广播电视机房设备防雷措施探讨

徐慧仙

摘要目前广播电视机房运行可靠性、稳定性、安全性是广播电视行业健康发展必然要求，在我国广播电视设备都是大功率设备，因而遭到雷电侵袭的概率很高，设备受雷击后受损程度很大，给国家造成巨大经济损失，因此防雷工作是摆在广大电视技术人员面前的一道现实的课题，本文就此问题进行深入的探讨，在日常工作中如何做好广播电视机房设备的防雷措施，从而保证广播电视机房设备正常运

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关键词广播电视机房电源防雷接地防雷

一、山区广播电视机房存在的隐患及安全播出的重要意义

近年来，广播电视行业机房以及环境建设都取得了很大的成绩，但是从专业的角度来讲，还是有很多可以进行优化和改善的地方。特别是在当前广播电视行业数字化、产业化转型的关键时期，广播电视行业新的技术模式和业务模式对于系统的稳定运行和安全保障提出了更高要求，同样使得一切业务和应用的基础一广播电视机房正常运转提出新的挑战。我台处于浙西山区，雷雨季节较长，在雷季如何做好广播电视机房防雷工作，确保机房安全运行显得尤其重要，因此防雷历来是电视技术人员感到棘手和需要不断研究探讨的问题。

雷电是一种携带巨大能量的自然现象。云层形成过程中，在大气电场以及温差起电效应等作用下，正负电荷在云层不同部位积聚，当达到一定程度，云与云、云与地之间发生放电，产生雷电现象。人类至今不但不能利用雷电的能量，还经常遭到雷电的危害。雷电主要有直击雷和感应雷两种。直击雷是带电雷云和大地之间放电造成的。当带电雷云层很低，周围又没有异性电荷的云层时，就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷，当电位差大到一定程度时，发生击穿空气向地面或建筑物直接放电，形成直击雷。直击雷放电电流可高达数十万安培，放电过程极为短暂，约为50—100Lls。感应雷的形成原因有两种，由于带电雷云的先导作用，雷云附近的导体或输电线路上感应出异性电荷，当雷电对附近目标或接闪器放电时，它所带电荷迅速和放电物所带的异性电荷中和，而雷云附近的导体或输电线路上感应的电荷变为自由电荷，形成对地局部感应高电位，它要从距离其最近处、电压低处或元器件最易击穿处寻找放电通道，从而形成感应雷。另一种感应雷是在直击雷通过放电物体放电时产生巨大电流，这个迅速变化的电流必然在周围产生瞬变的强大磁场，使其附近的导体感应出高电压并寻找放电通道，从而形成感应雷。直击雷由于能量大，对建筑物和人、设备危害甚大；而感应雷作用范围宽，雷击概率远大于直击雷，所以雷电灾害对广播电视机房设备的危害也是不言而喻的，所以探讨有关广电机房的防雷是非常有必要的，这对于广播电视机房的安全、质量等都有很重要的意义。

二、雷电对广播电视机房设备损害的原理和主要形式

原理：要真正做到对广播电视机房的防雷首先必须了解雷电对广电机房设备危害产生的原理。电力线是雷电侵入的重要渠道，雷电袭击机房供电的电力线主要有四种方式，即：远点雷击、近点雷击、错相位雷击和感应雷击。

1．远点雷击：即根据磁电转换原理电力供应线路上输送50赫兹的交变电流，线路随之产生交变的磁场，雷击击穿大气时产生高压电场，雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。在下雨天气，空气湿度增大，此时雷电较易击穿空气通过电力线的保护地入地，从而因较高的电压损毁用电设备。为此，防雷必须首先考虑远点雷击。

2．近点雷击：雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击用电设备所在的建筑物的避雷针，从而引起雷电电磁脉冲的保护问题。避雷针引下线由于电感作用，最大只能将50％的电流引入大地。30米以上的楼体引下线只能引下较少电流，其余则通过地面有连接的水管，电力屏蔽槽等联合引雷，其中有25％击穿UPS输出负载的电源线及局域网线等设备后，通过逻辑地线入地。其中包括UPS的输入、输出的火线对地线端。为此，必须对UPS及重要用电设备如小型机、服务器等设备进行等电位保护，对网络端口进行保护，堵死一切雷电导入的端口，才能有效的保护设备免受雷电袭击。

3．错相位雷击：一个高能量的雷击在一条火线上，一个低能量的雷击在另一条火线上，线线之间产生一个压差，从而侵入设备造成雷电的二次雷击称错位雷击，为此，对于UPS的输入和输出端也应安装保护。

4．感应雷击：雷电击在建筑物避雷针上，通过避雷针的引下线对地泄放，电流在引下线由上而下产生一个旋转快速运动的磁场，从而因电磁感应在建筑物的线路上感应高压从而击毁传输设备。感应雷击能量较小但其电压较高，所以防护感应雷应全面进行防护，防护级别可略微降低。

三、广电机房设备防雷措施探讨：

雷电灾害是自然灾害中较为严重的一种。由于雷电是一个随机过程，它的能量相当强大，而且它是一个瞬间过程，在很短的时间内把巨大的能量放出来对周围的设备产生很大的破坏作用。在雷电灾害中直击雷的威力相当大，但感应雷电流的破坏程度相当广泛。根据资料统计显示，在雷击微电子设备事故当中，80％以上是由于感应雷所引起的。

(1)电源防雷

防雷最重要的就是等电位连接，把各种设备利用防雷器、线材、钢筋和铜排进行设备的电气处理。使各种设备在雷电流入侵时行成等电位体，这样设备与设备、设备与大地、设备与大楼整体结构之间就不会产生电位差。利用这些材料和设备把雷电流引入大地，从而保护设备。

由于雷电流的能量很大，在电源线路上通过配置不同等级能量的防雷器，逐级把强大的雷电流分流到大地，以达到设备能承受电压，从而保护设备。

(2)接地防雷

广播电视机房能稳定可靠的播出，与完善的良好接地系统是分不开的，良好接地系统不仅将侵入的雷电流泄放到地，并使之产生的电位差最小。接地质量是否良好，是保证防雷安全与否的重要措施。

在广播电视机房，存在多种接地，如保安接地、电源地线(又称电源中性线)、屏蔽接地、射频接地、过压保护接地(又称防雷接地)、天线辐射状地网等，形成了多点接地局面。多点接地要保证各接点的接地电阻相同，否则雷击时将造成地电位不同引起的电位“反击”。反击电压将对电子设备耐压较低的元器件造成损坏。

为了防止反击电压，：EC规范推荐把防雷接地和电器设备的保安接地连接在一起。这是采用等电位的方法防止反击。现在业内专家们一致的意见将上述多种地线都连接在一起。形成一个等电位，等电位才能均压，均压才能反击。为此要求接地系统的接地体和地线的截面要足够大。

(3)外部防雷

外部防雷系统由避雷针、引下线、接地地网等组成，缺一不可。一般防止直击雷破坏是通过避雷装置即避雷针、引下线和接地网络构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而避雷针、引下线和接地装置的导通只能保护安装避雷针的物体本身免受直击雷的损毁，但雷电会通过多种形式及途径破坏电子设备。机房建筑物容易遭受到直击雷的袭击，可以通过合理的设计避雷针的保护角和良好的接地系统起到保护作用。接地体指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。有人工接地体和自然接地体两种。接地网是把需要接地的各系统，统一接到一个地网上或者把各系统原来的接地网通过地下或者地上用金属连接起来，使它们之间成为电气相通的统一接地网。一定要有一个良好的接地系统，因为所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰、防静电等问题都需要建立良好的接地系统来解决。

(4)内部防雷

有可靠的外部防雷措施同时更需要完善内部防雷措施，内部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等电位连接三部分组成。

1)屏蔽

每对双绞线或四对双绞线都可使用金属屏蔽，不同的双绞线或四对双绞线放在一起可共同使用一个金属屏蔽。由于金属屏蔽的趋肤效应产生的吸收和反射作用，可更好的分割周围的电磁场和减少单独屏蔽的对绞线之间的串音。

2)防雷器

防雷器是用一种低压时呈现高阻开路状态，高压时呈现低阻短路状态，能承受数百安培大电流通过的过压保护电子器件组合。将防雷器并联在供电线路、信号传输线路上使用。当遇到雷击和高电压大电流时其立即呈现短路，将瞬间产生高电压大电流通过地网泄放到大地中，使设备受到保护。发生雷击时，直击雷或者沿着线路进入室内的感应雷会使设备的进线电压瞬间急速升高，达到几百甚至上千伏。由于在进线端采用了第一级保护，并联一个气态放电管，通过惰性气体的电离，能转移大部分的瞬变能量。因为无分布电感电容，通流容量极大，特别适合用于吸收直击雷，保护后的残留电压为二十几伏，对于集成电路而言，这个电压还是偏高，还起不到有效保护。另外气态放电管，反应速度慢，导致其上冲电压可达到电压峰值，有鉴于此，增加一级保护，并且在两极之间采用电感耦合，利用电感电流不能突变的原理，起到一个延迟的作用，为第二级保护赢得时间，并减轻对第二级的压力。第二级主要是采用固态放电管，它是基于可控硅原理的一种负阻器件，在冲击电压作用下，其前沿上冲电压非常低，显示出极强的抑制特性，并且响应速度非常快(纳秒级)，分布电容小，残压低于5V，且对电流的吸收能力也相当大，非常适合用于机房防雷保护。

(5)设备维护与保修

每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

接地网的接地电阻应每年进行一次测量。

每年雷雨季节前应对运行中的防雷器利用老化测试仪进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，发现模块显示窗口出现红色应及时更换。

设备遭受雷击后应对损坏情况进行调查分析，调查分析内容主要包括：

各种电气绝缘部分有无击穿闪络的痕迹，有无烧焦气味，设备元件损坏部位。

了解雷害事故地点附近的情况，分析附近地质、地形和周围环境特点及当时的气象情况。

保留雷击损坏部件，对现场进行拍照或录像，做好各种记录。要做好防雷工作必须要增强防雷意识，把防雷保护看作为一项重要的系统工程。在设防中要采用全方位、多层次、综合治理。要把国家和行业防雷技术标准与机房的地理环境、建筑设施、设备分布等实际情况相结合，制定科学的、切实可行的防雷方案。总之，广播电视机房的防雷保护是一个比较复杂的问题，在日常工作中把防雷保护作为一项重要的工作来抓。同时，有关部门须对防雷保护问题进行规范，从而使广播电视设备尽量能避免遭受雷击的损害，才能保证广播电视节目的安全优质播出。

参考文献

【1】王德鸿．微波通信站的防雷措施．电力系统通信．2002

【2】杨金夕．防雷、接地及电气安全技术[Ml北京：机械工业出版社，2004．

【3】周大捷．移动通信无线基站的防雷改造探讨．广东气象．2003