有线电视系统防雷设计浅析

有线电视系统防雷设计浅析

摘要：文章对有线电视系统雷击损坏的主要原因及可能侵入的途径作了分析，同时对系统的防雷保护技术进行了相应的介绍。

关键词：有线电视系统防雷设计分析

前言

雷电是发生在因强对流天气而形成的雷云之间、云对地之间强烈瞬间放电的自然物理现象。随着社会的进步和微电子业的迅猛发展，雷电灾害也随之呈现上升趋势，由此带来的损失也日益增大，因此被国际电工委员会称为“电子化时代的一大公害”。

有线电视已经普及到乡镇农村，因其频道多、信息全倍受老百姓的欢迎。而有线电视系统即使在防雷保护范围内，遭受雷击的事故仍屡有发生，大多都是烧保险丝、电源变压器、整流元件三端稳压器，严重的还可能损坏集成电路等软件。因而搞好有线电视系统（以下简称系统）雷电电磁脉冲的防护显得尤为重要。

1雷击电磁脉冲危害系统的途径

电视机大都处于防雷LPZ n区，遭受直击雷雷击的几率微乎其微，而雷击电磁脉冲危害大都通过自室外引入的有源线路、建筑物上面的金属物、磁脉冲等“路”和“场”两条途径造成的。

1.1 自有源线路造成的雷击电磁脉冲危害

落雷点为电源线路或线路受雷电电磁感应与静电感应，雷电电磁脉冲沿线路以过电流、过电压的形式进入微电子设备及系统，造成系统设备的毁灭性损坏。

雷击电磁脉冲沿天线进入系统，造成通信接口、接收系统、室内单元等网络主要设备损坏。

雷击网络通信有线线路或线路受雷电电磁感应与静电感应，雷电产生的机械作用、冲击波、热效应造成线路损坏。雷电脉冲过电压、过电流沿线路进入系统设备，造成设备损坏；即便线路埋地敷设，当地面以上突起物遭受雷击时，强雷电电压也会击穿邻近土层，击穿线缆铠装层外防护皮，进而侵袭网络系统。

1.2 雷击磁脉冲造成的危害

电视机所在的建筑物或附近发生雷击时，雷电产生的暂态磁场，直接危害建筑物内的网络设备。同时交变的雷电磁场将在建筑物内的金属回路与线路网路上产生脉冲过电压、过电流，造成设备的危害。

1.3 建筑物上面的金属体传导的过电压、过电流

电视机所在的建筑物或附近发生雷击时，与之相连或相近的金属物将带有暂态高电压，其将对附近的系统网络线路发生反击，造成网络设备的损坏。

因此，针对上述雷电的入侵特点，制定出相应的防雷措施，避免雷击事故的发生。

2做好布线前的地质、环境调查工作

系统传输网络遍及城乡，在电缆电视系统中既有耸立高空的接收天线，又有大量暴露在原野的传输电缆，遭受雷击的可能性很大。因此，建网初期地质、环境的调查对整个系统的防雷工作至关重要。

2.1 雷电活动的一般规律

同一地区，由于受到局部气象条件的影响，雷电活动可能比临近地区强的多。如在某些山区发现，山的阳面落雷多于山的阴面，面海的一面山坡落雷多于背海的一面山坡，雷暴走廊与风箱一致的地方，在风口和顺风的河谷里落雷多于别的地方。这主要是局部地区受小区域气象条件的影响更为显著的缘故。

经大量资料统计表明，雷电活动具有一定的规律性：热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷暴多；雷暴频率是山区大于平原，平原大于沙漠，陆地大于湖海；雷暴高峰日在7、8月份，活动时间多为14—22时。

2.2 土壤电阻率

通过大量的雷害事故的资料统计和实验研究表明，土壤电阻率是造成雷击选择性的主要因素之一。土壤电阻率分布不均匀时电阻率小的地方易受雷击；不同电阻率的土壤，交界地段易受雷击；有金属矿藏的地区、河流或地下水出口处、山坡与水面接壤地区易受雷击。

当计算土壤电阻时，应通过公式计算土壤电阻率，若无法测量时，可参考国家防雷有关规范、规定的“土壤与水的电阻率参考值”。

3 系统防护措施

系统防护的基本原则是：将绝大多数雷电流引流入地，阻塞或限制沿电源线或信号线进入设备的脉冲过电压，屏蔽或衰减进入设备的磁辐射。有线电视系统的电磁脉冲防护的措施包括：建（构）筑物的直击雷、雷电波侵入、雷电感应的防护措施；机房采取的屏蔽措施；机房个金属构件的等电位连接；进入设备的电源线路与信号线路设置电涌保护器；各种接地采用共用接地的方式。

3.1 直击雷防护

接收天线的竖杆（架）上应装设避雷针。避雷针的高度应满足对天线设施的保护。当安装独立的避雷针时，避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3m。

3.2 接地处理

科学合理的接地是电子、电气设备/系统正常工作的重要条件；是防雷系统和电气安全技术必不可少的重要基础，是抗干扰技术中最重要的技术措施。因此，合理接地的意义主要是：疏导雷击能量、疏导故障电流、提供工作回路、提供参考电位（基准电位）、屏蔽电磁干扰信号、疏导静电电荷、消除或减少杂讯干扰等。直击雷防护装置接地：独立避雷针和接收天线的竖杆均应有可靠接地。当建筑物已有防雷接地系统时，则与建筑物的防雷接地共地；当建筑物无专门的防雷接地可利用时，应设置专门的接地装置，从接闪器到接地装置的引下线宜采用2根，从不同的方位以最短的距离沿建筑物引下，其接地电阻不应大于4Ω。

电源线路：进出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线。电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时，配电线路必须采用TN—S系统的接地制式。

信号线路：进、出建筑物的信号线缆，宜选用有金属屏蔽层的电缆，并宜埋地敷设，在直击雷非防护区（LPZO A）或直击雷防护区（LPZO B）与第一防护区（LPZ1）交界处，电缆金属屏蔽层应做等电位连接并接地。电子信息系统设备机房的信号线缆内芯线相应端口，应安装适配的信号线路电涌保护器，电涌保护器的接地端及电缆内芯的空线对应接地。

远距离的信号传输过程中，系统中同轴电缆多以钢绞线支撑架空布设。因此同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的钢绞线都应有良好的接地。在每隔10个杆档处设置保护接地，可用1根（根据土壤电阻率可选择多根）1.5m长的50 mm×50mm×5mm的角钢作为接地体打入地下，避雷线与架空钢绞线用铁扎头扎紧成为一体。这样，整个网络多点接地，组成庞大的接地网。线路受雷电感应的几率相对减小。

天馈线路：架空天线必须置与直击雷防护区（LPZO B）内。具有多副天线的天馈传输系统，每副天线应安装适配的天馈电涌保护器。当天馈传输系统采用波导管传输时，波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器作电气连接。并宜在中频信号输入端口处安装适配的中频信号线路电涌保护器，其接地端应就近接地。天馈线路电涌保护器的接地连接到直击雷非防护区（LPZO A）与第一防护区（LPZ1）交界处的等电位接地端子板上。同轴电缆的上部、下部及进机房前应将金属屏蔽层就近接地。

工作接地：在系统中，所使用的交流电源一般是由中性线不接地的低电压供电网提供的，使用这种低压供电网提供的交流电源的电器设备应采取保护措施，即事实保护接地，确保机房内工作地电位为零电位，泄放设备漏电或各种静电。

光节点的防雷在这里着重提出，因为一旦雷击，会导致整个节点的电视信号中断。光接收机本身是有防雷器件，但需良好地接地才能真正起作用，将光节点机箱与接地体连接，光接收机和供店箱的外壳与光节点