宋榮瓊
(貴陽(yáng)市花溪區(qū)新聞信息中心 貴州 貴陽(yáng) 550025)
隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展,廣電系統(tǒng)播控系統(tǒng)大量采用了大規(guī)模集成電路,它們對(duì)電網(wǎng)電壓的質(zhì)量要求較高,對(duì)浪涌電壓承受能力較弱,極易遭受雷擊,且雷擊后受損程度很高,給國(guó)家和人民造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。所以,對(duì)防雷保護(hù)問(wèn)題需要特別重視,因此成為雷電浪涌電壓侵入的薄弱環(huán)節(jié),防雷保護(hù)問(wèn)題日益成為我們迫切需要解決的課題。
雷電在放電過(guò)程中,產(chǎn)生電磁感應(yīng)過(guò)電電壓(雷電浪涌)。它不但對(duì)建筑物,架空線路,而且對(duì)播控系統(tǒng)、衛(wèi)星接收站及CATV系統(tǒng)等電子設(shè)備都會(huì)造成一定的損害。
雷電的危害極大,在整個(gè)雷區(qū)空間范圍內(nèi),侵襲建筑物或各種電器設(shè)施防不勝防。尤其我中心地處雷區(qū),防雷保護(hù)問(wèn)題成為維護(hù)工作的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。為此,必須增強(qiáng)防雷意識(shí),把防雷保護(hù)工作視為一項(xiàng)系統(tǒng)工程,其設(shè)防技術(shù)應(yīng)采取全方位、多層次、分類設(shè)防、綜合治理的原則,把防雷保護(hù)問(wèn)題作為貫徹執(zhí)行廣電總局提出的“不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)、又安全”的維護(hù)總綱領(lǐng)的重要組成部分。
在雷雨季節(jié),雷電頻繁,雷電是一種大氣中帶有大量電荷的雷云放電的結(jié)果。大氣中飽和的水蒸氣在強(qiáng)烈的氣流作用下,不斷分裂而形成雷云。雷云中電荷的分布是不均勻的,當(dāng)云層對(duì)地的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到約27kV/cm時(shí),就會(huì)造成空氣絕緣層被擊穿,雷云對(duì)大地便發(fā)生先導(dǎo)放電。先導(dǎo)放電的路徑達(dá)到大地時(shí),大地和雷云產(chǎn)生強(qiáng)烈的碰撞(又稱主放電),出現(xiàn)強(qiáng)大的雷電流(可達(dá)數(shù)萬(wàn)到數(shù)十萬(wàn)安培),放電時(shí)溫度近二千度。同時(shí)出現(xiàn)閃光和巨響,即所謂的雷電。
3.1 直擊雷:直擊雷的放電時(shí)間很短、約在數(shù)微秒內(nèi),但放電能量非常大。雷擊點(diǎn)低,對(duì)地面設(shè)備的破壞力很大,雷擊率約占10%。
3.2 感應(yīng)雷:感應(yīng)雷是雷電放電過(guò)程中,在雷擊點(diǎn)附近的導(dǎo)體上或線路上,將會(huì)產(chǎn)生很大的靜電感應(yīng)電壓,而形成的瞬間沖擊過(guò)電壓。它主要透過(guò)電阻性或電感性兩種方式而耦合到電子設(shè)備的電源線,控制信號(hào)線上,最終導(dǎo)致耐低壓的元器件損壞。有資料表明,以雷擊中心2.5公里為半徑的范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過(guò)電電壓,損壞線路中的電子設(shè)備。感應(yīng)雷約占雷擊率的90%,危害范圍甚廣,是防雷保護(hù)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
3.3 球形雷:球形雷很少見(jiàn),雷擊發(fā)生的概率甚小,無(wú)固定地點(diǎn)和形式,避雷設(shè)備對(duì)它起作用甚小。占雷擊率不足1%。
所謂防雷保護(hù),一般是指防直擊雷和感應(yīng)雷,對(duì)于廣電播控系統(tǒng)設(shè)備高可靠的需求,如何防止電網(wǎng)雷電浪涌和干擾信號(hào)及比較嚴(yán)重的三次諧波?為避免諧波、雷擊及浪涌由高壓電力傳輸線路進(jìn)入低壓電力系統(tǒng)造成機(jī)房播控系統(tǒng)設(shè)備的損壞,根據(jù)我中心的實(shí)際情況和廣電設(shè)備的特殊要求,與上海諧穩(wěn)電源設(shè)備有限公司對(duì)電源防雷問(wèn)題聯(lián)合設(shè)計(jì)了廣電機(jī)房電源專用防雷1:1隔離凈化變壓器防雷保護(hù)方案,其防雷保護(hù)原理圖如圖1所示。
圖1 防雷隔離凈化變壓器原理圖
該隔離凈化變壓器的輸入端與高壓變壓器輸出端相連,輸出端與低壓配電柜相連。隔離凈化變壓器的輸入線圈與輸出線圈之間實(shí)施3重屏蔽,增加絕緣強(qiáng)度和有效磁飽和的一種特殊變壓器。由于該隔離凈化變壓器采用了特殊繞法和具有屏蔽的效果,基本上可保證從輸入端入侵的雷擊浪涌電壓不會(huì)傳導(dǎo)至輸出端。這種防雷裝置與輸入輸出側(cè)的保安單元(SPD)相組合,可以把入侵的雷擊浪涌衰減到-60DB以下,雷擊能量衰減到十萬(wàn)分之一。
4.1 針對(duì)電網(wǎng)感應(yīng)雷擊嚴(yán)重情況下,隔離凈化變壓器設(shè)計(jì)了三相共、差、模電源防雷抗干擾電路,更合理地把火線對(duì)地線,火線對(duì)零線,零線對(duì)地線進(jìn)行全面地過(guò)電壓保護(hù)和有效地抑制電網(wǎng)中的尖峰干擾及感應(yīng)雷電流。
4.2 隔離凈化變壓器輸入端和輸出端加裝有針對(duì)性的防雷器,以更好的起到防雷效果。安裝了德國(guó)原裝OBO最大100KA的高性能浪涌保護(hù)器,該高性能浪涌保護(hù)器有一個(gè)特別的壓敏電阻電路,裝置內(nèi)含良好非線性特性的氧化鋅壓敏,即使電路出現(xiàn)高能電涌,設(shè)備也能得到最大程度的保護(hù)。
4.3 隔離凈化變壓器輸入繞組和輸出繞組在電氣上彼此隔離,避免同時(shí)觸及帶電體(或因絕緣損壞而可能帶電的金屬部件)和地所帶來(lái)的危險(xiǎn)。此外隔離變壓器的輸入繞組和輸出繞組之間增加屏蔽層接地,具有抑制各種干擾和抗雷擊的作用。
由于隔離凈化變壓器具有抑制雷擊、諧波和浪涌的作用,我中心運(yùn)用了隔離凈化變壓器后,有效地避免了雷擊及抑制浪涌,瞬間浪涌造成設(shè)備的損壞,同時(shí)抑制了各種干擾和凈化了電源。我們?cè)诟綦x凈化變壓器的機(jī)箱內(nèi),裝有QF1和QF2兩只400A空氣開(kāi)關(guān),可防止因負(fù)載短路造成對(duì)電源的影響,還裝有QN1一把600A雙擲閘刀,可防止因隔離凈化變壓器自身?yè)p壞而設(shè)置的直通裝置等應(yīng)急措施。
總之,廣播電視播控機(jī)房(或電子設(shè)備)的防雷保護(hù)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題,要把防雷保護(hù)作為一項(xiàng)重要的工作來(lái)抓,同時(shí),有關(guān)部門須對(duì)防雷保護(hù)問(wèn)題進(jìn)行規(guī)范,從而使廣播電視設(shè)備盡量能避免遭受雷擊的損害,才能保證廣播電視節(jié)目的安全優(yōu)質(zhì)播出。