有線電視網絡系統防雷技術探討

李昂 李西亮

摘 ?要：文章介紹了雷電的形成及侵襲方式，雷電是有線電視網絡系統入侵的主要途徑，詳細介紹了有線電視網絡系統防雷及應采取的具體措施，并討論了防雷系統設備維護和管理中的常見問題。

關鍵詞：有線電視網絡;雷擊;防護措施;維護管理

隨著電子技術的發展，廣播電視系統設備集成化電路越高，大功率模塊對電網電壓要求較高，對浪涌電壓的承受能力減弱，成為雷電入侵的薄弱環節。雷擊能破壞有線廣播電視系統設備，引起大面積信號中斷，造成重大的安全播出責任事故。怎樣減少雷擊，防止事故的發生，現就如何做好有線電視網絡系統防雷談一些體會。

1 雷電的形成及侵襲方式

雷電是因強對流天氣而形成的雷雨云層間和雷云與大地之間強烈瞬間放電。雷擊具有三個條件：一是形成雷云;二是形成雷電通道;三是引起先驅放電電場的畸變。只要有了雷云，雷電通道就會沿著電阻最小的路徑發展，高層建筑物是促使放電電場畸變而遭受雷擊的主要場所。雷電直接擊中建筑物及建筑物的避雷系統，產生電效應、熱效應和機械破壞力，這種方式叫直擊雷;雷擊是在建筑物外部的線纜（電力線、電纜線、通訊線路等）上，雷電流形成的電涌沿線纜擴散，進而侵入電子設備這種叫傳導雷;雷電放電時在周圍產生電場和磁場形成局部地區感應高電壓造成設備損害，這種雷擊叫感應雷。

2 我縣有線電視網絡系統雷擊入侵的主要途徑

我縣有線電視信號源主要是衛星信號及上級的光纜信號，接收衛星信號的天線安裝在廣播電視大樓樓頂，上面有廣播電視信號塔，防雷設施，樓頂及四周安裝避雷網、避雷帶等防護設施，以防護直擊雷的侵害。由于有線電視網絡線路、設備暴露在室外較長、較多，電源線路和傳輸線纜侵入設備的途徑主要是感應雷。電源線路感應雷的特點是通過電網對有線電視網絡傳輸中的有元器件造成損壞，線纜感應雷的特點是通過傳輸線纜對與之相連的元器件造成損壞。

3 防雷采取的措施

3.1 機房前端的雷電防護

有線電視機房前端包括廣播電視信號的接收、傳輸等設施，是各種強電、弱電、信號線集中的地方，最容易遭受雷擊。如果防雷設施不到位，雷電引起的沖擊大電流，足以使前端弱電設備遭受不同程度的損壞、計算機數據丟失甚至系統癱瘓，造成巨額的經濟損失和嚴重的停播事故。直擊雷是機房前端防護的重點，其目的是保護機房不受雷擊的破壞，給機房內的人和設備提供一個相對安全的環境。通常防護措施是安裝避雷針，根據所保護設施的高度及范圍來設置避雷針的高度，確保前端機房設備系統處于避雷針的防護范圍之內;機房房頂和房頂四周要鋪設避雷網和避雷帶，通過均勻分布將避雷網、避雷帶就近與地網接通，房頂上的其它金屬設施亦分別就近與避雷網、避雷帶焊接連通，引下線要使用符合規范要求的材質;地線系統采用多級接地法，接地體埋入土中深度為2米以下，接地體材料用40mm×40mm的熱鍍鋅角鋼，在接地體四周撒上降阻劑（工業鹽、石墨粉），以減少接地電阻，使接地電阻值小于4歐姆。

3.2 電源線路的雷電防護

雷電能量主要集中在小于40KHz的低頻段，供電50Hz的工頻線路容易和工頻附近的最大能量諧波分量發生耦合，加之交流電網大、面廣，雷電波比較容易從電源線路途徑破壞廣播電視網絡設備，在設備配電處安裝專用防雷器，這是必不可少的防護措施。低壓配電網采用三級防雷保護，能更好地釋放大氣雷電或其他因素產生的高脈沖電壓，降低各設備接口間的電位差，從而保護電路上的設備。根據IEC防雷規范中的要求，在系統總配電房前安裝最大放電電流200KA，限制電壓小于1500V的電壓線路浪涌防雷器;在低壓開關分配前的線路上安裝最大放電電流為80KA，限制電壓小于1200V的浪涌保護器;在每個需要防護的設備（如交換機、UPS等）電源進線處安裝最大放電電流為40KA，限制電壓小于1000V的浪涌保護器。當雷電波沿配電線路侵入時，浪涌保護器的電阻瞬間降至很低，近于短路狀態，雷電流就由此分流入地，消除多余的電壓，隨著電壓的減弱電流也逐漸消失。選擇合適的浪涌保護器，可有效防止雷電感應或其他因素產生的高低壓電的現象。

3.3 電纜網的雷電防護

有線電視網絡采用光纜、電纜組成的混合網絡。電纜網絡在線路設備敷設和安裝維護時要注意以下問題：同軸電纜屏蔽網和架空支撐電纜用的鋼絞線都要良好接地，在每隔四個桿檔處設接地保護，用一根（根據土壤電阻率可選擇多根）1.5米長的50mm×50mm×5mm的角鋼作為接地體打入地下，接地線與支撐鋼絞線用鐵扎頭扎緊成為一體;避免直接在兩個建筑物之間敷設電纜;地線電纜在入地和出地時屏蔽層都要良好接地;同時要科學選擇放大器的供電方式，盡可能采用集中供電方式。放大器要帶有防雷器件，并有相應防雷地線，地線接地電阻控制在4歐以下，使用市電的放大器，要防止市電引入的感應雷損壞放大器，要加裝電源防雷器，220V供電的放大器的電源端要加裝過壓保護裝置。

3.4 光纜網的雷電防護

光纜網采用光信號傳輸有線電視信號，本身不帶電具有防范雷擊的特點。我縣城區有線電視實現了光節點直接覆蓋，光節點的防雷措施主要是接地及電源防雷。光接收機本身是防雷器件，但需要良好的接地才能正真起作用，將光節點機箱與接地體連接，光接收機和供電箱的外殼與光節點機箱連接，并保證所有設備外殼均可靠接地;光節點的電源防雷要加裝電源防雷器;在雷擊多發地段光接機輸出端加裝信號防雷器;在設置接續盒時，將接續盒內的光纜鋼絲端頭用導線連通，并用導線與吊掛光纜的鋼絞線連通，防止任意一根鋼絲感應了較高的電壓時，向其它鋼絲放電產生火花而使接續盒內的光纖斷裂損壞。

3.5 信號源及通信系統的雷電防護

盡管在機房前端電源線路上安裝了三級防雷保護裝置，由于雷電會在各種線路上（如通訊雙絞線、網線、電纜線等）感應到過電壓，仍會影響到信號源及通訊系統的正常運行，特別是對于暴露在室外的線路，雷擊時所產生的巨大瞬變磁場，在一公里范圍內的金屬環路上所產生的強大瞬變電流，對于信號及網絡傳輸線路來說，所感應的過電壓足以一次性破壞網絡，即使不是特別高的過電壓，不能夠一次性破壞設備，但每一次的過電壓沖擊都加速了網絡設備的老化，所以網絡信號防雷對于整體防雷來說，也是非常重要的環節。在信號線路上安裝信號防雷器，對防感應雷是一種行之有效的好方法。對于通訊網絡，可在網絡信號線進入路由器之前安裝專用信號防雷器，在系統主干交換機、主服務器以及各分交換機、服務器的信號線入口處分別安裝RJ45接口的防雷器。信號防雷器的選型應綜合考慮工作電壓、傳輸速率、接口形式等。所有防雷器均應良好接地。

另外，對于信號和通訊網絡系統的電源線要進行特殊防護，也可大大減少感應雷所造成的破壞。進入系統總配電房的電壓進線，應采用金屬鎧裝敷設，電纜鎧裝層的兩端應良好接地;如果電纜沒有鎧裝層，則就將電纜穿鋼管埋地，鋼管兩端接地，埋地的長度應不小于15米。這樣可以大大減少電源線感應過電壓的可能性。

3.6 合理布線及其他的雷電防護

進出機房的電力線、通訊線和信號傳輸線宜采用屏蔽電纜埋地敷設，電纜屏蔽層宜采用兩端接地，長度小于1.5米的屏蔽電纜只在室內接地;采用非屏蔽電纜時，必須穿金屬管埋地敷設，電力電纜長度宜大于15米;室內信號傳輸線與設有屏蔽層的建筑物外墻平行敷設距離宜大于1米，場地條件不允許時，信號線傳輸線路應采用屏蔽電纜或非屏蔽電纜穿鋼管敷設，電纜屏蔽層或鋼管應與走線架或接地匯集線連接;機房內安裝吊裝橋架、電力線路橋架、弱電線路橋架和防靜電地板下的金屬橋架應分開敷設，橋架做好等電位連接和接地處理。另外，電源線與信號線、高頻線與低頻線、進線與出線必須分開敷設，室內信號傳輸線路與電力線路平行靠近敷設時，其間距應符合有關要求，條件不具備時，宜采用屏蔽電纜，電纜護套和電纜屏蔽層應接地。

4 防雷系統的維護和管理

對防雷系統的維護和管理是防雷的關鍵。雷雨季節來臨之前，應對防雷系統進行一次全面的檢查與維護。定期對接地系統的阻值進行測量，接地是排泄直接雷擊和雷電電磁脈沖干擾能量的最有效手段之一，特別是機房屏蔽接地、機殼接地、電源接地、工作電路接地、保護接地等，要統一就近與機房共用地網做可靠的電氣連接，應確保接地阻值不大于1歐姆;培訓機房工作人員，要密切注意天氣情況，雷雨天氣應立即啟用UPS電源;定期對接地點的連接情況進行檢查，發現有連接不良、腐蝕老化等情況應及時修復或更換;定期檢查防雷器的工作情況，發現有劣化指示和報警功能的防雷器，及時實行故障維修;防雷系統投入使用后，應建立管理制度，對防雷系統的設計、安裝、屏蔽工程圖紙、年檢記錄等，均應及時歸檔，妥善保管;對雷擊事件發生后，應及時調查分析原因提出改進措施并實施。

參考文獻

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