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广播电视高山台站通信线路防雷措施的探索

所属栏目:通信论文 发布日期:2021-03-25 09:27 热度:

   摘要:广播电视高山台站易遭受雷击灾害,除室外天线以外室内信号传输线路也容易受到雷电干扰甚至损坏。本文将对大连大和尚山微波站的信号线路防雷措施进行介绍,并就信号线路防雷更有效的方法进行探索性研究和讨论。

广播电视高山台站通信线路防雷措施的探索

  关键词:雷电灾害信号线路防雷措施

  1引言

  广播电视高山台站雷电活动频繁易遭受雷电灾害,室外天线需加装避雷针、接地等防雷设施。现今的电子设备高度集成化,对雷电损害的承受能力大幅下降,电子设备间的通信线路是雷电对设备造成干扰甚至损坏的主要路径之一,因此做好通信线路防雷工作也同样非常重要。

  2雷电的危害

  高山广播电视台站遭受雷击的危害形式主要有三种,即直击雷、感应雷雷电波,以下将详细介绍这三种形式雷击危害的产生原理与主要危害表现。

  2.1直击雷

  当雷云同地面物体之间的电场强度达到空气的击穿强度时,所产生的放电现象叫做直击雷。此时,雷电可以在瞬间产生很大的能量,通过振动和高温等形式使物体遭到破坏。当雷电电流通过电器设备等物体时,会产生很大的感应电压,破坏绝缘,产生火花甚至引起燃烧、爆炸等,造成设备部件严重损坏。在雷电流流过的物体上,水分因为受热汽化而剧烈膨胀,产生强大的冲击力,该力可对人体组织、建筑物、电器设备等产生伤害,从而导致人员伤亡、建筑物破坏以及设备毁坏等。

  2.2感应雷

  当雷云来临时,地面上的物体由于静电感应聚集起大量极性相反的束缚电荷,在雷云放电后,云中的电荷就变成了自由电荷,从而产生出幅值可达几万到几十万的感应电压,这种过电压会造成金属设备放电而引起电火花,从而引发起火、爆炸等危害。此外,还有一种情况是在雷电闪击时,由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近形成了很强的感应电磁场,可使周围的电子设备等的金属构件产生感应电流,造成干扰、破坏。以上这两种情况都称为感应雷。

  2.3雷电波

  输电线路上遭受直击雷或发生感应雷,电流沿着输电线路侵入配电、电子设备等,造成设备损坏甚至人员伤亡的危害叫做雷电波。广播电视信号传输的电子设备多放于室内,直击雷直接损害设备的概率相对较小。但由于电子设备集成电路的工作电压很低,较大的电压、电流波动会对设备产生很大的影响,因此感应雷和雷电波对设备造成损害概率较大。故此,通信线路的防雷工作多针对感应雷和雷电波。

  3高山台站的信号线防雷保护措施

  根据大连大和尚山微波站以往积累的经验,雷击损害多发生在有数据通信线路连接的设备间,以下将结合本站的设备和实际案例来介绍几种防雷措施。

  3.1设备的接地

  接地处理是必不可少的防雷措施,接地可以将感应雷产生的感应电流送入大地,有效防止因感应雷对电子通信设备造成危害,设备接地图如图1所示。同时,对于信号要求极高的通信设备,接地也可以有效地减弱雷电造成的电磁干扰,保证信号稳定传输。大连大和尚山微波站在主要的电子设备上都进行了接地处理,因此未有感应雷对设备造成直接损害的情况发生

  3.2电源浪涌保护器

  电源浪涌保护器又称电源防雷器,适用于220V/380V供电系统中,电源浪涌保护器通常并联至电路系统中,电源浪涌保护器如图2所示。其工作原理如下:当雷电发生时,在进入建筑物的各类金属管、线上会产生高强度电磁感应,因而产生大量脉冲能量,致使电气回路或者通信线路突然产生尖峰电流或者电压,此时电源浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,将过电流导入到大地,降低设备各端口的电位差,避免浪涌对回路中或者线路上其他设备的损害。电源浪涌保护器接线图如图3所示。大连大和尚山微波站电子设备的供电系统中也都使用了电源浪涌保护器,因此未有雷电侵入电路系统损害设备的情况发生。

  3.3HDMI设备保护器

  HDMI(高清多媒体接口)是一种全数字化视音频发送接口,可以发送未压缩的音频和视频信号。大连大和尚山微波站的视频解码设备和监视器之间多采用HDMI接口线传输信号,以往发生雷击时,曾出现过监视器画面中断等故障。经过分析后得出结论,这是由于雷击产生强大的感应电场在线路中产生感应电流等引起的破坏,造成HDMI线路烧断、监视器的HDMI输入端口损坏等故障,不仅影响了本站的信号监测工作,还造成了财产损失。在此之后,本站在线路两端加装了HDMI设备保护器,如图4所示。该保护器的工作原理如图5所示:电路中并联TVS二极管,当电路工作正常时,二极管处于截止状态;当电路异常并达到其击穿电压时,它迅速由高阻态变为低阻态,给电流提供一条低阻抗的导通路径,把异常的高压控制在安全水平之内,从而保护线路;当异常电压消失时,二极管恢复至高阻态,电路正常工作。

  3.4网络信号防雷器

  大连大和尚山微波站环境监控所使用的摄像头采用PoE供电方式,通过网线与交换机进行连接,曾在雷击发生时出现过多个摄像头画面中断的情况,经排查后发现是由雷击产生的感应电流引起,对交换机端口和摄像头PoE供电模块造成了损坏,更换摄像头和交换机后,整个环境监测系统才恢复正常,造成了不小的财产损失。在此之后,本站在摄像头和交换机之间加装了RJ45网络信号防雷器,如图6所示。网络信号防雷器的工作原理与前文所述的HDMI设备保护器类似,如图7所示,具体如下:电路中并联TVS二极管,当电路工作正常时,二极管处于截止状态;当电路异常并达到其击穿电压时,它迅速由高阻态变为低阻态,给电流提供一条低阻抗的导通路径,把异常的高压控制在安全水平之内,从而保护线路;当异常电压消失时,二极管恢复至高阻态,电路正常工作。针对网络系统特点,网络信号防雷器选用优质TVS器件等,使连接设备免遭由系统引入的感应雷及静电放电等损害。

  3.5485光电隔离中继器

  大连大和尚山微波站由于设备间数据采集和远程控制的需要,设备上多配有485通信接口,485通信线路和接口也曾因为雷击受到影响。为了有效保护485通信线路上的设备端口,本站在两端加装了485光电隔离中继器,如图8所示。485光电隔离中继器工作原理是通过光电转换将电平信号转换成光信号,再将光信号生成电平信号,如图9所示。由于光信号的特性,该设备能够屏蔽雷电产生的脉冲能量和感应电流等,起到保护485通信接口的作用。

  4结语

  雷电灾害对广播电视高山台站的危害巨大,因此在做好直击雷防护的同时,减少感应雷和雷电波对设备造成的损害,对于高山台站的稳定传输工作来说意义重大。防雷工作任重而道远,我们将结合大连大和尚山微波站的实际情况,不断探索,找到高山台站信号传输线路防雷更加有效的方法,用科学有效的措施提高高山台站的防雷击水平。

  《广播电视高山台站通信线路防雷措施的探索》来源:《广播电视信息》,作者:刘洋

文章标题:广播电视高山台站通信线路防雷措施的探索

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