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摘 要广电设备为便于信号收发其天线、接地、线路互联等具有地理位置的特殊性，因而遭遇雷电的概率较大。文章分析了雷电的危害，从电源线路、信号线路、天馈系统、地电位反击这四个雷电侵入广电设备的方式进行了原理分析，并给出了相应解决措施。
广播电视 雷电侵害 防护
现代化的城市里，一座座高楼如雨后春笋般拔地而起，造成雷电击穿空气的距离缩短，因为雷击的概率与建筑的高度成正比，所以雷击概率加大。更重要的是，随着科技的进步，微电设备被广泛应用，城市通信电源大幅增多，城市电磁场发生变化，特别是微电子产品普遍绝缘强度低，过电压耐受力差，容易遭受雷电侵袭，其中广播电视设备的雷电防护显现的尤为重要
1雷电的过电压效应
地闪发生之前，空中出现雷云。由于静电感应，正对雷云下方的地面（建筑物或其他物体）会感应出异号的正电荷。如果雷云下方有大面积的金属建筑物，且对地绝缘，则在静电感应所引起的高电压作用下，金属体对其下方的某些接地物体将会造成火花放电，导致设备损坏和人员伤亡，还可能会引发火灾。如果顶部金属体的接地引线在某个部位断开或电阻过大，则在这些部位也将出现高电压造成局部火花放电，危及建筑物内设备和人员的安全。要减小雷电静电感应的危害程度，就需要将建筑物顶部金属体良好接地，尽快将感应电荷泄放入地。即使有引地线，由于雷电流具有大而且变化急速的特点，接地线不可避免存在电感和电阻，也会在引地线上产生极高的电压。当雷电击中大树或者其他的物体时，雷电流经过这些物体也会形成过电压。
当雷电击中电力线路时，雷电流需经过电力线路泄入大地。即使雷电没有击中电力线路，当雷击发生后，导线上感应的异号电荷失去束缚，向导线两侧流动。这些电流通过线路侵入变电站或袭击电气设备，在设备上形成过电压。当过电压高于设备的额定雷电冲击耐受电压时，设备就会损坏。
2雷电的电磁效应
由于雷电流在50-100微秒的时间内，从0变化到几万安，再由几万安变化到0，在其周围空间会产生瞬变的强电磁场。处于空间变化的强电磁场中的物体，由于电磁感应，在其内部就会产生很高的感应电动势。随着微电子技术的重大进展，超大规模集成电路诞生，产品的能耗小、灵敏度高等特点，使得其容易被损坏；同时闪电能辐射出频率从几赫兹到几千赫兹的电磁波，有很宽的频带，其主要以5-10千赫兹的电磁辐射强度最大。这些电磁波对通讯设备会产生严重的危害，轻则干扰电视广播信号，重则扰乱指挥系统，损坏仪器设备。雷击时，在与雷击发生处较近的地方，静电感应引起的危害是主要的；在与雷击发生处较远的地方，电磁感应引起的危害是主要的。
3为防止雷击灾害，我们必须依据“综合治理，整体防御多重保护层层设防”的原则加强广播电视设备的防护工作。
3.1 电源线路的防护
雷电电波频率绝大部分属低频波，一般小于40千赫兹 。广电设备的工频线路为 50千赫兹，由于频率接近，故而易受雷电冲击而使设备遭受损坏。可将三相和单相电源避雷器并联到电源进线、变压器初次级、配电盘、配电柜等地，对雷电进行分流和入地。当雷电波沿电源线侵入时，避雷器的电阻瞬间降至很低，近于短路状态，雷电流就由此处分流入地。雷电过后，瞬间恢复，对地断路，丝毫不影响正常供电。
3.2 信号线路的防护
在广电系统中的天线放大器等电子设备中往往会使用同轴电缆等金属信号线，收到雷电侵害的可能性极大。导体具有较大的感抗和容抗，在干扰雷电电磁波发生时，会产生较大的电位差，产生的驻波，也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，确保良好的电缆外皮接地，串联信号电子避雷器，分离信息与雷电通道，截断设备入口处雷电的侵入。计算机工作电压低，通常为10V左右，对于数据处理设备各单元间以外的电位差，因而必须很小。一方面为进行信号通道的过电压保护需在接口处安装信号避雷器，同时要注意高频接地长度要控制好，确保不产生驻波，驻波的产生会相应产生高感抗，影响设备的正常工作，使设备断路。
3.3 天馈系统的防护
天馈系统实际上就是利用天线向周围空间辐射电磁波的电子系统。为满足信号的接收和发射需求，天馈系统的安装位置一般选在多在诸如高楼顶和高架铁塔上，因而引入雷电的可能性很大。因此需串接天馈防雷器于天线和设备间，防雷器泄流通路可将雷电感应电流引入大地，从而达到保护作用。直通型、限压型、开关型是主要的三种天馈系统防雷器。雷电电流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，可构建高低通滤波器组合网分开雷电冲击波和有用信号，彻底解决广播电视系统防雷中宽频带、大功率、快速响应等问题。另外天线上的放电球是关键防雷设备，一般位于绝缘体基面上，并由一对坚固的中空放电器组成，适用任何天气的使用环境。天馈系统防雷电电流的一个技巧是加环形成低电感圈以防電流从电缆进入发射室。天线、天线调谐器以及发射台楼宇需加装低电感接地条。
3.4 地电位反击
雷击电流为强脉冲电流，当其通过接地系统进入地表时会所生成大于1KV以上的强电压，在入地点附近的地表形成强电流，从而会对控制系统的电路造成不同程度的损坏。入地点接地系统附近瞬间所产生的强电压，从而使电子设备公共接地极产生放电效果，雷电所产生的瞬间高电压会被引入到发射机，形成地电位反击。一般的，为获得纯电位，排除地波对信号的干扰，会将广播电视系统电子设备的工作地、电源地、外壳保护地、信号地分开。但是为避免地电位反击现象的发生，可将工作地、防雷地保护地等地系统连接成一个地网形成等电位连接。如可以对微波站、广播电视发射台机房与发射台等的接地装置进行等电位连接，地电位遭遇雷电入地时，电位会同步升高，从而避免地电位反击的情况。当然，有利就有弊，如此统一接地，在无雷击情况下，由于存在地波干扰，同样会对广电微电子设备造成不同程度的损坏。
4 小结
雷电的发生有较大的随意性，只要满足一定条件，就可产生雷电。广电设备为便于信号收发其天线、接地、线路互联等具有地理位置的特殊性，因而遭遇雷电的概率较大。笔者试探讨了雷电的危害，从电源线路、信号线路、天馈系统、地电位反击这四个雷电侵入广电设备的方式进行了原理分析，并给出了相应解决措施，对于广电设备的防雷有很好的指导意义。
参考文献：
[1]虞昊.现代防雷技术基础[M].北京：清华大学出版社，2012.03
[2]潘忠.现代防雷技术[M].成都：电子科技大学出版社，2010.09
[3]万学军.雷击对广播电视系统的危害及防雷避雷措施和方法[J]. 硅谷，2011（10）：14
广播电视 雷电侵害 防护
现代化的城市里，一座座高楼如雨后春笋般拔地而起，造成雷电击穿空气的距离缩短，因为雷击的概率与建筑的高度成正比，所以雷击概率加大。更重要的是，随着科技的进步，微电设备被广泛应用，城市通信电源大幅增多，城市电磁场发生变化，特别是微电子产品普遍绝缘强度低，过电压耐受力差，容易遭受雷电侵袭，其中广播电视设备的雷电防护显现的尤为重要
1雷电的过电压效应
地闪发生之前，空中出现雷云。由于静电感应，正对雷云下方的地面（建筑物或其他物体）会感应出异号的正电荷。如果雷云下方有大面积的金属建筑物，且对地绝缘，则在静电感应所引起的高电压作用下，金属体对其下方的某些接地物体将会造成火花放电，导致设备损坏和人员伤亡，还可能会引发火灾。如果顶部金属体的接地引线在某个部位断开或电阻过大，则在这些部位也将出现高电压造成局部火花放电，危及建筑物内设备和人员的安全。要减小雷电静电感应的危害程度，就需要将建筑物顶部金属体良好接地，尽快将感应电荷泄放入地。即使有引地线，由于雷电流具有大而且变化急速的特点，接地线不可避免存在电感和电阻，也会在引地线上产生极高的电压。当雷电击中大树或者其他的物体时，雷电流经过这些物体也会形成过电压。
当雷电击中电力线路时，雷电流需经过电力线路泄入大地。即使雷电没有击中电力线路，当雷击发生后，导线上感应的异号电荷失去束缚，向导线两侧流动。这些电流通过线路侵入变电站或袭击电气设备，在设备上形成过电压。当过电压高于设备的额定雷电冲击耐受电压时，设备就会损坏。
2雷电的电磁效应
由于雷电流在50-100微秒的时间内，从0变化到几万安，再由几万安变化到0，在其周围空间会产生瞬变的强电磁场。处于空间变化的强电磁场中的物体，由于电磁感应，在其内部就会产生很高的感应电动势。随着微电子技术的重大进展，超大规模集成电路诞生，产品的能耗小、灵敏度高等特点，使得其容易被损坏；同时闪电能辐射出频率从几赫兹到几千赫兹的电磁波，有很宽的频带，其主要以5-10千赫兹的电磁辐射强度最大。这些电磁波对通讯设备会产生严重的危害，轻则干扰电视广播信号，重则扰乱指挥系统，损坏仪器设备。雷击时，在与雷击发生处较近的地方，静电感应引起的危害是主要的；在与雷击发生处较远的地方，电磁感应引起的危害是主要的。
3为防止雷击灾害，我们必须依据“综合治理，整体防御多重保护层层设防”的原则加强广播电视设备的防护工作。
3.1 电源线路的防护
雷电电波频率绝大部分属低频波，一般小于40千赫兹 。广电设备的工频线路为 50千赫兹，由于频率接近，故而易受雷电冲击而使设备遭受损坏。可将三相和单相电源避雷器并联到电源进线、变压器初次级、配电盘、配电柜等地，对雷电进行分流和入地。当雷电波沿电源线侵入时，避雷器的电阻瞬间降至很低，近于短路状态，雷电流就由此处分流入地。雷电过后，瞬间恢复，对地断路，丝毫不影响正常供电。
3.2 信号线路的防护
在广电系统中的天线放大器等电子设备中往往会使用同轴电缆等金属信号线，收到雷电侵害的可能性极大。导体具有较大的感抗和容抗，在干扰雷电电磁波发生时，会产生较大的电位差，产生的驻波，也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，确保良好的电缆外皮接地，串联信号电子避雷器，分离信息与雷电通道，截断设备入口处雷电的侵入。计算机工作电压低，通常为10V左右，对于数据处理设备各单元间以外的电位差，因而必须很小。一方面为进行信号通道的过电压保护需在接口处安装信号避雷器，同时要注意高频接地长度要控制好，确保不产生驻波，驻波的产生会相应产生高感抗，影响设备的正常工作，使设备断路。
3.3 天馈系统的防护
天馈系统实际上就是利用天线向周围空间辐射电磁波的电子系统。为满足信号的接收和发射需求，天馈系统的安装位置一般选在多在诸如高楼顶和高架铁塔上，因而引入雷电的可能性很大。因此需串接天馈防雷器于天线和设备间，防雷器泄流通路可将雷电感应电流引入大地，从而达到保护作用。直通型、限压型、开关型是主要的三种天馈系统防雷器。雷电电流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，可构建高低通滤波器组合网分开雷电冲击波和有用信号，彻底解决广播电视系统防雷中宽频带、大功率、快速响应等问题。另外天线上的放电球是关键防雷设备，一般位于绝缘体基面上，并由一对坚固的中空放电器组成，适用任何天气的使用环境。天馈系统防雷电电流的一个技巧是加环形成低电感圈以防電流从电缆进入发射室。天线、天线调谐器以及发射台楼宇需加装低电感接地条。
3.4 地电位反击
雷击电流为强脉冲电流，当其通过接地系统进入地表时会所生成大于1KV以上的强电压，在入地点附近的地表形成强电流，从而会对控制系统的电路造成不同程度的损坏。入地点接地系统附近瞬间所产生的强电压，从而使电子设备公共接地极产生放电效果，雷电所产生的瞬间高电压会被引入到发射机，形成地电位反击。一般的，为获得纯电位，排除地波对信号的干扰，会将广播电视系统电子设备的工作地、电源地、外壳保护地、信号地分开。但是为避免地电位反击现象的发生，可将工作地、防雷地保护地等地系统连接成一个地网形成等电位连接。如可以对微波站、广播电视发射台机房与发射台等的接地装置进行等电位连接，地电位遭遇雷电入地时，电位会同步升高，从而避免地电位反击的情况。当然，有利就有弊，如此统一接地，在无雷击情况下，由于存在地波干扰，同样会对广电微电子设备造成不同程度的损坏。
4 小结
雷电的发生有较大的随意性，只要满足一定条件，就可产生雷电。广电设备为便于信号收发其天线、接地、线路互联等具有地理位置的特殊性，因而遭遇雷电的概率较大。笔者试探讨了雷电的危害，从电源线路、信号线路、天馈系统、地电位反击这四个雷电侵入广电设备的方式进行了原理分析，并给出了相应解决措施，对于广电设备的防雷有很好的指导意义。
参考文献：
[1]虞昊.现代防雷技术基础[M].北京：清华大学出版社，2012.03
[2]潘忠.现代防雷技术[M].成都：电子科技大学出版社，2010.09
[3]万学军.雷击对广播电视系统的危害及防雷避雷措施和方法[J]. 硅谷，2011（10）：14