淺談廣播電視系統(tǒng)防雷問題

隨著廣播電視設備的飛速發(fā)展，防雷問題顯得愈加突出。由于雷電主要通過以下五個途徑侵入廣播電視設備。1、直擊雷襲擊。2、電源線路的侵入。3、天饋系統(tǒng)的侵入。4、信號線路的侵入。5、地電位反擊引起。
通過多年的工作經(jīng)驗得出，為防止雷擊災害，我們必須依據(jù)“綜合治理，整體防御，多重保護、層層設防”的原則加強設備的安全防護工作。
一、防直擊雷
由于廣播電視信號的發(fā)射、接收及傳輸轉(zhuǎn)播設備大多安裝在高山、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，而后把閃電傳導入地。從而保護地上的建筑物及設備。
由于避雷針的保護效果具有一定的局限性，因此，各種設備，必須安裝相應的電子避雷器。
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備。
一般做法是在電源變壓器初次級，機房配電柜，設備配電盤，設備電源進線等處并聯(lián)1一3級三相、單相電源避雷器，進行雷電多級分流、入地。
當雷電波沿電源線侵入時，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，對地斷路，絲毫不影響正常供電。
三、天饋系統(tǒng)的防雷
由于對收發(fā)信號的需求特點，天饋系統(tǒng)大多安裝在高樓頂或高架鐵塔上，電子設備由天饋系統(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，響應時間，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，而廣播電視信號能量分布在幾百千赫以上頻域，應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)絡將雷電沖擊波和有用信號截然分開，進而解決寬頻帶、大功率、低損耗、快速響應等長期困擾廣電天饋系統(tǒng)防雷的難題。
四、信號線路的防雷
當今電子技術(shù)正向高頻率、高速度、高可靠性、超小型化、網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展，電磁干擾對這些設備和系統(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)射接收設備、傳輸設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、傳真機、電視接收機、計算機、電話機等，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。
當雷電電磁脈沖干擾發(fā)生時，由于導體在交變電磁場中他的感抗和容抗都很大，所以會產(chǎn)生很大的電位差，而雷電電磁波在電纜表面?zhèn)鬏敃r會形成駐波，對使用中的設備會形成強烈干擾，并往往通過接口處形成過電壓進而損壞設備。
解決以上問題，一般采取的辦法是加強對電纜的屏蔽，電纜外金屬皮進行良好的接地，以及通過串聯(lián)信號電子避雷器進行信息與雷電通道分離。在設備入口處截斷雷電的侵入。
由于計算機的運行電壓比較低，通常為5—12、因此數(shù)據(jù)處理設備的各個單元之間以外產(chǎn)生的電位差必須非常的小，除了在接口端安裝信號避雷器對信號通道進行過電壓保護外，其高頻信號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，導體呈現(xiàn)出極高的感抗，在數(shù)據(jù)處理設備的兩個單元之間無法提供有效的等凋萎作用，當導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，該導體兩端之間呈現(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)的土壤會產(chǎn)生很大的沖擊電流。更遠處則會由于土壤中的暗流及各種地下管道、導體的傳導等諸多原因，會受到不同程度的波及。
通常電子設備的電源地、工作地、信號地、外殼保護地是分開的，其目的是為了排除可能出現(xiàn)的地噪聲源，獲得一個滿意純凈的電位。
設備外殼與信號系統(tǒng)之間通過分布電容的耦合，在電器上形成通路。當大的脈沖雷擊電流通過接地系統(tǒng)入地時所產(chǎn)生的過電壓，可能嚴重損壞控制系統(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)射機及其他設備也可能造成損壞，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，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、保護地等地系統(tǒng)連接成一個地網(wǎng)形成等電位。有些地方，如微波站、中波發(fā)射臺、廣播電視發(fā)射臺的機房與發(fā)射臺各個有接地的裝置，也要做好等電位連接，變?yōu)橐粋€整體，從而使地電位在閃電入地時，大家共同升高，避免反擊。但是這樣統(tǒng)一的接地，對發(fā)射機及其他微電子設備而言，在平常無閃電時，會產(chǎn)生地波干擾，要同時解決反擊和干擾兩個問題，可以單獨設置防干擾工作。
六、接地在工作地與其他接地之間安設一個低壓隔離避雷器，當兩地間電位差超過保護值時，瞬間接通，接成等地電位，待二地電位差低于保護值時，二地間又恢復隔離狀態(tài)。
二是機房的各種地線間及底線與大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋之間，必須進行有效的連接，即全部采用共用接地系統(tǒng)，當雷電引起地電位高壓反擊時，整個大樓及機房呈現(xiàn)系統(tǒng)等電位，從而保證網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全。
由于雷電的隨機性很大，形成的機理很復雜，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對象的防雷安全，防雷技術(shù)還有待進一步提高。
隨著科學技術(shù)的進步，對雷電機理的進一步認識，防止和減少雷電災害的方法將日趨完善。