中心議題：
- 雷電是怎樣形成的
- 雷電的種類及其危害
- 雷電是如何引入CATV系統(tǒng)的
- CATV系統(tǒng)防雷的要點(diǎn)及措施
解決方案：
- 天線的防雷接地
- 前端設(shè)備的防雷接地
- 干線系統(tǒng)的防雷接地
雷電災(zāi)害屬于發(fā)生頻率高，破壞大的自然災(zāi)害。供電和通信系統(tǒng)的雷擊尤其慘重。國(guó)內(nèi)外時(shí)有報(bào)導(dǎo)，電廠、電網(wǎng)、通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)因被雷擊而癱瘓，經(jīng)濟(jì)損失成千上萬(wàn)，甚至死傷人命。由于人們總抱有僥幸心理，而且大的直擊雷屬于不可抗拒的災(zāi)害，致使防雷工作長(zhǎng)期不受重視；其實(shí)采取好的防雷設(shè)施，可以大大減少雷災(zāi)損害。本文從雷電的產(chǎn)生機(jī)理以及雷電對(duì)CATV系統(tǒng)的破壞性闡述雷電，以期讀者對(duì)雷擊有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而加強(qiáng)并改進(jìn)CATV系統(tǒng)防雷的措施?！ ?br />
一、雷電是怎樣形成的
雷電是大氣中的放電現(xiàn)象，多形成在積雨云中，積雨云隨著溫度和氣流的變化會(huì)下停地運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中摩擦生電，就形成了帶電荷的云層，某些云層帶有正電荷，另一些云層帶有負(fù)電荷。另外，由于靜電感應(yīng)常使云層下面的建筑物、樹(shù)木等帶有異性電荷。隨著電荷的積累，雷云的電壓逐漸升高，當(dāng)帶有不同電荷的雷云與大地凸出物相互接近到一定溫度時(shí)，其間的電場(chǎng)超過(guò)25~30kv/cm,將發(fā)生激烈的放電，同時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光。由于放電時(shí)溫度高達(dá)2000℃，空氣受熱急劇膨脹，隨之發(fā)生爆炸的轟鳴聲，這就是閃電與雷鳴。雷電的大小和多少以及活動(dòng)情況，與各個(gè)地區(qū)的地形、氣象條件及所處的緯度有關(guān)。一般山地雷電比平原多，沿海地區(qū)比大陸腹地要多，建筑越高，遭雷擊的機(jī)會(huì)就越多?！ ?br />
二、雷電的種類及其危害
雷電主要有兩種："直擊雷"和"感應(yīng)雷".直擊雷只有雷擊率的10%左右，危害范圍一般較小，可使用避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)來(lái)防避，危害大得多的"感應(yīng)雷"占雷擊率近90%,危害范圍甚廣，CATV系統(tǒng)的電子設(shè)備受雷擊損環(huán)，主要是感應(yīng)雷造成的。直擊雷是帶電云層和大地之間放電造成的，在形成雷云的過(guò)程中某些云積累起正電荷的靂云接近到一定程度時(shí)，發(fā)生訊猛的放電。出現(xiàn)耀眼的閃光。當(dāng)雷云很低，周圍又沒(méi)有異性電荷的雷云時(shí)，就會(huì)在地面或者建筑物上感應(yīng)出異性電荷，形成帶電云層向地面或者建筑物放電；放電電流可達(dá)到幾十甚至幾百千安，放電時(shí)間為50-100? S,這種放電就是直擊雷，直擊雷對(duì)建筑物和人、畜安全危害甚大。安裝于避雷針后， CATV系統(tǒng)的電子設(shè)備即使在其保護(hù)范圍之內(nèi)，仍然可能遭雷擊而受損，大多數(shù)都是燒保險(xiǎn)絲、電源變壓器。整流元件，三端穩(wěn)壓器，嚴(yán)重的還可能損壞集成電路等元件，這說(shuō)明雷擊不是從天線引人的，而是從電源線引入的，可見(jiàn)避雷針雖保護(hù)了建筑物，卻保護(hù)不了置于其內(nèi)的CATV電子設(shè)備，這是感應(yīng)雷造成的?！ ?br />
感應(yīng)雷電靜電感應(yīng)和雷電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)兩種原因所引起的，當(dāng)帶電的云層（雷云）靠近輸電線路時(shí)，會(huì)在它們上面感應(yīng)出異性電荷，這些異性電荷被雷云電荷束縛著。當(dāng)雷云對(duì)附近的目標(biāo)或接閃器（避雷針是最早、最常用的接閃器）放電時(shí)，其電荷迅速中和，而輸電線路上束縛的電荷便為自由電荷，形成局部感應(yīng)高電位。這種感應(yīng)高電位發(fā)生在低壓架空線路時(shí)亦可達(dá)100KV;在電信線路上可達(dá)40-60KV.而且它可以沿著線路傳入電子設(shè)備造成損害。雷擊后巨大的雷電流在周圍空間產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，由于電磁感應(yīng)使附近設(shè)備感應(yīng)出高電壓，從而使設(shè)備損壞?！ ?br />
三、雷電是如何引入CATV系統(tǒng)的
雷電引入CATV系統(tǒng)主要是從避雷針、天線及引下電纜、架空電纜幾方面引入，首先，由于避雷針尖端具有很小的曲率半徑，雷云逼近時(shí)，尖端電荷集中使周圍電場(chǎng)形成電離區(qū)，當(dāng)與雷電會(huì)合時(shí)，首先是避雷針接閃。其次，盡管避雷針一般都高于天線，但有時(shí)因高度不夠，保護(hù)角不大，使天線和連接的同軸電纜外導(dǎo)體上感應(yīng)出高電壓，若外導(dǎo)體未接地或者接地不當(dāng)，其芯線又被屏蔽，就會(huì)使電纜內(nèi)外導(dǎo)體間呈現(xiàn)高電壓，損壞設(shè)備及電視機(jī)。另外，當(dāng)CATV系統(tǒng)附近發(fā)生雷擊時(shí)，由于強(qiáng)電磁場(chǎng)會(huì)對(duì)暴露在外的架空電纜發(fā)生作用，使電纜內(nèi)外導(dǎo)體間呈現(xiàn)高電壓，損壞設(shè)備及電視機(jī)?！ ?br />
四、CATV系統(tǒng)防雷的要點(diǎn)及措施
對(duì)于系統(tǒng)的防雷最有利的措施是系統(tǒng)有良好的接地，良好接地不僅能及早的泄掉感應(yīng)雷產(chǎn)生的電壓，同時(shí)也可泄掉由于設(shè)備漏電而產(chǎn)生的對(duì)地電壓，達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人身安全的目的，具體的系統(tǒng)防雷也是從接地開(kāi)始的。與此同時(shí)，在需要的地方按裝避雷外、避雷器，但是選用器材的抗雷擊性能也不忽視，在選用器材時(shí)，考查器材的抗雷擊性能也是重要的一環(huán)。目前，我國(guó)大量生產(chǎn)和使用避雷器，有以電工碳化硅閥片為基本元件的各種閥式避雷器；有以氧化鋅閥片為基本元件的氧化鋅避雷器，氧化鋅避雷器較之閥式避雷器具有動(dòng)作迅速、通流容量大、殘壓低、無(wú)續(xù)流、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
1、天線的防雷接地。有線電視的接收天線和豎桿一般架設(shè)在建筑物的頂端，應(yīng)把所有的接收天線，包括衛(wèi)星接收天線的接地焊在一起，接天線的豎桿（架）上應(yīng)裝設(shè)避雷針，避雷針的高度應(yīng)能滿足對(duì)天線設(shè)施的保護(hù)。
安裝獨(dú)立的避雷針時(shí)，由于單根避雷針的保護(hù)范圍呈帳篷狀，邊界線呈雙曲線，所以避雷針高于天線頂端的長(zhǎng)度應(yīng)大于天線的最大尺寸，避雷針與天線之間的最小水平間距應(yīng)大于3M.建筑物已有防雷接地系統(tǒng)時(shí)避雷針和天線豎桿的接地應(yīng)與建筑物的防雷接地系統(tǒng)共地連接。無(wú)論是新的接地線還是原建筑的接地線，接地電阻都應(yīng)小于4歐姆?！ ?br />
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2、前端設(shè)備的防雷接地。如果在前端附近發(fā)生雷擊，則會(huì)在機(jī)房?jī)?nèi)的金屬機(jī)箱和外殼上感應(yīng)出高電壓，危及設(shè)備及人身安全。前端設(shè)備的電源漏電也會(huì)危及人員的安全，因此，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的所有設(shè)備，輸入、輸出電纜的屏蔽層，金屬管道等都需要接地，不能與天線的接地接在一起，設(shè)備接地與房屋避雷針接地及交流供電系統(tǒng)的接地應(yīng)在總接地處連接在一起。系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備接地裝置和埋地金屬管道應(yīng)與防雷接地裝置相連，不相連時(shí)兩者的距離應(yīng)大于3米，機(jī)房?jī)?nèi)接地母線表面應(yīng)完整，絕緣線的老化層不應(yīng)有老化龜裂現(xiàn)象。一些前端設(shè)備如調(diào)制器，接收機(jī)等沒(méi)有過(guò)壓保護(hù)，而只有過(guò)流保護(hù)，一旦有雷擊往往會(huì)出現(xiàn)電源燒壞而保險(xiǎn)不斷的情況，針對(duì)此種情況應(yīng)在總電源處加裝避雷器，以更好的保護(hù)前端設(shè)備?！ ?br />
3、干線系統(tǒng)的防雷接地。敷設(shè)于空曠地區(qū)的地下電纜，當(dāng)所在地區(qū)年雷雨天數(shù)大于20天及土壤電阻率大于100歐姆時(shí)，電纜的屏蔽層或金屬護(hù)套應(yīng)每隔2KM左右接地一次。以防止感應(yīng)電的影響。架空電纜的屏蔽層及金屬護(hù)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(hù)套，屏蔽層及鋼絞線應(yīng)與線桿拉線共用接地裝置。另外就是不可忽視的光纜防雷，因?yàn)楣饫|在制造過(guò)程中，為了增加光纜的抗拉強(qiáng)度，在光纜中增加了鋼絲。在設(shè)置接續(xù)盒時(shí)，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(xù)盒兩端的支架上，自然形成一間隙。這樣，當(dāng)任意一段光纜中的鋼絲感應(yīng)了很高的雷電電壓時(shí)，就會(huì)向另一端鋼絲放電，放電過(guò)程中產(chǎn)生的巨大火花，使接續(xù)盒內(nèi)光纖斷裂損壞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在光纜的施工過(guò)程中，應(yīng)注意將接續(xù)盒內(nèi)的光纜鋼絲端頭用導(dǎo)線連通，并用導(dǎo)線將其與吊掛光纜的鋼絞線連通，可有效地避免光纜遭雷電侵害?！ ?br />
4、分配系統(tǒng)的防雷接地。電纜進(jìn)入建筑物時(shí)，在靠近建筑物的地方，應(yīng)將電纜的外導(dǎo)電屏蔽層接地，架空電纜直接引入時(shí)，在入戶處應(yīng)增設(shè)避雷器，并將電纜外導(dǎo)體接到電氣設(shè)備的接地裝置上，電纜直接埋地引入時(shí)，應(yīng)在入戶端將電纜金屬外皮與接地裝置相連。不要直接在兩建筑物屋頂之間敷設(shè)電纜，可將電纜沿墻降至防雷保護(hù)區(qū)以內(nèi)，但不得防礙車輛的通行，鋼線應(yīng)作接地處理。CATV系統(tǒng)中的同軸電纜屏蔽網(wǎng)和架空支撐電纜用的鍍鋅鐵線都有良好的接地。系統(tǒng)中設(shè)備的輸入輸出端應(yīng)有放電保護(hù)器，220V供電的放大器的電源端應(yīng)有過(guò)壓保護(hù)裝置，或者盡量將系統(tǒng)中220V供電的放大器改成主路60V集中供電，以保證有線網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)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?！ ?br />
總之，在整個(gè)CATV系統(tǒng)接地時(shí)，一定注意接地電阻的最小化，接地電阻越大防雷效果就越差，應(yīng)盡量的減小接地電阻，控制在4歐姆以下為最好。有線電視系統(tǒng)的防雷是一項(xiàng)綜合的技術(shù)工程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了漏洞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的防雷效果。在做系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)時(shí)一定要本著科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，切實(shí)做好系統(tǒng)的防護(hù)設(shè)計(jì)。
