資料簡介
隨著科技的進(jìn)步，微電設(shè)備被廣泛應(yīng)用，城市通信電源大幅增多，城市電磁場發(fā)生變化，特別是微電子產(chǎn)品普遍絕緣強(qiáng)度低，過電壓耐受力差，容易遭受雷電侵襲。其中電腦網(wǎng)絡(luò)、通訊指揮系統(tǒng)和公用天線都是重災(zāi)區(qū)。雷電危害可分成直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波三種。目前，直擊雷造成的災(zāi)害已明顯減少，而隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，感應(yīng)雷和雷電波侵入造成的危害卻大大增加。一般建筑物上的避雷針只能預(yù)防直擊雷，而強(qiáng)大的電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)雷和脈沖電壓卻能潛入室內(nèi)危及電視、及聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)等弱電設(shè)備。
1、防直擊雷。由于廣播電視信號的發(fā)射、接收個傳輸轉(zhuǎn)播設(shè)施大多安裝在高山、高樓或高架鐵塔上,因此遭受直擊雷的概率較大,通常采用的措施是架設(shè)一定高度的避雷針,通過避雷針把閃電吸引到接閃器上,而后把閃電傳導(dǎo)入地。把直擊雷的能量耗散到地下,從而保護(hù)了地上的建筑物。
由于避雷針的缺陷,因此,對于受避雷針保護(hù)的各種發(fā)射、接收天線及建筑物內(nèi)的各種設(shè)備必須安裝響應(yīng)的電子避雷針,盡量減小地網(wǎng)地阻,樓頂上的各種管道、金屬纜線外皮、廣告牌等必須用夠粗的導(dǎo)線連接并與避雷針焊接好,建筑物應(yīng)裝設(shè)均壓環(huán),環(huán)向垂直距離不應(yīng)大于12米,所有引下線,進(jìn)出建筑物的架空金屬管道、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)、設(shè)備等均應(yīng)連接到環(huán)上,盡量減少由于避雷針引雷時產(chǎn)生的一次感應(yīng)雷擊對廣播電視設(shè)備造成的損壞。
2、電源線路防雷。由于雷電能量主要集中在小于40KHz的低頻段,供電50KHz的工頻線路zui容易和工頻附近的zui大能量諧波分量發(fā)生耦合諧波,加上交流電網(wǎng)大而面廣,雷電波比較容易從電源線路途徑破壞電子電器設(shè)備。
一般做法是在電源變壓器次級、機(jī)房配電柜、設(shè)備配電盤、設(shè)備電源進(jìn)線處并聯(lián)1-3級三相、單相電源避雷器,進(jìn)行雷電多級分流,入地。當(dāng)雷電波沿電源線侵入時,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,這類似于堵截了雷電的入侵通道。雷電過后,瞬間恢復(fù),對地短路,絲毫不影響正常供電。
3、天饋線路防雷。用戶天線、共用天線、電視接收衛(wèi)星地球站、電視發(fā)射機(jī)等由于對收發(fā)信號的需求特點(diǎn),天饋系統(tǒng)大多安裝在高樓頂或高架鐵塔上,電子設(shè)備由天饋系統(tǒng)引入的雷擊概率很大。
傳統(tǒng)的“空氣隙”“氣放管”“氧化鋅壓敏電阻”及有他們組合而成的避雷器可以對天饋線路防雷起到一定作用,但在工作頻帶,響應(yīng)時間,承受功率方面呈現(xiàn)局限性。由于雷電流沖擊波的主要能量分布在40KHz以下頻域,而廣播電視信號能量分布在幾百KHz以上頻域,應(yīng)該采用集中或分部參數(shù)元件構(gòu)成高低通濾波器組合網(wǎng)絡(luò)將雷電沖擊波和有用信號截然分開,解決寬頻帶、大功率、低損耗、快速響應(yīng)、長期困擾光電天饋防雷難題。
4、信號線路防雷。廣電系統(tǒng)中,天線放大器、應(yīng)用電視、電視攝像機(jī)、傳真機(jī)、電視接收機(jī)、計(jì)算機(jī)、等、往往使用同軸電纜,帶狀電纜等金屬信息傳輸線,及時埋地傳輸電纜也常出現(xiàn)雷擊故障。
當(dāng)雷電電磁脈沖干擾發(fā)生時,由于導(dǎo)體在交變電磁場中他的感抗和容抗都很大,所以產(chǎn)生很大的電位差,而雷電電波在電纜表面?zhèn)鞑r會產(chǎn)生駐波,對使用中的設(shè)備會形成強(qiáng)烈干擾,并往往通過接口處形成過電壓損壞設(shè)備。
一般采取的辦法是加強(qiáng)對電纜的屏蔽,電纜外金屬皮進(jìn)行良好的接地,及通過串聯(lián)信號點(diǎn)避雷器進(jìn)行,信息與雷電通道分離,在設(shè)備入口處截?cái)嗬纂娗秩氩ā?br />
由于計(jì)算機(jī)運(yùn)行電壓是較低的,通常為5-12V,因此數(shù)據(jù)處理的各單位之間以外產(chǎn)生的電位差必須非常的小,除了在接口端安裝信號避雷器對信號通道進(jìn)行過電壓保護(hù)外,其高頻信號接地的接地線長短需要引起注意,在受到諧振和駐波影響時,要處于接近諧振頻率,導(dǎo)體呈現(xiàn)出極大的感抗,在數(shù)據(jù)處理設(shè)備的兩個單元之間無法提供有效的等調(diào)作用,當(dāng)導(dǎo)體的長度等于諧波波長的1/4或該1/4波長的奇數(shù)倍時,該導(dǎo)體兩端呈現(xiàn)開路狀態(tài),因此高頻接地地線的長度必須以不會產(chǎn)生駐波為條件。
5、防地電位反擊。由于避雷針引雷入地也會在接地提出產(chǎn)生大于1KV以上的沖擊過電壓,而土壤的沖擊擊穿場強(qiáng)約為200-1000KV/m,平均值為600KV/m,因此在接地體3m以內(nèi)的土壤會產(chǎn)生大的新沖擊電流。更遠(yuǎn)處則會由于土壤的暗流及各種地下管道、導(dǎo)體的傳感諸多原因,會受到不同程度的波及。
通常電子設(shè)備的電源地、工作地、信號地、外殼保護(hù)地是分開的,其目的是為了排除可能出現(xiàn)的地噪聲源,獲得一個滿意純凈的電位。
為了防止地電位反擊,目前較一直的看法是:一是防雷地、工作地、保護(hù)地等地系統(tǒng)連接成一個接地網(wǎng)形成等電位。有些地方,比如微波站、中波發(fā)射臺、電視發(fā)射臺機(jī)房與發(fā)射臺各有接地裝置,也要做等電位連接,變?yōu)橐粋€整體,從而使地電位在閃電入地時,大家共同升高,避免反擊。但是這樣統(tǒng)一的接地,對發(fā)射機(jī)及其他微電子設(shè)備而言,在平常無閃電時,會產(chǎn)生地波干擾,要同時解決反擊和干擾二個問題,可以單獨(dú)設(shè)置防干擾工作。
6、接地。首先在工作地與其他接地之間安設(shè)一個低電壓隔離避雷器,當(dāng)兩地間電位差超過保護(hù)值時,瞬間接通,接成等地電位,待二地電位差低于保護(hù)值時,二地間又恢復(fù)隔離狀態(tài)。
其次是機(jī)房的各種地線間及地線與大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋之間,必須進(jìn)行有效的環(huán)接,即全部采用共用接地系統(tǒng),當(dāng)雷電引起地電位高壓反擊時,整個大樓及機(jī)房呈現(xiàn)系統(tǒng)等電位,防雷系統(tǒng)呈現(xiàn)工作狀態(tài),保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。
由于雷電的隨機(jī)性很大,形成的機(jī)理很復(fù)雜,雷電的表現(xiàn)形式多種多樣,因此,目前防雷技術(shù)水平還局限在任何單一的防雷器件都無法保證某一特定空間所有保護(hù)對象的防雷安全,防雷技術(shù)還有待進(jìn)一步提高。
