文丨徐 晨

雷電是常見(jiàn)的大氣放電現(xiàn)象。云團(tuán)與大地之間放電形成的雷電會(huì)損害電力設(shè)施等。雷擊是指雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓使設(shè)備超過(guò)極限承壓能力而致?lián)p，雷擊有直擊雷、感應(yīng)雷兩種。雷電放電擊中輸電導(dǎo)線、電纜等時(shí)，巨大電流通過(guò)被擊物，由于阻抗上產(chǎn)生的電壓降從而使被擊點(diǎn)出現(xiàn)高電位，此為直擊雷過(guò)電壓。大量雷云電荷聚集于先導(dǎo)通道上，其附近架空輸電導(dǎo)線或未連地電纜會(huì)感應(yīng)出大量異性束縛電荷，雷擊放電時(shí)，雷云電荷自下而上快速中和，束縛電荷失去約束成為自由電荷，以電壓波形式沿電纜高速流動(dòng)并感應(yīng)出高幅值電壓波，此為感應(yīng)雷過(guò)電壓。雷電波是指輸電線遭雷擊或發(fā)生感應(yīng)雷時(shí)產(chǎn)生的沿各個(gè)方向迅速傳播的高電位沖擊波，雷電侵入波無(wú)規(guī)則非定向傳播，干擾廣播系統(tǒng)信號(hào)，對(duì)電源終端系統(tǒng)造成不同程度損壞。分析了雷電產(chǎn)生原因，掌握了其活動(dòng)規(guī)律，不難發(fā)現(xiàn)由于廣播電視系統(tǒng)建筑、設(shè)施、器材等極易遭受雷電損害。電視中心大樓一般高度較高，尖頂塔、天線等是其必帶設(shè)施，相連接則是內(nèi)部的廣電電子設(shè)備，因而極易遭受雷害。

1 電源線路

雷電電波頻率絕大部分屬低頻波，一般小于40千赫茲 。廣電設(shè)備的工頻線路為 50千赫茲，由于頻率接近，故而易受雷電沖擊而使設(shè)備遭受損壞?？蓪⑷嗪蛦蜗嚯娫幢芾灼鞑⒙?lián)到電源進(jìn)線、變壓器初次級(jí)、配電盤(pán)、配電柜等地，對(duì)雷電進(jìn)行分流和入地。當(dāng)雷電波沿電源線侵入時(shí)，避雷器的電阻瞬間降至很低，近于短路狀態(tài)，雷電流就由此處分流入地。雷電過(guò)后，瞬間恢復(fù)，對(duì)地?cái)嗦罚z毫不影響正常供電。

2 信號(hào)線路

高頻高速、高可靠性、小型智能化方向是當(dāng)今電子技術(shù)的發(fā)展方向之一。在廣電系統(tǒng)中的天線放大器等電子設(shè)備中往往會(huì)使用同軸電纜等金屬信號(hào)線，收到雷電侵害的可能性極大。導(dǎo)體具有較大的感抗和容抗，在干擾雷電電磁波發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的電位差，產(chǎn)生的駐波，也會(huì)對(duì)電子設(shè)備造成不同程度的干擾。解決措施是強(qiáng)化電纜屏蔽，確保良好的電纜外皮接地，串聯(lián)信號(hào)電子避雷器，分離信息與雷電通道，截?cái)嘣O(shè)備入口處雷電的侵入。計(jì)算機(jī)工作電壓低，通常為10V左右，對(duì)于數(shù)據(jù)處理設(shè)備各單元間以外的電位差，因而必須很小。一方面為進(jìn)行信號(hào)通道的過(guò)電壓保護(hù)需在接口處安裝信號(hào)避雷器，同時(shí)要注意高頻接地長(zhǎng)度要控制好，確保不產(chǎn)生駐波，駐波的產(chǎn)生會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生高感抗，影響設(shè)備的正常工作，使設(shè)備斷路。

3 天饋系統(tǒng)

天饋系統(tǒng)實(shí)際上就是利用天線向周圍空間輻射電磁波的電子系統(tǒng)。為滿足信號(hào)的接收和發(fā)射需求，天饋系統(tǒng)的安裝位置一般選在多在諸如高樓頂和高架鐵塔上，因而引入雷電的可能性很大。因此需串接天饋防雷器于天線和設(shè)備間，防雷器泄流通路可將雷電感應(yīng)電流引入大地，從而達(dá)到保護(hù)作用。直通型、限壓型、開(kāi)關(guān)型是主要的三種天饋系統(tǒng)防雷器。雷電電流電波主要能量集中于40KHz以下，而廣播電視信號(hào)能量集中在幾百千赫以上，可構(gòu)建高低通濾波器組合網(wǎng)分開(kāi)雷電沖擊波和有用信號(hào)，徹底解決廣播電視系統(tǒng)防雷中寬頻帶、大功率、快速響應(yīng)等問(wèn)題。另外天線上的放電球是關(guān)鍵防雷設(shè)備，一般位于絕緣體基面上，并由一對(duì)堅(jiān)固的中空放電器組成，適用任何天氣的使用環(huán)境。天饋系統(tǒng)防雷電電流的一個(gè)技巧是加環(huán)形成低電感圈以防電流從電纜進(jìn)入發(fā)射室。天線、天線調(diào)諧器以及發(fā)射臺(tái)樓宇需加裝低電感接地條。

4 地電位反擊

雷擊電流為強(qiáng)脈沖電流，當(dāng)其通過(guò)接地系統(tǒng)進(jìn)入地表時(shí)會(huì)所生成大于1KV以上的強(qiáng)電壓，在入地點(diǎn)附近的地表形成強(qiáng)電流，從而會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)的電路造成不同程度的損壞。入地點(diǎn)接地系統(tǒng)附近瞬間所產(chǎn)生的強(qiáng)電壓，從而使電子設(shè)備公共接地極產(chǎn)生放電效果，雷電所產(chǎn)生的瞬間高電壓會(huì)被引入到發(fā)射機(jī)，形成地電位反擊。一般的，為獲得純電位，排除地波對(duì)信號(hào)的干擾，會(huì)將廣播電視系統(tǒng)電子設(shè)備的工作地、電源地、外殼保護(hù)地、信號(hào)地分開(kāi)。但是為避免地電位反擊現(xiàn)象的發(fā)生，可將工作地、防雷地保護(hù)地等地系統(tǒng)連接成一個(gè)地網(wǎng)形成等電位連接。如可以對(duì)微波站、廣播電視發(fā)射臺(tái)機(jī)房與發(fā)射臺(tái)等的接地裝置進(jìn)行等電位連接，地電位遭遇雷電入地時(shí)，電位會(huì)同步升高，從而避免地電位反擊的情況。當(dāng)然，有利就有弊，如此統(tǒng)一接地，在無(wú)雷擊情況下，由于存在地波干擾，同樣會(huì)對(duì)廣電微電子設(shè)備造成不同程度的損壞。

5 小結(jié)

雷電的發(fā)生有較大的隨意性，只要滿足一定條件，就可產(chǎn)生雷電。廣電設(shè)備為便于信號(hào)收發(fā)其天線、接地、線路互聯(lián)等具有地理位置的特殊性，因而遭遇雷電的概率較大。筆者試探討了雷電的形成分類，從電源線路、信號(hào)線路、天饋系統(tǒng)、地電位反擊這四個(gè)雷電侵入廣電設(shè)備的方式進(jìn)行了原理分析，并給出了相應(yīng)解決措施，對(duì)于廣電設(shè)備的防雷有很好的指導(dǎo)意義。

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