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浅析有线电视网络防雷
作者:曾庆林 来源: 时间:2016年04月09日
  有线电视网络起步于九十年代。经过二十多年的发展,我国目前已有一亿多用户,随着全球天气变化加剧,强对流天气日益频繁,雷击也随之增多。在自然灾害中,雷击已成为主要灾害之一,被列入全球十大自然灾害之一,被誉为电子产品杀手。在有线电视系统中,一旦遭到雷击,没有良好防雷措施的有线电视系统就会遭到严重破坏,甚至瘫痪。对于有线电视的防雷、避雷与接地问题,就成了有线电视维护人员征服自然,减少灾害损失的一个重要课题。

一、有线电视网络防雷的重要意义
  1、做好有线电视网络中的防雷工作可减少雷击对有线电视系统中器材的损坏,减少了网络维护成本。
  2、做好防雷工作可减少维护人员的工作量,每次雷击过后的网络故障几乎是平时的几十倍,维护量急剧上升,经常使维护人员的维护工作忙不过来。
  3、做好防雷工作可提升广电的良好形象。虽然雷击破坏有线电视网络后,影响用户正常收看有线电视节目属于天灾。但老百姓只要看不到电视就会对广电产生不满情绪,影响广电形象。
  4、通过防雷,接地工程可加强网络安全传输,消除安全隐患,如钢绞线带电,维护人员带电操作等,防止安全事故发生。

二、雷电对有线电视网络破坏的特点
  雷云放电称为雷电,当云中的电荷积累到一定程度时,周围空气的绝缘性被破坏,正负雷云之间或雷云对大地之间就会产生强烈的放电现象。雷击一般分为三类,即直击雷、感应雷和雷电侵入波。直击雷危害范围一般较小,可使用避雷针、避雷线和避雷网来防护。因雷电流的电磁感应作用引起金属导电体上产生极高电压而放电,称之感应雷。感应雷虽然没有直击雷那么强烈,但它发生的频率比直击雷高得多,而且这种感应雷的过电压可以通过电源线,天馈线,输出电缆等耦合很远,影响范围扩大。有线电视系统的电子设备受雷击损坏,主要是感应雷通过市电引入而造成损坏,大多数都是烧保险线、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,传输馈线等。感应雷所包含的能量并不很大,有一定的规律可循,可以通过各种正确有效的避雷措施来防范的。

三、雷电的基本知识
  雷电的产生。空气中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候,经过一些复杂的过程,使这些物质分别带上了正电荷和负电荷,经过运动,带上相同电荷质量较重的物质会到达云层下部(一般为负电荷),带相同电荷质量较轻的物质会到达云层上部(一般为正电荷),这样同性电荷的汇集就形成了一些带电中心,当异性带电中心之间的空气被其电场击穿时,就会形成“云间放电”(即闪电)。带负电荷的云层向下靠近地面时,地面的凸出物,金属等就会被感应出正电荷,随着电场的逐步增强,雷云向下形成先导,地面的物体形成向上闪流。二者相遇就形成对地放电,这样就造成雷电灾害。

  (一)雷电的主要特征
  1、冲击电流大,其电流可达几万到几十万安培。
  2、时间短,一般雷击分为三个阶段,即先导防电,主放电,余放电,整个过程一般不会超过60微秒。
  3、雷电流变化梯度大,有的可达10KA/微秒。
  4、冲击电压高,其电压可达亿伏。
  5、雷电主要能量主要集中在低频部分,90%以上的雷电能量分布在10KHZ以下。

  (二)雷电的破坏
  雷电的破坏主要是由于云层间或云层和大地间以及云和空气间的电位差达到一定程度(25-30KV/CM)时,所发生的猛烈防电现象。通常雷击有三种形式,直击雷,感应雷,球形雷。直击雷是带电的云层与大地某一点发生的猛烈放电现象。感应雷是当直击雷发生以后,云层带电迅速消失,地面某一些范围内由于散流电阻大,出现局部高压,或在直击雷放电过程中强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应产生高电压,而发生的放电现象。

  1、直击雷破坏
  当雷电直接击在建筑物上,强大的雷电流使建筑物受热汽化膨胀,从而产生很大的机械力,导致建筑物燃烧或爆炸。另外,当雷电击中接闪器,电流沿引下线泻放时,这时地电位升高,有可能向邻近物体跳击,称为雷电“反击”从而造成火灾或人身伤亡。

  2、感应雷破坏
  感应雷破坏也称位二次破坏,它分为静电感应雷,和电磁感应雷两种。由于雷电流变化梯度大,会产生强大的交变磁场,使得周围的金属构件产生感应电流,这种电流可能向周围物体放电,如附近有可燃物就会引起火灾和爆炸,而感应到联接的设备上就会产生强烈的破坏性。

  ①静电感应雷
  带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时,云层中负电荷在一瞬间消失了(严格来说是大大减弱),那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失出了束缚,在电势能的作用下,这些正电荷将沿此线路产生大电流冲击。

  ②电磁感应雷
  雷击发生在供电线路附近,或击在避雷针(如通信铁塔)上会产生强大的交变电磁场,此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用于设备上,由于避雷针的存在,建筑物上落雷机会反倒增加,内部设备遭受感应雷危害机会和程度一般来说是增加了,对用电设备造成极大的危害。因此,接地引下线一定要有良好的导电性,接地体一定要处于低阻抗状态。

  3、雷电波的破坏
  当雷电接近架空管线时,高电压冲击波就会沿架空管线侵入室内,造成高电流引入,这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故,酿成火灾等。

四、有线电视网络防雷的主要措施
  有线电视网络的防雷工作随着网络不断建设也在逐步完善。根据雷电袭击网络的方式,对有线网络系统如何防雷进行了一些行之有效的措施,并能取得较好效果。

  1、在有线电视网络中放大器采用集中供电的方式
  雷电最容易从电源线进入电子设备,由于有线电视的电子设备的耐受过电压的能力比电力设备差得多,因此我们尽量减少电源线和有线电视线路中有源器件的联接,采用集中供电的方式,这样保证了有线电视网络的独立性和自给性,减少雷电直接窜入的可能,这也是防止雷电形成的首要措施,目前农村有线电视网络采用一个光接点上用一台60V电源馈电电源。

  2、市电引入位置加装电涌保护器(SPD)
  在电源的引入线上加装避雷装置(电涌保护器(SPD)俗称避雷器),市电受雷击时,异常高电压产生的脉冲电流对网络中的有源设备损坏是致命的,因此在电源的进户线上加入避雷装置尤为重要。它的作用是在最短时间内释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全范围内,从而保护我们线路上的器件。我们根据多次试验,结合施工维护人员的实际使用情况,采取了在进户线上加装电涌保护器作为避雷装置,并配合小型空气开关使用,既保护了传输设备又减少了对电涌保护器的冲击,同时加强了网络配电安全。安装时因雷击电流泄放具有强电流,时间短,集肤效应等,接地线应尽量短,粗,直。并注意强雷电流下泄时产生的脉冲电磁场,避免和传输设备同处一次屏蔽环境,减少对设备的二次损坏。

  3、有线电视同轴电缆屏蔽线良好接地
  有线电视网络同轴电缆线的外屏蔽线上极易受到感应雷侵害,使外屏蔽线上感应到高压,并沿线在网络上串开,而内芯线由于在里面不易感应到高压电,使内外线间产生高压,直接击坏线路中的有源器件和无源器件。所以有线网络的有效接地是防范雷击最有效的途径,让感应在电缆上的电荷瞬间泄掉,目前农村网络具体做法是每台放大器接一根地线,城市可以适当放宽一些。接地时应充分考虑其土壤电阻率,接地施工环境等,一定要按国家相关标准来进行施工,所选器材也要考虑使用寿命、材质、规格等。如电源防雷接地应小于≤10,钢绞线因施工时是安全地线阻值应为≤4Ω,材料宜选择热镀锌钢材,在合适地方应设断接卡,以便于测试其阻值,安全检查等。

  4、光缆防雷
  光缆在制造过程中,为了增加光缆的抗拉强度,在光缆中增加了钢丝。在设置接续盒时,只注意了光缆的熔接,将两段光缆的钢丝,分别固定在接续盒两端的支架上,自然形成一间隙。这样,当任意一段光缆中的丝感应到很高的雷电电压时,就会向另一端钢丝放电,放电过程中产生的巨大火花,使接续盒内光纤断裂,应连通并用导线将其与吊挂光缆的钢绞线连通,可有效地避免光缆遭雷电侵害。

  总之,有线电视系统的防雷是一项综合的技术工程。以目前对于雷电现象客观规律的认识和防护技术水平而言,因地制宜采取防雷措施,防止或减少网络设备损失,做到安全可靠,技术先进,经济合理。可显著降低雷害的频率。只要真正将有线电视网络维护工作做细做实,就可以更好地为精神文明建设服务,同时也提高了有线电视行业的综合效益。
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