浅析广播电视系统防雷及解决方法

孙美芝

随着广播电视设备的迅速发展，防雷问题愈加突出。为了有效的保证广播电视设备系统正常运转，广播电视节目安全播出的目的，必须依据“综合治理，整体防御，多重保护，层层设防”的原则加强广播电视设备的防护工作。

1、安装避雷针防雷击

由于广播电视信号的发射，接收和传输转播设施大多安装在高山、高楼或高架铁塔上，因此遭受直击雷的概率较大通常采用的措施是架设一定高度的避雷针，通过避雷针把闪电吸引到接闪器上，而后把闪电传导入地。把直击雷的能量耗散到地下，从而保护了地上的建筑物。

由于避雷针的缺陷，因此，对于受避雷针保护的各种发射、接收天线及建筑物内的各种设备，必须安装相应的电子避雷器，尽量减小地网地阻，楼顶上的各种管道、金属缆线外皮、广告牌等必须用够粗的导线连接，焊上并与避雷带焊接好，建筑物应装设均压环，环向垂直距离不应大于12m，所有引下线、进出建筑物的架空金属管道、建筑物的金属结构、设备等均应连到环上，尽量减少由于避雷针引雷时产生的二次感应雷击对广播电视设备造成的损坏。

2、利用高低通滤波器组合网络解决天馈线路的防雷问题

户用天线、共用天线、电视接收卫星地球站、电视发射机等，由于对收发信号的需求特点，天馈系统大多安装在高楼顶或高架铁塔上，电子设备由天馈系统引入得雷击几率很大。传统的“空气隙” “气放管”“氧化锌压敏电阻”及由他们组合而成的避雷器，可以对天馈线路防雷起到一定作用，但在工作频带，响应时间，承受功率方面呈现局限性。由于雷电流冲击波的主要能量分布在40kHz以下频域，而广播电视信号能量分布在几百千赫以上频域，应采用集中或分布参数元件构成高低通滤波器组合网络将雷电冲击波和有用信号截然分开，解决宽频带、大功率、低损耗、快速响应，长期困扰光电天馈防雷难题。

3、采用雷电多级分流、入地，解决电源线路的防雷问题

由于雷电能量主要集中在小于40kHz的低频段，供电50kHz的工频线路，最容易和工频附近的最大能量谐波分量发生耦合谐波，加上交流电网大而面广，雷电波比较容易从电源线路途经破坏电子电器设备。一般做法是在电源变压器次级，机房配电柜，设备配电盘，设备电源进线处并联1—3级三相、单相电源避雷器，进行雷电多级分流、入地。当雷电波沿电源线侵入时，避雷器的电阻瞬间降至和很低，近于短路状态，雷电流就由此处分流入地，这类似于堵截了雷电的入侵通道。类点过后，瞬间恢复，对地断路，丝毫不影响正常供电。

4、通过加强对电缆的屏蔽来解决信号线路的雷击问题

当今电子技术正向高频率、高速度、高可靠性、超小型化、网络化和智能化方向发展，电磁干扰对这些设备和系统的影响也就越来越突出，特别是雷电电磁干扰的发生与传输对于广电微电子接受、传输设备造成的失效与损坏事故日益增长。广电系统中，天线放大器、应用电视、电视摄像机、传真机、电视接收机、计算机、电话等，往往使用同轴电缆，带状电缆等金属信息传输线，及时埋地传输电缆也常出现雷击故障。当雷电电磁脉冲干扰发生时，由于导体在交变电磁场中他的感抗ωL0和容抗ωC0都很大，所以会产生很大的电位差，而雷电电磁波在电缆表面传播时会形成驻波，对使用中的设备会形成强烈干扰，并往往通过接口处形成过电压损坏设备。

一般采取的办法是加强对电缆的屏蔽，电缆外金属皮进行良好的接地，及通过串联信号电子避雷器进行，信息与雷电通道分离，在设备入口处截断雷电侵入波。由于计算机的运行电压是较低的，通常为5—12v，因此数据处理设备的个单元之间以外产生的电位差必须非常的小，除了在接口端需要安装信号避雷器对信号通道进行过电压保护外，其高頻信号接地的接地线长短需引起注意，在受到谐振和驻波影响时，若出于接近谐振频率，导体呈现出极高的感抗，在数据处理设备的两个单元之间无法提供有效的等凋萎作用，当导体的长度等于谐波波长的1/4或该1/4波长的奇数倍时，该导体两端之间呈现开路状态。因此高频接地线的长度必须以不会产生驻波为条件。

5、利用接地网和共用接地系统解决地电位反击现象

由于避雷针引雷入地也会在接地体处产生大于1kv以上的冲击过电压，而土壤的冲击击穿场强约为200—1000kv/m，平均值为600kv/m，因此在接地体3m以内的土壤会产生大的新冲击电流。更远处则会由于土壤中的暗流及各种地下管道、导体的传导诸多原因，会受到不同程度的波及。

在雷击中，闪电击中室外避雷针（发射塔）这是正常的，可是室内的发射机及其他设备造成了损坏，闪电电流使避雷针的接地体产生瞬间的高电压，于是对附近发射设备等的公共接地极放电，把闪电的瞬时的高压引向发射机，这种现象称地点为反击。为了防止地电位反击，目前较一致的看法是，一是防雷地、工作地、保护地等地系统连接成一个接地网形成等电位。有些地方，如微波站、中波发射台、电视发射台的机房与发射台各有接地装置，也要做等电位连接，变为一个整体，从而使地电位在闪电入地时，大家共同升高，避免反击。但是这样统一的接地，对发射机及其他微电子设备而言，在平常无闪电时，会产生地波干扰，要同时解决反击和干扰二个问题，可以单独设置防干扰工作。在工作地与其他接地之间安设一个低压隔离避雷器，当两地间电位差超过保护值时，瞬间接通，接成等地电位，待二地电位差低于保护值时，二地间又恢复隔离状态。二是机房的各种地线间及地线与大楼结构的主钢筋之间，必须进行有效的连接，即全部采用共用接地系统，当雷电引起地电位高压反击时，整个大楼及机房呈现系统等电位，防雷系统呈现工作状态，保证网络系统的安全。

雷电随机性大，形成机理复杂，表现形式多样，因此，目前防雷技术水平局限在任何单一的防雷器件都无法保证某一特定空间所有保护对象的防雷安全，随着科学技术的进步，对雷电机理的进一步认识，防止和减少雷电灾害的方法将日臻完善。

（作者单位：山东省单县广播电视台）