论雷电对广播电视机房及设备的侵害与防护.doc

1、1论雷电对广播电视机房及设备的侵害与防护摘 要：目前广播电视机房运行可靠性、稳定性、安全性是广播电视行业健康发展必然要求，在我国广播电视设备都是大功率设备，因而遭到雷电侵袭的概率很高，设备受雷击后受损程度很大，给国家造成巨大经济损失，因此防雷工作是摆在广大电视技术人员面前的一道现实的课题 。 关键词：广播电视设备；机房；雷电防护；地位反击 广播电视设备的更新换代日新月异，由于其遭遇雷电的可能性较大，设备的雷电防护问题解决刻不容缓。 一、雷电对机房及设备损害的原理和主要形式 要真正做到对广播电视机房的防雷首先必须了解雷电对广电机房设备危害产生的原理。电力线是雷电侵入的重要渠道，雷电袭击机房供电的

2、电力线主要有四种方式，即：远点雷击、近点雷击、错相位雷击和感应雷击。 1.远点雷击 根据磁电转换原理电力供应线路上输送 50 赫兹的交变电流，线路随之产生交变的磁场，雷击击穿大气时产生高压电场，雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。在下雨天气，空气湿度增大，此时雷电较易击穿空气通过电力线的保护地入地，从而因较高的电压损毁用电设备。为此，防雷必须首先考虑远点雷击。 22.近点雷击 雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击用电设备所在的建筑物的避雷针，从而引起雷电电磁脉冲的保护问题。避雷针引下线由于电感作用，最大只能将 50%的电流引入大地。30 米以上的楼体引下线只能引下较少电流，其余则通过

3、地面有连接的水管，电力屏蔽槽等联合引雷，其中有 25%击穿 UPS 输出负载的电源线及局域网线等设备后，通过逻辑地线入地。其中包括 UPS 的输入、输出的火线对地线端。为此，必须对 UPS及重要用电设备如小型机、服务器等设备进行等电位保护，对网络端口进行保护，堵死一切雷电导入的端口，才能有效的保护设备免受雷电袭击。 3.错相位雷击 一个高能量的雷击在一条火线上，一个低能量的雷击在另一条火线上，线线之间产生一个压差，从而侵入设备造成雷电的二次雷击称错位雷击，为此，对于 UPS 的输入和输出端也应安装保护。 4.感应雷击 雷电击在建筑物避雷针上，通过避雷针的引下线对地泄放，电流在引下线由上而下产生

4、一个旋转快速运动的磁场，从而因电磁感应在建筑物的线路上感应高压从而击毁传输设备。感应雷击能量较小但其电压较高，所以防护感应雷应全面进行防护，防护级别可略微降低。 二、雷电对广电设备的侵害主要途径 1、 电源线路 雷电电波频率绝大部分属低频波，一般小于 40 千赫兹 。广电设备3的工频线路为 50 千赫兹，由于频率接近，故而易受雷电冲击而使设备遭受损坏。可将三相和单相电源避雷器并联到电源进线、变压器初次级、配电盘、配电柜等地，对雷电进行分流和入地。当雷电波沿电源线侵入时，避雷器的电阻瞬间降至很低，近于短路状态，雷电流就由此处分流入地。雷电过后，瞬间恢复，对地断路，丝毫不影响正常供电。 2 、信号

5、线路 高频高速、高可靠性、小型智能化方向是当今电子技术的发展方向之一。在广电系统中的天线放大器等电子设备中往往会使用同轴电缆等金属信号线，收到雷电侵害的可能性极大。导体具有较大的感抗和容抗，在干扰雷电电磁波发生时，会产生较大的电位差，产生的驻波，也会对电子设备造成不同程度的干扰。解决措施是强化电缆屏蔽，确保良好的电缆外皮接地，串联信号电子避雷器，分离信息与雷电通道，截断设备入口处雷电的侵入。计算机工作电压低，通常为 10V 左右，对于数据处理设备各单元间以外的电位差，因而必须很小。一方面为进行信号通道的过电压保护需在接口处安装信号避雷器，同时要注意高频接地长度要控制好，确保不产生驻波，驻波的产

6、生会相应产生高感抗，影响设备的正常工作，使设备断路。 3 、天馈系统 天馈系统实际上就是利用天线向周围空间辐射电磁波的电子系统。为满足信号的接收和发射需求，天馈系统的安装位置一般选在多在诸如高楼顶和高架铁塔上，因而引入雷电的可能性很大。因此需串接天馈防雷器于天线和设备间，防雷器泄流通路可将雷电感应电流引入大地，从4而达到保护作用。直通型、限压型、开关型是主要的三种天馈系统防雷器。雷电电流电波主要能量集中于 40KHZ 以下，而广播电视信号能量集中在几百千赫以上，可构建高低通滤波器组合网分开雷电冲击波和有用信号，彻底解决广播电视系统防雷中宽频带、大功率、快速响应等问题。另外天线上的放电球是关键防

7、雷设备，一般位于绝缘体基面上，并由一对坚固的中空放电器组成，适用任何天气的使用环境。天馈系统防雷电电流的一个技巧是加环形成低电感圈以防电流从电缆进入发射室。天线、天线调谐器以及发射台楼宇需加装低电感接地条。 4、 地电位反击 雷击电流为强脉冲电流，当其通过接地系统进入地表时会所生成大于 1KV 以上的强电压，在入地点附近的地表形成强电流，从而会对控制系统的电路造成不同程度的损坏。入地点接地系统附近瞬间所产生的强电压，从而使电子设备公共接地极产生放电效果，雷电所产生的瞬间高电压会被引入到发射机，形成地电位反击。一般的，为获得纯电位，排除地波对信号的干扰，会将广播电视系统电子设备的工作地、电源地、

8、外壳保护地、信号地分开。但是为避免地电位反击现象的发生，可将工作地、防雷地保护地等地系统连接成一个地网形成等电位连接。如可以对微波站、广播电视发射台机房与发射台等的接地装置进行等电位连接，地电位遭遇雷电入地时，电位会同步升高，从而避免地电位反击的情况。当然，有利就有弊，如此统一接地，在无雷击情况下，由于存在地波干扰，同样会对广电微电子设备造成不同程度的损坏。 三、广电机房及设备防雷措施 5雷电灾害是自然灾害中较为严重的一种。由于雷电是一个随机过程，它的能量相当强大，而且它是一个瞬间过程，在很短的时间内把巨大的能量放出来对周围的设备产生很大的破坏作用。在雷电灾害中直击雷的威力相当大，但感应雷电流

9、的破坏程度相当广泛。 1、电源防雷 防雷最重要的就是等电位连接，把各种设备利用防雷器、线材、钢筋和铜排进行设备的电气处理。使各种设备在雷电流入侵时行成等电位体，这样设备与设备、设备与大地、设备与大楼整体结构之间就不会产生电位差。利用这些材料和设备把雷电流引入大地，从而保护设备。 2、接地防雷 广播电视机房能稳定可靠的播出，与完善的良好接地系统是分不开的，良好接地系统不仅将侵入的雷电流泄放到地，并使之产生的电位差最小。接地质量是否良好，是保证防雷安全与否的重要措施。 为了防止反击电压，：EC 规范推荐把防雷接地和电器设备的保安接地连接在一起。这是采用等电位的方法防止反击。现在业内专家们一致的意见

10、将上述多种地线都连接在一起。形成一个等电位，等电位才能均压，均压才能反击。为此要求接地系统的接地体和地线的截面要足够大。3、外部防雷 外部防雷系统由避雷针、引下线、接地地网等组成，缺一不可。一般防止直击雷破坏是通过避雷装置即避雷针、引下线和接地网络构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而避雷针、引下线和接地装置的导通只能保护安装避雷针的物体本身免受直击雷的损毁，但雷电会通过6多种形式及途径破坏电子设备。机房建筑物容易遭受到直击雷的袭击，可以通过合理的设计避雷针的保护角和良好的接地系统起到保护作用。 4、内部防雷 有可靠的外部防雷措施同时更需要完善内部防雷措施，内部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和

11、等电位连接三部分组成。另外，气态放电管，反应速度慢，导致其上冲电压可达到电压峰值，有鉴于此，增加一级保护，并且在两极之间采用电感耦合，利用电感电流不能突变的原理，起到一个延迟的作用，为第二级保护赢得时间，并减轻对第二级的压力。第二级主要是采用固态放电管，它是基于可控硅原理的一种负阻器件，在冲击电压作用下，其前沿上冲电压非常低，显示出极强的抑制特性，并且响应速度非常快（纳秒级） ，分布电容小，残压低于 5V，且对电流的吸收能力也相当大，非常适合用于机房防雷保护。 5、设备维护与保修 每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。 保留雷击损坏部件，对现场进行拍照或录像，做好各种记录。要做好防雷工作必须要增强防雷意识，把防雷保护看作为一项重要的系统工程。在设防中要采用全方位、多层次、综合治理。要把国家和行业防雷技术标准与机房的地理环境、建筑设施、设备分布等实际情况相结合，制定科学的、切实可行的防雷方案。 7总之，广播电视机房及设备的防雷保护是一个比较复杂的问题，在日常工作中把防雷保护作为一项重要的工作来抓。同时，有关部门须对防雷保护问题进行规范，从而使广播电视设备尽量能避免遭受雷击的损害，才能保证广播电视节目的安全优质播出。