有線電視系統的防雷研究

摘要 分析雷電對有線電視系統的危害和受雷擊的原因，指出有線電視系統中的防雷要點及措施，強調全面的防雷措施是保證有線電視系統安全可靠運行的關鍵。

關鍵詞 有線電視；防雷；可靠運行

中圖分類號：TN943.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2008）24-121-02

雷電是一種常見的大氣放電現象。在夏天，當地面含水蒸汽的空氣受熱不斷地上升到高空，形成積雨云，在上升的過程中，由于氣流的摩擦以及地球磁場的影響，云的不同部位聚集著大量的正電荷或負電荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應，也會帶上與云底相反極性的電荷。當云層里的電荷越積越多，達到一定強度時，就會把云層擊穿，打開一條狹窄的通道強行放電，發出耀眼的強光，這就是閃電，而閃電通道上的高溫會使空氣急劇膨脹，從而產生沖擊波，這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲。由于雷電釋放的能量相當大，它所產生的強大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強烈的電磁輻射等物理效應給人們帶來了多種危害。

1 雷電的危害

雷電對人類的危害是人所共知的。由于有線電視系統設施的特殊性，使其受雷害的程度相對更大，因此如何采取有利的防雷措施，是一個重要的問題。本院所在地屬于雷雨多發地區，今年進入雷雨季節以來，本院陸續發生過多起雷擊引起放大器和交換機等弱電設備損壞的事故。校園網交換機損壞5臺，有線電視放大器損壞了8個；學院辦公樓多臺計算機的網卡損壞，原因是連接辦公樓的網絡線都在室外，線路較長，且無防雷措施，容易受到感應雷電的干擾。

2 雷電對有線電視系統的損害

雷電對有線電視系統的損害主要分2個方面。一是閃電對有線電視系統前端和線路的直擊；二是閃電的電磁脈沖對系統設備的襲擊，也稱感應雷擊。多次觀察處理有線電視雷擊現場，發現受損部位主要為以下幾處。

2.1 前端放大器被擊毀天線前端箱內的電源被損壞，電源保險燒斷，保險底座與金屬底殼擊穿。分配放大器被擊毀。

2.2 干線架空電纜上的干線放大器和分支、分配器損壞

2.3 用戶終端盒及接收設備損壞

3 有線電視受雷擊的原因

通過分析，認為引入有線電視系統中的雷電電流主要來自2個方面。

3.1 避雷針避雷針是接閃器。由于其尖端處曲率半徑很小，在雷云逼近時，其尖端電荷集中使周圍電場畸變，形成電離區。當它與云中的異號電荷匯合時，首先接閃的就是避雷針，并形成很強的閃電電流（一般可達1×104 A），經引下線入地。同時，閃電電流在四周產生很強的脈沖電磁場，對其附近的設備外殼及電纜外導體產生旁側閃擊，使它們感應上很高的電壓，從而導致上述第一種損害發生。

3.2 有線電視系統中架空干線電纜它除了易遭直擊雷外，還有閃電對其襲擊而產生的感應雷過電壓波，它的概率比直擊雷大得多。尤其平房建筑區，是這種雷擊事故的多發地帶。 當雷云到來時，靠近的電纜外導體由于靜電感應而積聚起大量的與雷云下端電荷異號的電荷，雷云放電時，云下端的電荷消失。這時，電纜外導體上感應的電荷就可以自由移動，它與地面物之間的電場就可以產生對地面很高的電壓，并沿電纜外導體向兩端傳播。由此形成的感應雷過電壓波與電纜線架空高度成正比，與落雷點到電纜線的最短距離成反比。

這樣的過電壓波沿著電纜外導體傳送，如果沒有很好的泄放回路，當傳到干線放大器、分支、分配器，或傳到用戶終端時，足以損壞它們。

4 有線電視系統中防雷要點及措施

結合多年從事學院有線電視線路設計和維護工作的經驗，筆者認為有線電視系統中防雷要點及措施應重點從6個方面考慮。

4.1 架設有線電視前端天線時的防雷處理 在架設有線電視前端天線時，避雷針與天線豎桿、底座及部件連接均應焊接，并在焊接后的部位涂防腐漆。天線底座的引下線應通過建筑物上的避雷帶接地。為減小引下線電感及電阻，引下線不應少于2根，并盡量采用截面積和表面積較大的導體。進入前端箱的天線電纜應加裝分流雷電流入地的避雷器，饋線的金屬外皮與避雷器應可靠、就近接地。

4.2 天線前端箱及其內部的防雷處理天線前端箱及其內部的設備外殼采用銅編線就近連通接地，以進一步減輕雷擊。因為避雷針是引雷入地的，依靠這一作用可避免天線前端受直擊雷的損壞，但是它不能防止閃電的脈沖電磁場危害，為此要加其它配套的防雷措施。

4.3 在有線電視前端的總電源線加入保護電路由于會有一部分雷電通過前端電源線引入，擊毀有線電視系統設備，故加此保護電路很有必要。將3支氧化鋅壓敏電阻按圖1連接，其中Z1、Z2是防雷擊用的，Z3可進一步防止線路內出現意外高壓，作保護用的。3支壓敏電阻的標稱擊穿電壓可取市電電壓有效值的2.5倍，電流應取5kA級的。由于系統電源變壓器的絕緣程度大于壓敏電阻擊穿電壓，當雷電到達有線系統時，Z1、Z2被擊穿，從而保護了電源。

4.4 有線電視系統中架空干線電纜的防雷對于干線放大器，應首選內部帶有防雷保護的。當干線電纜遭受雷擊時，其外導體帶有高電位，較長的架空電纜金屬外導體易感應雷過電壓波，故應將它們的外導體接地，達到攔截沿電纜傳播的過電壓波并泄放入地的目的。因此，架空電纜線路在分支桿、引上桿、安裝干線放大器的電桿以及郊區曠野直線線路，每隔5～10根電桿處應裝設防雷接地線。架空電纜直接引入建筑時，在入戶處加裝避雷器，并同樣做接地處理。尤其當有線電視架空電纜與架空電力線共桿時，這個措施更為重要。它不僅可減輕雷電的危害，也能消除電網對有線電視造成的強電感應危害。 此外，不宜直接在兩建筑屋頂鋪設電纜，應將電纜沿墻降至防雷保護區以內。

4.5 電源防雷根據有線電視配電房建設的要求，配電系統電源防雷應采用三級防護，由于避雷器生產廠家的設計思想各不相同，相應其避雷器的性能特點也不盡一致。第一級保護產品一般安裝在建筑物輸入電源總配電室配電柜上，或樓內單位輸入電源的主配電盤上。主要用于保護整幢建筑物用電設備或單位的主要用電設備。第二級保護主要安裝在機房配電柜上，保護有線電視配電房內UPS機房空調、照明等用電設備。第三級保護主要安裝于各個電視設備的電源配線端，用于保護最終的設備。通過電源防雷的三級保護，可以消除從電源回路進入的各種電源浪涌的沖擊。

4.6 信號系統防雷信號系統浪涌電壓的主要來源是感應雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。同軸電纜受到這些干擾信號的影響，會使傳輸中的數據產生誤碼，影響傳輸的準確性和傳輸速率。排除這些干擾將會改善電視信號的傳輸狀況，信號系統的接口種類繁多，應根據其不同的特點，選擇不同的防雷保安設備以限制進入設備接口信號幅值不超過設備安全運行值。

5 結束語

只有采取正確、全面的防雷措施才是保證弱電設備安全可靠運行的關鍵。以上措施是有線電視施工過程中所應注意的，只有同時考慮，效果才能顯著，才能減少不必要的經濟損失。