有线电视系统预防雷击的几种措施?

雷鸣电闪虽然是一种正常的自然现象，但是它每年要给我国有线电视行业造成1亿多元的经济损失。我国雷电分布的特点是：陆地多、海洋少；夏季多、冬季少；山区多、平原少；南方多、北方少。由于雷电的电压高达1亿至几10亿伏，放电电流高达几万到几10万安，纵然放电时间只有几ms或几ns，但其释放的能量却大得惊人。它产生电磁效应和热能效应，可以使各种建筑设备，特别是电气设备和有线电视系统造成损坏。?              雷击分为直接雷击和感应雷击2种。松桃由于地处雷区，自建有线电视站以来，每年的春、夏、秋有线电视的前端设备和主干线放大器，都要遭受不同程度的雷电袭击，损失很大，教训深刻。松桃有线电视站机房及卫星地面接收站，位于电信50m高的铁塔保护范围之内，每次雷击后我们对机房的避雷地线、工作地线及电信铁塔接地作测试，发现接地电阻均为2Ω和0?4Ω左右，接地很好，同时电信局机房的交换机完好无损，而仅20m之远的有线电视机房和主干线放大器却要遭受雷击。其原因经分析：雷击一般分为直接雷击、感应雷击2种类型，高大铁塔作为避雷针可使铁塔下各设施不易遭受直接雷击，但由于机房前端设备引出线多、布线路由复杂，长距离的钢绞线及电缆线引出等因素，雷电可通过电缆或钢绞线引入，也会使机房前端系统和干线放大器损坏。通过对损坏设备的检修分析、判断，每次雷击的主要原因是由于感应雷引起地电位反击而造成的，其途径是通过主干线电缆或钢绞线引入。经过多次雷击后反思，笔者深深体会到，不能够自认为前端接地好，避雷地线好，就万无一失，思想麻痹，而应该时常思考防雷方面存在的一些漏洞。?              常规处理感应雷击，许多书上已作了介绍，这里不再赘述。本文是我有线电视站1998年处理雷击的几种具体措施(该网络运行至今，再未发生过因雷击而引起的事故)，供同行参考。?            1.  电线杆加接地线防雷?              雷电是大气中一种带有大量电荷的雷云放电的结果。大气中饱和的水蒸气水滴在强烈的上升气流作用下不断分裂，形成了雷云。雷云中电荷的分布是不均匀的，当雷云对物体、大地或雷云的电场强度达到25～30kV/cm时，就会使它们之间的绝缘介质击穿，雷云对上述物体便发生先导放电。当先导放电的通路到达上述物体时，上述物体和雷云的电荷便发生强烈中和，出现雷电流，强度可达数?十A?至数百kA，放电时间一般为30～50μs，陡度为75kA/μs，温度可达15 000℃，使周围空气猛烈膨胀，出现闪光和巨响，形成雷电。?              在发生雷电的过程中，雷云附近的导体由于静电感应而聚集大量与雷云极性相反的束缚电荷，当先导放电发展到主放电阶段而对上述物体放电时，导体上的束缚电荷被释放，形成有规律的运动电荷，形成很高的电动势，其峰峰值高达几千至几万伏。这对有线电视系统的无源器件危害很大，尤其是对半导体集成电路及半导体器件更为危险。几年来，松桃有线电视站发生的雷击现象，大部分属于此类。由于钢绞线接地点少，感应电动势一时泄放不完，此时钢绞线可视为一条传输线路，感应电动势直接从钢绞线输送到网络的每台放大器或进入前端机房，使得与钢绞线直接连接的放大器等有源设备也遭到损坏。由于处理这种雷击的方法比较复杂，我们在处理的过程中，引出了几个新的措施。?            1.1  第一种措施：通过在主干线网络中全部使用的水泥杆，将钢绞线多点入地。我们在已栽好的电线杆上，用直径8～10mm，长20～30m的钢筋线材(具体长度由电线杆的高度而定，一般比电线杆长15～20m)，一端焊上夹板固定在钢绞线上，另一端将长出电杆底部的部分焊接成网状。埋设时，每根杆埋深1?2～1?4m，将多出的钢筋弯曲在电线杆的周围或另外挖沟再埋(如土壤电阻高于200Ω，要填上降阻剂)，另一端将夹板固定在钢绞线上，将夹板和螺丝涂上黄油，钢筋沿电线杆而下，用8～10号铁丝扎紧即可。每处理3根又间隔3根(我有线电视站的主干线放大器是每300m一级，电线杆50m一档)，这样一来，形成了每个放大器不仅自身接地，而且两端也同时接地，起到了良好的接地作用。?            1.2  第二种措施：水泥杆中分布着密集的钢筋网。将水泥杆中的钢筋网稍加改造埋入地下，使网络在每根电杆处也能接地。这样，既可节省材料和人工费用，降低网络建设成本，又会使整个网络的接地效果更好。因此，我们在采用新的水泥杆时，向生产水泥杆的厂家提出，将水泥杆两端的钢筋预留长40cm左右，将其焊在一起，顶部用长50cm左右，直径8～10mm的钢筋线材焊上夹板，底部用长?15～20m，?直径8～10mm的钢筋线材，将预留的钢筋焊在一起。架设时，将顶端的夹板夹在钢绞线上，将夹板和螺丝涂上黄油，每根杆埋深1?2～1?4m，并将多出的钢筋弯曲在电线杆的周围或另外挖沟再埋(如土壤电阻高于200Ω，要填上降阻剂)。水泥杆本身的压力使其与大地紧密接触，这样一来，形成了每根电线杆同时接地，起到了良好的接地作用。?      　网路架设峻工后，经过测试，每根电杆的接地电阻均不大于10Ω。钢绞线接地电阻不大于3Ω。?      　目前测量接地的仪器很多，其中如深圳杰创立仪器有限公司生产的CE4107、法国生产的CA6415、MASTECH(香港)的CA2301等钳形接地电阻测试仪。这种测试仪无需打辅助接地棒，一卡即可，速度快、精度高。?      　　      2.  机房供电及前端系统防雷处理?      　从供电系统看，民用电力电压为380/220V低压系统，所采用的输电线路为10KG-kV架空线路引入配变，再从配变低压侧经低压线路进入机房。当配变高压侧的架空线遭受雷击时，雷电波通过变压器高压侧到低压侧以至到机房，机器设备因此遭受损坏。为防止机房遭雷击，我们采用以下措施。?      2.1  在低压线进入机房的第一根电线杆上，加接低压避雷器，以阻塞沿电源引入的雷电波，降低侵入机房雷电过电压的幅值。在设备受到过电压冲击时，保护装置能快速动作，泄放能量，使设备免受损坏。? 2.2 在相线与避雷地线、零线与避雷地线之间各装上一只FYS-0?22kV氧化锌无间隙避雷器。这不仅可以有效防雷，还可以防止由于3相4线进户零线断线引起的中性点位移而产生的危及人生和机器设备安全的过电压。?      　　      2.3  在机房加装1∶1的电源隔离变压器。使用防雷电源插座，构成4道保护墙。机房内引出同轴电缆的屏蔽端(采用内供电的，即供电器的输出端)。防雷接地、屏蔽接地、工作交流接地(N)、直流接地、机架接地、绝缘接地、接收机接地、放大器和供电器接地、安全保护接地采用就近接地和同一接地体，使各接地之间保持等电位，不存在电位差。接地电阻按以上各类地的接地电阻最小值确定，定期采用专用接地测试仪检测，根据测试结果采取相应措施，保证接地良好。?      　　      2.4  卫星天线引入同轴电缆。采用双屏蔽层的同轴电缆(接入网电缆)，或单屏蔽层的同轴电缆，穿金属护套管敷设，外屏蔽层的上端与天线竖竿连接，下端与接地干线连接。同时，接收机与调制器、播控台与调制器的信号电缆与电源线分沟敷设。播出机架采用全金属屏蔽式构造。电源线若从机架顶部布线，信号电缆则走下面；电源线若走左边，信号电缆则走右边。?      　　      3.  用正品用户盒防雷?      　　      有线电视用户盒与有线电视网络防雷关系很大。目前许多厂家生产的用户盒没有隔离电容，造成电视机的地与有线电视系统的地直接连通。当电力线高压侧或低压的架空线遭受雷击或感应雷击时，由于一般用户没有安装避雷设备，故雷电波通过变压器高压侧到低压侧，再由电视机回到有线电视网络入地，击坏3级、2级干线放大器和分支、分配器，甚至主干线放大器。因此，选择用户盒一定要选择有高压电容(2kV)隔离的用户盒，同时在雷雨季节，时常用有线电视字幕(公益广告)提醒有线电视用户看完电视后拔下电源插头和用户线，这样也可以减少雷电对有线电视网络的危害。

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