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 本刊论文 |
| 有线电视网络系统防雷技术探讨 |
| 作者：李昂，李西亮 时间：2016/08/27 点击：549 |
摘要：文章介绍了雷电的形成及侵袭方式，雷电是有线电视网络系统入侵的主要途径，详细介绍了有线电视网络系统防雷及应采取的具体措施，并讨论了防雷系统设备维护和管理中的常见问题。
关键词：有线电视网络;雷击;防护措施;维护管理
随着电子技术的发展，广播电视系统设备集成化电路越高，大功率模块对电网电压要求较高，对浪涌电压的承受能力减弱，成为雷电入侵的薄弱环节。雷击能破坏有线广播电视系统设备，引起大面积信号中断，造成重大的安全播出责任事故。怎样减少雷击，防止事故的发生，现就如何做好有线电视网络系统防雷谈一些体会。
1雷电的形成及侵袭方式
雷电是因强对流天气而形成的雷雨云层间和雷云与大地之间强烈瞬间放电。雷击具有三个条件：一是形成雷云;二是形成雷电通道;三是引起先驱放电电场的畸变。只要有了雷云，雷电通道就会沿着电阻最小的路径发展，高层建筑物是促使放电电场畸变而遭受雷击的主要场所。雷电直接击中建筑物及建筑物的避雷系统，产生电效应、热效应和机械破坏力，这种方式叫直击雷;雷击是在建筑物外部的线缆（电力线、电缆线、通讯线路等）上，雷电流形成的电涌沿线缆扩散，进而侵入电子设备这种叫传导雷;雷电放电时在周围产生电场和磁场形成局部地区感应高电压造成设备损害，这种雷击叫感应雷。
2我县有线电视网络系统雷击入侵的主要途径
我县有线电视信号源主要是卫星信号及上级的光缆信号，接收卫星信号的天线安装在广播电视大楼楼顶，上面有广播电视信号塔，防雷设施，楼顶及四周安装避雷网、避雷带等防护设施，以防护直击雷的侵害。由于有线电视网络线路、设备暴露在室外较长、较多，电源线路和传输线缆侵入设备的途径主要是感应雷。电源线路感应雷的特点是通过电网对有线电视网络传输中的有元器件造成损坏，线缆感应雷的特点是通过传输线缆对与之相连的元器件造成损坏。
3防雷采取的措施
3.1机房前端的雷电防护
有线电视机房前端包括广播电视信号的接收、传输等设施，是各种强电、弱电、信号线集中的地方，最容易遭受雷击。如果防雷设施不到位，雷电引起的冲击大电流，足以使前端弱电设备遭受不同程度的损坏、计算机数据丢失甚至系统瘫痪，造成巨额的经济损失和严重的停播事故。直击雷是机房前端防护的重点，其目的是保护机房不受雷击的破坏，给机房内的人和设备提供一个相对安全的环境。通常防护措施是安装避雷针，根据所保护设施的高度及范围来设置避雷针的高度，确保前端机房设备系统处于避雷针的防护范围之内;机房房顶和房顶四周要铺设避雷网和避雷带，通过均匀分布将避雷网、避雷带就近与地网接通，房顶上的其它金属设施亦分别就近与避雷网、避雷带焊接连通，引下线要使用符合规范要求的材质;地线系统采用多级接地法，接地体埋入土中深度为2米以下，接地体材料用40mm×40mm的热镀锌角钢，在接地体四周撒上降阻剂（工业盐、石墨粉），以减少接地电阻，使接地电阻值小于4欧姆。
3.2电源线路的雷电防护
雷电能量主要集中在小于40KHz的低频段，供电50Hz的工频线路容易和工频附近的最大能量谐波分量发生耦合，加之交流电网大、面广，雷电波比较容易从电源线路途径破坏广播电视网络设备，在设备配电处安装专用防雷器，这是必不可少的防护措施。低压配电网采用三级防雷保护，能更好地释放大气雷电或其他因素产生的高脉冲电压，降低各设备接口间的电位差，从而保护电路上的设备。根据IEC防雷规范中的要求，在系统总配电房前安装最大放电电流200KA，限制电压小于1500V的电压线路浪涌防雷器;在低压开关分配前的线路上安装最大放电电流为80KA，限制电压小于1200V的浪涌保护器;在每个需要防护的设备（如交换机、UPS等）电源进线处安装最大放电电流为40KA，限制电压小于1000V的浪涌保护器。当雷电波沿配电线路侵入时，浪涌保护器的电阻瞬间降至很低，近于短路状态，雷电流就由此分流入地，消除多余的电压，随着电压的减弱电流也逐渐消失。选择合适的浪涌保护器，可有效防止雷电感应或其他因素产生的高低压电的现象。
3.3电缆网的雷电防护
有线电视网络采用光缆、电缆组成的混合网络。电缆网络在线路设备敷设和安装维护时要注意以下问题：同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的钢绞线都要良好接地，在每隔四个杆档处设接地保护，用一根（根据土壤电阻率可选择多根）1.5米长的50mm×50mm×5mm的角钢作为接地体打入地下，接地线与支撑钢绞线用铁扎头扎紧成为一体;避免直接在两个建筑物之间敷设电缆;地线电缆在入地和出地时屏蔽层都要良好接地;同时要科学选择放大器的供电方式，尽可能采用集中供电方式。放大器要带有防雷器件，并有相应防雷地线，地线接地电阻控制在4欧以下，使用市电的放大器，要防止市电引入的感应雷损坏放大器，要加装电源防雷器，220V供电的放大器的电源端要加装过压保护装置。
3.4光缆网的雷电防护
光缆网采用光信号传输有线电视信号，本身不带电具有防范雷击的特点。我县城区有线电视实现了光节点直接覆盖，光节点的防雷措施主要是接地及电源防雷。光接收机本身是防雷器件，但需要良好的接地才能正真起作用，将光节点机箱与接地体连接，光接收机和供电箱的外壳与光节点机箱连接，并保证所有设备外壳均可靠接地;光节点的电源防雷要加装电源防雷器;在雷击多发地段光接机输出端加装信号防雷器;在设置接续盒时，将接续盒内的光缆钢丝端头用导线连通，并用导线与吊挂光缆的钢绞线连通，防止任意一根钢丝感应了较高的电压时，向其它钢丝放电产生火花而使接续盒内的光纤断裂损坏。
3.5信号源及通信系统的雷电防护
尽管在机房前端电源线路上安装了三级防雷保护装置，由于雷电会在各种线路上（如通讯双绞线、网线、电缆线等）感应到过电压，仍会影响到信号源及通讯系统的正常运行，特别是对于暴露在室外的线路，雷击时所产生的巨大瞬变磁场，在一公里范围内的金属环路上所产生的强大瞬变电流，对于信号及网络传输线路来说，所感应的过电压足以一次性破坏网络，即使不是特别高的过电压，不能够一次性破坏设备，但每一次的过电压冲击都加速了网络设备的老化，所以网络信号防雷对于整体防雷来说，也是非常重要的环节。在信号线路上安装信号防雷器，对防感应雷是一种行之有效的好方法。对于通讯网络，可在网络信号线进入路由器之前安装专用信号防雷器，在系统主干交换机、主服务器以及各分交换机、服务器的信号线入口处分别安装RJ45接口的防雷器。信号防雷器的选型应综合考虑工作电压、传输速率、接口形式等。所有防雷器均应良好接地。
另外，对于信号和通讯网络系统的电源线要进行特殊防护，也可大大减少感应雷所造成的破坏。进入系统总配电房的电压进线，应采用金属铠装敷设，电缆铠装层的两端应良好接地;如果电缆没有铠装层，则就将电缆穿钢管埋地，钢管两端接地，埋地的长度应不小于15米。这样可以大大减少电源线感应过电压的可能性。
3.6合理布线及其他的雷电防护
进出机房的电力线、通讯线和信号传输线宜采用屏蔽电缆埋地敷设，电缆屏蔽层宜采用两端接地，长度小于1.5米的屏蔽电缆只在室内接地;采用非屏蔽电缆时，必须穿金属管埋地敷设，电力电缆长度宜大于15米;室内信号传输线与设有屏蔽层的建筑物外墙平行敷设距离宜大于1米，场地条件不允许时，信号线传输线路应采用屏蔽电缆或非屏蔽电缆穿钢管敷设，电缆屏蔽层或钢管应与走线架或接地汇集线连接;机房内安装吊装桥架、电力线路桥架、弱电线路桥架和防静电地板下的金属桥架应分开敷设，桥架做好等电位连接和接地处理。另外，电源线与信号线、高频线与低频线、进线与出线必须分开敷设，室内信号传输线路与电力线路平行靠近敷设时，其间距应符合有关要求，条件不具备时，宜采用屏蔽电缆，电缆护套和电缆屏蔽层应接地。
4防雷系统的维护和管理
对防雷系统的维护和管理是防雷的关键。雷雨季节来临之前，应对防雷系统进行一次全面的检查与维护。定期对接地系统的阻值进行测量，接地是排泄直接雷击和雷电电磁脉冲干扰能量的最有效手段之一，特别是机房屏蔽接地、机壳接地、电源接地、工作电路接地、保护接地等，要统一就近与机房共用地网做可靠的电气连接，应确保接地阻值不大于1欧姆;培训机房工作人员，要密切注意天气情况，雷雨天气应立即启用UPS电源;定期对接地点的连接情况进行检查，发现有连接不良、腐蚀老化等情况应及时修复或更换;定期检查防雷器的工作情况，发现有劣化指示和报警功能的防雷器，及时实行故障维修;防雷系统投入使用后，应建立管理制度，对防雷系统的设计、安装、屏蔽工程图纸、年检记录等，均应及时归档，妥善保管;对雷击事件发生后，应及时调查分析原因提出改进措施并实施。
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