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中國(guó)雷電防護(hù)行業(yè)自上世紀(jì)80年代末誕生，至上世紀(jì)90年代中期形成行業(yè)規(guī)模，至2002年逐步發(fā)展成熟，至今已有20年的發(fā)展歷史。依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年，國(guó)內(nèi)共有具有防雷設(shè)計(jì)、施工資質(zhì)的防雷企業(yè)1498家，其中甲級(jí)資質(zhì)企業(yè)42家，乙級(jí)資質(zhì)企業(yè)586家，丙級(jí)資質(zhì)企業(yè)870家。其中，電涌保護(hù)器制造企業(yè)已超過(guò)550家，主要集中在北京、廣東、四川、浙江、湖南5個(gè)省市。中國(guó)防雷行業(yè)目前的從業(yè)公司約有2500家企業(yè)。
據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來(lái)三年內(nèi)，防雷行業(yè)的年市場(chǎng)總需求將不超過(guò)180億元人民幣。其中，各建筑集團(tuán)公司、電力建設(shè)集團(tuán)公司將分掉約90億元人民幣左右的建筑物直擊雷防護(hù)、建筑物接地、電力設(shè)施接地的市場(chǎng)。電涌保護(hù)器的實(shí)際市場(chǎng)總?cè)萘考s在40億元人民幣左右。主要銷售市場(chǎng)如下：電力二次系統(tǒng)防雷，15%;鐵路通訊及5T系統(tǒng)防雷，15%;移動(dòng)及電信通訊設(shè)施防雷12%;石化控制系統(tǒng)防雷5%;礦山監(jiān)控系統(tǒng)防雷5%;軍隊(duì)通訊臺(tái)站建設(shè)8%;氣象防雷中心采購(gòu)8%;其他行業(yè)32%。
雷電防護(hù)在廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用分析
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(chǎng)發(fā)生變化，特別是微電子產(chǎn)品普遍絕緣強(qiáng)度低，過(guò)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(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)雷和脈沖電壓卻能潛入室內(nèi)危及電視、電話及聯(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(hào)的發(fā)射、接收個(gè)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(guò)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(duì)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(shí)產(chǎn)生的一次感應(yīng)雷擊對(duì)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的工頻線路最容易和工頻附近的最大能量諧波分量發(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(jí)、機(jī)房配電柜、設(shè)備配電盤(pán)、設(shè)備電源進(jìn)線處并聯(lián)1-3級(jí)三相、單相電源避雷器,進(jìn)行雷電多級(jí)分流,入地。當(dāng)雷電波沿電源線侵入時(shí),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(guò)后,瞬間恢復(fù),對(duì)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(duì)收發(fā)信號(hào)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(duì)天饋線路防雷起到一定作用,但在工作頻帶,響應(yīng)時(shí)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(hào)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(hào)截然分開(kāi),解決寬頻帶、大功率、低損耗、快速響應(yīng)、長(zhǎng)期困擾光電天饋防雷難題。
4、信號(hào)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)、電話等、往往使用同軸電纜,帶狀電纜等金屬信息傳輸線,及時(shí)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(shí),由于導(dǎo)體在交變電磁場(chǎng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生駐波,對(duì)使用中的設(shè)備會(huì)形成強(qiáng)烈干擾,并往往通過(guò)接口處形成過(guò)電壓損壞設(shè)備。
一般采取的辦法是加強(qiáng)對(duì)電纜的屏蔽,電纜外金屬皮進(jìn)行良好的接地,及通過(guò)串聯(lián)信號(hào)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?/p>
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(hào)避雷器對(duì)信號(hào)通道進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)外,其高頻信號(hào)接地的接地線長(zhǎng)短需要引起注意,在受到諧振和駐波影響時(shí),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(gè)單元之間無(wú)法提供有效的等調(diào)作用,當(dāng)導(dǎo)體的長(zhǎng)度等于諧波波長(zhǎng)的1/4或該1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),該導(dǎo)體兩端呈現(xiàn)開(kāi)路狀態(tài),因此高頻接地地線的長(zhǎng)度必須以不會(huì)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(huì)在接地提出產(chǎn)生大于1KV以上的沖擊過(guò)電壓,而土壤的沖擊擊穿場(chǎng)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(huì)產(chǎn)生大的新沖擊電流。更遠(yuǎn)處則會(huì)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(huì)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(hào)地、外殼保護(hù)地是分開(kāi)的,其目的是為了排除可能出現(xiàn)的地噪聲源,獲得一個(gè)滿意純凈的電位。
