CATV系统防雷技术综述(上)
是一种大气中的放电现象,常常使有线电视设备严重损坏,在CATV系统中,防雷设计是一项十分重要的工作,而在实际工程当中,防雷并没有引起技术人员的足够重视,一旦遭到雷击,没有良好防雷措施的系统就会遭到严重破坏,甚至瘫痪。对于干线较长的大系统,防雷设计更是刻不容缓的大事,本文从雷击的产生机理以及雷电的分布规律阐述雷电,以期读者对雷击有一个整体的认识,进而阐述防雷的措施以及CATV器材的抗雷击性能。
雷击主要有两种:“直未雷”和“感应雷”。直击雷只有雷击率的 10%左右,危害范围一般较小,可使用避雷针、避雷线和避雷网来防避,危害大得多的“感应雷”占雷击率近90%,危害范围甚广,CATV系统的电子设备受雷击损环,主要是感应雷造成的。直击雷 是带电云层和大地之间放电造成的,在形成雷云的过程中某些云积累起正电荷的雳云接近到一定程度时,发生讯猛的放电。出现耀眼的闪光。当雷云很低,周围又没有异性电荷的雷云时,就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷,形成带电云层向地面或者建筑物放电;放电电流可达到几十甚至几百千安,放电时间为50-100µ S,这种放电就是直击雷,直击雷对建筑物和人、畜安全危害甚大。安装于避雷针后, CATV系统的电子设备即使在其保护范围之内,仍然可能遭雷击而受损,大多数都是烧保险丝、电源变压器。整流元件,三端稳压器,严重的还可能损坏集成电路等元件,这说明雷击不是从天线引人的,而是从电源线引入的,可见避雷针虽保护了建筑物,却保护不了置于其内的CATV电子设备,这是感应雷造成的。 感应雷电静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因所引起的,当带电的云层(雷云)靠近输电线路时,会在它们上面感应出异性电荷,这些异性电荷被雷云电荷束缚着。当雷云对附近的目标或接闪器(避雷针是最早、最常用的接闪器)放电时,其电荷迅速中和,而输电线路上束缚的电荷便为自由电荷,形成局部感应高电位。这种感应高电位发生在低压架空线路时亦可达100KV;在电信线路上可达40-60KV。而且它可以沿着线路传入电子设备, 造成损害。雷击后巨大的雷电流在周围空间产生交变磁场,由于电磁感应使附近设备感应出高电压,从而使设备损坏。 我国雷电的分布规律是:通常热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷电多,同时雷电的频数是随着地理纬度的减小而增加,即越接近赤道频数越高,具体说来有华南>西南>长江流域>华北>东北>西北,除此之外,雷电的频数随地域而变,即:山区>平原>沙漠,陆地>湖海,每年雷电的高峰都在7、8月份,活动的时间大都在14-22时之间。一个地区有无雷电是由气象条件所决定的,但具体的落雷点则受当地条件的影响较大。①地形的影响,通常山的东坡、南坡落雷的几率多于山的西。北坡,山中平地的落雷几率大于峡谷,湖海边落雷的几率很小,但湖海如有山岳则靠水的一面山坡落雷几率较多;风口或顺风的河谷容易落雷。②地面物的影响,空旷地中的孤立建筑物和建筑物群中高耸的建筑物易受雷击,金属结构的屋顶、塔架易受雷击,屋旁大树、接收天线、山区输电线等易受雷击,这是因为这些地面物吉利于雷云与大地建立良好的放电通道。③地质的影响,土壤、电阻率相对值小而电荷相对积聚快的地方容易落雷,有大片土壤电阻较大时,局部土壤电阻率小的地方易落雷;土壤电阻率小的山坡或土山易落雷;土里有导电矿藏的地区易落雷;地下水位高或有矿泉的地区易落雷。 对于系统的防雷最有利的措施是系统有良好的接地,良好接地不仅能及早的泄掉感应雷产生的电压,同时也可泄掉由于设备漏电而产生的对地电压,达到保护设备和人身安全的目的,具体的系统防雷也是从接地开始的。与此同时,在需要的地方按装避雷外、避雷器,但是选用器材的抗雷击性能也不忽视,在选用器材时,考查器材的抗雷击性能也是重要的一环。目前,我国大量生产和使用避雷器,有以电工碳化硅阀片为基本元件的各种阀式避雷器;有以氧化锌阀片为基本元件的氧化锌避雷器,氧化锌避雷器较之阀式避雷器具有动作迅速、通流容量大、残压低、无续流、结构简单、可靠性高、寿命长、维护简便等优点。下面重点讲述氧化锌避雷器,氧化锌压敏避雷器对感应雷及雷电波入侵的防止是有效的。其工作原理是其伏安特性的非线性。正常电压时,避雷器呈高阻状态,只有很小的泄漏电流(µA数量级),功率损耗很小,当线路中出现过压时,避雷器呈低阻状态(时间效应为10-9数量级)过电压以放电电流的形式通过避雷器流入大地,过电压被抑制下来,浪涌电压过后,线路电压恢复正常时,避雷器又呈高阻绝缘状态,因此避雷器必须有良好的接地装置与之配合,避雷器的伏安特性如下图所示: 其中:i一雷电放电电流:VimA一泄漏电流为lmA时电压, VI一放电电压,Ve一浪涌雷电电压。 |