过光缆接入的有线电视信号，或由大楼通过卫星天线和一组优质共用天线接收的开路电视系统信号，经前端处理后，以有线方式将电视信号分送到电视系统的各终端用户。在有线电视系统中，防雷设计是一项十分重要的工作，也是若干有线电视工作者长期研究的课题。雷电灾害的严重性表现在它具有巨大的破坏性上，其特点电压高，闪电电流幅值大，变化快，放电时间短，闪电电流波形陡度大。雷电的破坏作用在于强大的电流，炽热的高温，猛烈的冲击波，剧变的电磁场以及强烈的电磁辐射等物理效应，给人类社会带来极大的危害，造成人员伤亡、巨大破坏、起火爆炸、严重损失。雷电也常常使有线电视设备严重损坏，在实际工程当中，没有良好防雷措施的系统一旦遭到雷击就会遭到严重破坏，甚至瘫痪。对于干线较长的大系统，防雷设计更是刻不容缓的大事。在有线电视系统中，防雷设计是一项十分重要的工作，这里我们根据自己的工作实践和学习谈谈对雷电对有线电视系统的影响以及对雷电的防范举措。
　　
　　二　雷电对有线电视系统的影响
　　
　　对有线电视系统影响的雷击主要有两种：“直击雷”和“感应雷”。直击雷是带电云层和大地之间放电造成的。当雷云很低，周围又没有异性电荷的雷云时，就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷，形成带电云层向地面或者建筑物放电；放电电流可达到几十甚至几百千安，放电时间为50～100us，这种放电就是直击雷。直击雷对建筑物和人、畜安全危害甚大。对于有线电视系统，直击雷只有雷击率的10％左右，尽管破坏力大，但危害范围一般较小，可使用避雷针、避雷线和避雷网来防避。安装了避雷针后，有线电视系统的电子设备即使在其保护范围之内，仍然可能遭雷击而受损，大多数都是烧保险丝、电源变压器、整流元件、三端稳压器，严重的还可能损坏集成电路等元件。这说明雷击不是从天线引入的，而是从电源线引入的，可见避雷针虽保护了建筑物，却保护不了置于其内的有线电视电子设备，这是感应雷造成的。感应雷电分为静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因所引起。静电感应是当带电的云层(雷云)靠近输电线路时，会在它们上面感应出异性电荷，这些异性电荷被雷云电荷束缚着，当雷云对附近的目标或接闪器(避雷针是最早、最常用的接闪器)放电时，其电荷迅速中和，而输电线路上束缚的电荷便为自由电荷，形成局部感应高电位。这种感应高电位发生在低压架空线路时亦可达100KV，在有线电视线路上可达40～60KV，而且它可以沿着线路传人电子设备，造成损害。电磁感应是雷击后巨大的雷电流在周围空间产生交变磁场，由于电磁感应使附近设备感应出高电压，从而使设备损坏。“感应雷”占雷击率近90％，危害范围甚广，有线电视系统的电子设备受雷击损坏，主要是感应雷造成的。

三　有线电视系统防雷的措施
　　
　　1　天线的防雷接地。有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑物的顶端，应把所有的接收天线，包括卫星接收天线的接地焊在一起，接天线的竖杆(架)上应装设避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保护。安装独立的避雷针时，由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状，边界线呈双曲线，所以避雷针高于天线顶端的长度应大于天线的最大尺寸，避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3m。建筑物已有防雷接地系统时避雷针和天线竖杆的接地应与建筑物的防雷接地系统共地连接。无论是新的接地线还是原建筑的接地线，接地电阻都应小于4。
　　
　　2　前端设备的防雷接地。当在前端附近发生雷击时，会在机房内的金属机箱和外壳上感应出高电压，危及设备和人身安全。前端设备的电源漏电也会危及人员的安全，因此，对机房内的所有设备，输入输出电缆的屏蔽层、金属管道等都需要接地，不能与天线的接地连接在一起，设备接地与房屋避雷针接地及交流供电系统的接地应在总接地处连接在一起。系统内的电气设备接地装置和埋地金属管道应与防雷接地装置相连，不相连时两者的距离应大于3m，机房内接地母线表面应完整，绝缘线的老化层不应有老化龟裂现象。一般前端设备，如调制器、接收机、光发射机等没有过压保护，而只有过流保护，一旦有雷击往往会出现电源烧坏而保险不断的情况，针对此种情况应在总电源处加装避雷器，以更好地保护前端设备。
　　3　干线系统的防雷接地。敷设于空旷地区的地下电缆，当所在地区年雷雨天数大干20d及土壤电阻率大干100时，电缆的屏蔽层或金属保护套应每隔2km左右接地一次，以防止感应电的影响。架空电缆的屏蔽层及金属保护套。钢绞线每隔250m左右接地一次，在电缆分线箱处的架空电缆金属护套，屏蔽层及钢绞线应与线杆拉线共用接地装置。另外就是不可忽视的光缆防雷，因为光缆在制造过程中，为了增加光缆的抗拉强度，在光缆中增加了钢丝。在设置接续盒时，只注意了光缆的熔接。使用通常方法，将两段光缆的钢丝，分别固定在接续盒两端的支架上，自然形成一间隙。这样，当任意一段光缆中的钢丝感应了很高的雷电电压时，就会向另一端钢丝放电，放电过程中产生的巨大火花，使接续盒内光纤断裂损坏。为防止这种现象发生，在光缆的施工过程中，应注意将接续盒内的光缆钢丝端头用导线连通，可有效避免光缆遭雷电侵害。
　　4　分配系统的防雷接地。有线电视电缆进入建筑时，在靠近建筑物的地方应将电缆的外导电屏蔽层接地，架空电缆直接引入时，在入户处应增设避雷器，并将电缆外导体接到电器设备的接地装置上，不要直接在两建筑物屋顶之间敷设电缆，可将电缆沿墙降至防雷保护区以内，但不得妨碍车辆的通行，钢线应作接地处理。有线电视系统中的同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的镀锌铁线都有良好的接地。系统中设备的输入输出端应有放电保护器，220V供电的放大器的电源端应有过压保护装置，或者尽量将系统中220V供电的放大器改为60V集中供电，以保证有线网络的独立性和自给性，以减少雷电直接窜入的可能，这是防止雷电形成的首要措施。
　　以目前人类对雷电认识和对防雷、避雷的研究，有线电视系统的防雷、避雷是可以做得很好的。但有线电视是一个涉及区域很大、线路很长、设备很多的大系统，要在系统所有的器件和线路上都装上可靠的避雷装置，财力上是不允许的。我们需要的是因地制宜地根据系统各个环节所在的环境和所需的防雷等级，不断探索出适合当地特点的，可靠、经济、方便、高效的防雷措施。