淺析有線電視系統的防雷問題
摘要：在有線電視系統中，防雷設計是一項十分重要的工作，也是若干有線電視工作者長期研究的課題。本文首先分析了雷電對有線電視系統的影響，針對雷電的危害，提出了有線電視系統防雷的若干措施。
關鍵詞：雷電；有線電視系統；防雷
一 引言
有線電視系統是將通過光纜接入的有線電視訊號，或由大樓通過衛星天線和一組優質共用天線接收的開路電視系統訊號，經前端處理後，以有線方式將電視訊號分送到電視系統的各終端使用者。在有線電視系統中，防雷設計是一項十分重要的工作，也是若干有線電視工作者長期研究的課題。雷電災害的嚴重性表現在它具有巨大的破壞性上，其特點電壓高，閃電電流幅值大，變化快，放電時間短，閃電電流波形陡度大。雷電的破壞作用在於強大的電流，熾熱的高溫，猛烈的衝擊波，劇變的電磁場以及強烈的電磁輻射等物理效應，給人類社會帶來極大的危害，造成人員傷亡、巨大破壞、起火爆炸、嚴重損失。雷電也常常使有線電視裝置嚴重損壞，在實際工程當中，沒有良好防雷措施的系統一旦遭到雷擊就會遭到嚴重破壞，甚至癱瘓。對於幹線較長的大系統，防雷設計更是刻不容緩的大事。在有線電視系統中，防雷設計是一項十分重要的工作，這裡我們根據自己的工作實踐和學習談談對雷電對有線電視系統的影響以及對雷電的防範舉措。
二 雷電對有線電視系統的影響
對有線電視系統影響的雷擊主要有兩種：“直擊雷”和“感應雷”。直擊雷是帶電雲層和大地之間放電造成的。當雷雲很低，周圍又沒有異性電荷的雷雲時，就會在地面或者建築物上感應出異性電荷，形成帶電雲層向地面或者建築物放電；放電電流可達到幾十甚至幾百千安，放電時間為50～100us，這種放電就是直擊雷。直擊雷對建築物和人、畜安全危害甚大。對於有線電視系統，直擊雷只有雷擊率的10％左右，儘管破壞力大，但危害範圍一般較小，可使用避雷針、避雷線和避雷網來防避。安裝了避雷針後，有線電視系統的電子裝置即使在其保護範圍之內，仍然可能遭雷擊而受損，大多數都是燒保險絲、電源變壓器、整流元件、三端穩壓器，嚴重的還可能損壞積體電路等元件。這說明雷擊不是從天線引入的，而是從電源線引入的，可見避雷針雖保護了建築物，卻保護不了置於其內的有線電視電子裝置，這是感應雷造成的。感應雷電分為靜電感應和雷電流產生的電磁感應兩種原因所引起。靜電感應是當帶電的雲層***雷雲***靠近輸電線路時，會在它們上面感應出異性電荷，這些異性電荷被雷雲電荷束縛著，當雷雲對附近的目標或接閃器***避雷針是最早、最常用的接閃器***放電時，其電荷迅速中和，而輸電線路上束縛的電荷便為自由電荷，形成區域性感應高電位。這種感應高電位發生在低壓架空線路時亦可達100KV，在有線電視線路上可達40～60KV，而且它可以沿著線路傳人電子裝置，造成損害。電磁感應是雷擊後巨大的雷電流在周圍空間產生交變磁場，由於電磁感應使附近裝置感應出高電壓，從而使裝置損壞。“感應雷”佔雷擊率近90％，危害範圍甚廣，有線電視系統的電子裝置受雷擊損壞，主要是感應雷造成的。
三 有線電視系統防雷的措施
1 天線的防雷接地。有線電視的接收天線和豎杆一般架設在建築物的頂端，應把所有的接收天線，包括衛星接收天線的接地焊在一起，接天線的豎杆***架***上應裝設避雷針，避雷針的高度應能滿足對天線設施的保護。安裝獨立的避雷針時，由於單根避雷針的保護範圍呈帳篷狀，邊界線呈雙曲線，所以避雷針高於天線頂端的長度應大於天線的最大尺寸，避雷針與天線之間的最小水平間距應大於3m。建築物已有防雷接地系統時避雷針和天線豎杆的接地應與建築物的防雷接地系統共地連線。無論是新的接地線還是原建築的接地線，接地電阻都應小於4。
2 前端裝置的防雷接地。當在前端附近發生雷擊時，會在機房內的金屬機箱和外殼上感應出高電壓，危及裝置和人身安全。前端裝置的電源漏電也會危及人員的安全，因此，對機房內的所有裝置，輸入輸出電纜的遮蔽層、金屬管道等都需要接地，不能與天線的接地連線在一起，裝置接地與房屋避雷針接地及交流供電系統的接地應在總接地處連線在一起。系統內的電氣裝置接地裝置和埋地金屬管道應與防雷接地裝置相連，不相連時兩者的距離應大於3m，機房內接地母線表面應完整，絕緣線的老化層不應有老化龜裂現象。一般前端裝置，如調製器、接收機、光發射機等沒有過壓保護，而只有過流保護，一旦有雷擊往往會出現電源燒壞而保險不斷的情況，針對此種情況應在總電源處加裝避雷器，以更好地保護前端裝置。
3 幹線系統的防雷接地。敷設於空曠地區的地下電纜，當所在地區年雷雨天數大幹20d及土壤電阻率大幹100時，電纜的遮蔽層或金屬保護套應每隔2km左右接地一次，以防止感應電的影響。架空電纜的遮蔽層及金屬保護套。鋼絞線每隔250m左右接地一次，在電纜分線箱處的架空電纜金屬護套，遮蔽層及鋼絞線應與線杆拉線共用接地裝置。另外就是不可忽視的光纜防雷，因為光纜在製造過程中，為了增加光纜的抗拉強度，在光纜中增加了鋼絲。在設定接續盒時，只注意了光纜的熔接。使用通常方法，將兩段光纜的鋼絲，分別固定在接續盒兩端的支架上，自然形成一間隙。這樣，當任意一段光纜中的鋼絲感應了很高的雷電電壓時，就會向另一端鋼絲放電，放電過程中產生的巨大火花，使接續盒內光纖斷裂損壞。為防止這種現象發生，在光纜的施工過程中，應注意將接續盒內的光纜鋼絲端頭用導線連通，可有效避免光纜遭雷電侵害。
4 分配系統的防雷接地。有線電視電纜進入建築時，在靠近建築物的地方應將電纜的外導電遮蔽層接地，架空電纜直接引入時，在入戶處應增設避雷器，並將電纜外導體接到電器裝置的接地裝置上，不要直接在兩建築物屋頂之間敷設電纜，可將電纜沿牆降至防雷保護區以內，但不得妨礙車輛的通行，鋼線應作接地處理。有線電視系統中的同軸電纜遮蔽網和架空支撐電纜用的鍍鋅鐵線都有良好的接地。系統中裝置的輸入輸出端應有放電保護器，220V供電的放大器的電源端應有過壓保護裝置，或者儘量將系統中220V供電的放大器改為60V集中供電，以保證有線網路的獨立性和自給性，以減少雷電直接竄入的可能，這是防止雷電形成的首要措施。
以目前人類對雷電認識和對防雷、避雷的研究，有線電視系統的防雷、避雷是可以做得很好的。但有線電視是一個涉及區域很大、線路很長、裝置很多的大系統，要在系統所有的器件和線路上都裝上可靠的避雷裝置，財力上是不允許的。我們需要的是因地制宜地根據系統各個環節所在的環境和所需的防雷等級，不斷探索出適合當地特點的，可靠、經濟、方便、高效的防雷措施。