广播电视设备雷电波侵害分析与防护简析龙文平

龙文平

（湖南省湘西自治州七六零二台湖南湘西416000）

摘要：目前，广播电视技术全面数字化已迫在眉睫，设备更新加速，形式日新月异。小型智能化是当今电子技术的发展方向之一，弱电设备使用更加广泛，设备的雷电防护问题解决刻不容缓。雷电产生的雷电波干优，同样不可轻视，侵害主要途径有：电源线路、信号线路、天馈系统、接地端。笔者从工作中总结了一些经验，分析广播电视设备的雷电侵害机理，并提出经过实践的防护对策，供同行指正。

关键词：雷电防护广播电视设备地电位反击

雷电是联合国公布的10项最严重的自然危害之一，广播电视发射台是广播电视无线覆盖的最后一个环节，其地理位置大多处于城市的制高点，在每年的雷雨季节，极易受到雷电攻击，对安全播出是一大隐患。雷击有直接雷击、感应雷击两种。直接雷击是雷电直接击中电力系统的部件，注入很大的脉冲电流。直接雷击是最严重的自然事故，尤其是雷击直接击中正在工作的设备时，设备电压将上升到几十万伏特。雷电电流在电力线上传输的距离可达一公里或者更远，在雷击点附近的峰值电流可达100kA或以上，在用户进线口处低压线路的相线电流可达到5kA到10kA，其损害程度可想而知。感应雷击是雷电放电击中用电设备附近的大地，在设备上感应中等程度的电流和电压，此感应电压经过输电导线、电缆等冲击设备原件。由于大量雷云电荷聚集于电路上，电路原件阻抗特性产生的压降使侵入点出现高电位，如果这个高电位不能及时接地引出大量异性电荷，雷云电荷无法快速中和，就会造成原件耐压越限损毁或者击穿。

对于雷击损害，实用的防范方法就是铺设避雷地网和设置强效吸收地井，把雷电的强电流直接入地泄放。或者安装浪涌保护器，以及在电源线的相线之间安装压敏限幅元件，采用吸波器件将浪涌尖峰电压吸收掉，还可以在电源与负载间串入超隔离变压器，隔绝高频尖峰干扰。对于这些显性损害，处理的办法只要实施到位，效果还是不错的。但雷电波的干扰，同样不能轻视。

无论是直接雷击还是感应雷击，都会产生雷电波，雷电波就是无规则非定向传播的高电位冲击波。雷电波侵入电路后，会干扰广播系统信号，对电源终端系统造成不同程度的影响或损坏，而雷电波也往往是基层广播台站容易疏忽的问题。下面总结一下主要侵害途径和相应的防护办法：

1电源线路

雷电电波频率绝大部分属低频波，一般小于40KHZ。广电设备的工频线路为50KHZ，由于频率接近，故而易受雷电冲击导致设备损坏。处理的方法是，可将三相或单相电源避雷器并联到电源进线、变压器初次级、配电盘、配电柜等处，对雷电进行直接分流和入地。当雷电波沿电源线侵入时，避雷器的电阻瞬间降至最低，近于短路状态。雷电过后，阴值瞬间恢复，对地开路，丝毫不影响正常供电。

2信号线路

广电系统的天线放大器等电子设备往往会使用同轴电缆作为信号传输线，受到雷电侵害的可能性极大。电缆传导具有较大的感抗和容抗，在雷电波发生时，会产生较大的电位差，产生的驻波，会对电子设备造成不同程度的干扰。解决措施是强化电缆屏蔽，确保电缆外层的屏蔽层良好接地，有条件的可以在电缆和发射设备之间串接信号避雷器，分隔信息通道与雷电通道，截断电缆输送端雷电的侵入。同时注意高频接地长度要控制好，确保不产生高反射驻波，以免高反射形成的高感抗转变成热量，影响设备的正常工作，甚至造成设备过载损坏。发射设备的信号处理系统工作电压低，通常为5~24V左右，稍强的电流都会对其工作稳定性形成很大的冲击，导致设备信息处理混乱，可以视情况在信号通道接口安装信号避雷器。

3天馈系统

为满足信号的接收和发射需求，广播电视天馈系统的安装位置一般选在高地势区域和高架铁塔上，因而引入雷电的可能性很大。除了高层设施或者高架铁塔必须做好避雷地网进行有效防雷，还可以串接天馈防雷器在天线和设备间，将雷电感应电流引入大地，从而达到保护作用。天馈系统防雷器主要分为直通型、限压型、开关型三种。雷电电波主要能量集中于40KHZ以下，而广播电视信号能量集中在几百千赫以上，可以构建一套滤波器组合网，用以分开雷电冲击波和有用信号，彻底解决广播电视系统防雷的宽频带、大功率、快速响应等问题。另外还可以在天线上安装类似于放电球之类的防雷设备，放电球一般位于绝缘体基面上，并由一对坚固的中空放电器组成，适用任何天气和任何环境。更好的设施是在天线、天线调谐器以及发射台楼宇都加装低电感接地条，把这些接地条全部有效的接入室外避雷地网，且经常测试，保证室外避雷地网的对电阻常年低于4欧姆以下。

4地电位反击

雷电就是一种极强的脉冲电流，当其进入地表时会生成大于1KV以上的高电压，形成坏破极强的浪涌电流。雷击出现时，附近若有电子设备公共接地端，必然使公共接地端处于低电位，形成反放电效果，这些瞬时高压很容易被引入工作设备，这就是地电位反击。这种浪涌电流危害极大，轻则干扰电子处理的工作程序，重则直接把工作原件大面积烧毁。一般情况下，为排除地波对信号的干扰，可以将广播电视设备的工作地、电源地、外壳保护地、信号地进行有序分开，保证工作设备获得纯电位。但是在雷电过于频繁的区域，为避免地电位反击现象的发生，可以在做了反向安全隔离的措施下，将工作地、防雷地、保护地等接地系统连接成一个地网，形成接地设备之间的等电位。接地电位遭遇雷电入地时，各点电位会同步升高，泄放速度也相应加快，从而避免和减轻地电位反击的情况。当然，有利就有弊，统一接地最大的益处就是可以有效防范强势雷电波，在无雷击情况下，地波干扰就避免不了，甚至会对微电流原件造成工作影响和损坏。

结束语：随着广播电视事业的蓬勃发展，数字化是现代广电科技发展的必然趋势，弱电设备的使用也会愈加广泛。而弱电设备的使用，最大的弊端就是防雷电和防浪涌的性能低。笔者从雷电侵入广电设备的方式进行了原理分析，总结了一些解决措施，希望能对广播电视发射台站的安全播出有所帮助。

参考文献：

[1]方德葵.《卫星数字传输与微波技术》.中国广播电视出版社,2009

[2]达新宇,孟涛.《现代通信新技术》.西安电子科技大学出版社,2003