中心論題:
- 分析同軸電纜常用的防雷方法
- 闡釋新的平行防雷法
解決方案:
- 在電纜中串接平衡轉(zhuǎn)換裝置
- 以“頻分”或“時(shí)分”的手段達(dá)到平衡
近年來(lái)有線電視蓬勃發(fā)展,如何滿足人們希望隨時(shí)都能看到穩(wěn)定的電視節(jié)目,同軸電纜系統(tǒng)防雷成為有線電視工作者比較迫切需要解決的問(wèn)題,但防雷方法林林總總,需加以總結(jié)以供選擇使用。
同軸電纜系統(tǒng)的防雷方法有接地防雷法、眼壓防雷法、隔離防雷法等。
接地法就是在每一個(gè)放大器或者其他容易遭受雷擊的器件單獨(dú)裝設(shè)接地線,使雷電產(chǎn)生的能量釋放到大地,對(duì)器件起保護(hù)作用。其要點(diǎn)一是接地電阻盡量小,二是必須和電源接地線分開,否則不起防雷作用。但如果系統(tǒng)較大.需要防雷保護(hù)的器件較多且分散的話,在每個(gè)器件上都安裝良好的接地線,勢(shì)必引起工程量的增大。
限壓法就是在設(shè)備的端口處并按一個(gè)限壓型防雷器件,使電纜的感應(yīng)雷電壓限制在一定幅度范圍之內(nèi),從而保護(hù)設(shè)備,其缺點(diǎn)是防雷器件本身經(jīng)過(guò)放電后,容易失效或燒毀。 隔離法就是使電纜及其所連接的器件屏蔽在雷電感應(yīng)區(qū)域之外,在實(shí)踐中一般采取埋地鋪設(shè)法,即電纜沿地下管道鋪設(shè),因大地的屏蔽保護(hù)不會(huì)感應(yīng)雷電,但是埋地鋪設(shè)工程量大,資金投入多,而且在樓房入戶區(qū)域必須架空入戶,不可能采用這種方法,還須采用其他方法防雷,以維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
上述幾種防雷方法和普通平行型電纜或雙絞型電纜系統(tǒng)的防雷方法相類似。其實(shí)由于同軸電纜的結(jié)構(gòu)具有特殊性,而且主要用于傳輸高頻信號(hào),因此還可采取一些結(jié)構(gòu)特殊的。造價(jià)低廉的防雷方法。
下面將介紹平行防雷法:
同軸電纜為不平衡電纜,當(dāng)有雷電發(fā)生時(shí),外層導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);內(nèi)導(dǎo)體受外層導(dǎo)體屏蔽不受影響,在一定長(zhǎng)度的電纜上,內(nèi)外導(dǎo)體的感應(yīng)壓差從一端累積到另一端可能性很大,足以損壞相連設(shè)備。
但是,當(dāng)我們?cè)陔娎|中串接平衡轉(zhuǎn)換裝置,使內(nèi)外導(dǎo)體受感應(yīng)的機(jī)會(huì)相等,那就可以有效地消除因雷電產(chǎn)生感應(yīng)壓差,達(dá)到防雷目的。
從實(shí)踐得知,雷電波的頻譜位于幾十赫至一兆赫之間,其能量主要集中于幾十千赫頻段上,而按國(guó)家規(guī)定,電視調(diào)制信號(hào)的頻譜卻位于四十幾兆赫以上,和雷電波的頻譜有一段很大的間隔,很容易用簡(jiǎn)單的濾波器將兩者區(qū)分開來(lái),便于我們制造平衡轉(zhuǎn)換裝置。
圖1是其中電路結(jié)構(gòu)的平行轉(zhuǎn)換防雷器。 C1、C2和C3為高通濾波器,其作用一是讓電視信號(hào)通過(guò);二是保持信號(hào)傳輸?shù)牟黄叫薪Y(jié)構(gòu)(C1、C2表征外層導(dǎo)體多點(diǎn)耦合)和兩端連接的電纜匹配;三是阻斷雷電波沿外層導(dǎo)體繼續(xù)累積。L1和L2為低通濾波器,作用一是防止信號(hào)“短路”;二是讓已感應(yīng)雷電的外層導(dǎo)體上的感生電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)入另一端內(nèi)導(dǎo)體,防止再受感應(yīng),讓沒(méi)感應(yīng)雷電的內(nèi)導(dǎo)體連結(jié)另一端的外導(dǎo)體,使兩端電纜的外導(dǎo)體受感應(yīng)的機(jī)會(huì)均等,累積至電纜端口處.
內(nèi)外導(dǎo)體受感應(yīng)的強(qiáng)度一樣,有效地消除了內(nèi)外導(dǎo)體之間的感應(yīng)壓差,達(dá)到防雷目的。
在CATV系統(tǒng)中,放大器有兩種供電方式,獨(dú)立市電供電和集中低壓過(guò)流供電(又分為直流供電和交流供電兩種情況)。
其中獨(dú)立市電供電的放大器,每一級(jí)均有可能從市電網(wǎng)中引入音電流,須另外考慮電源城防自,且當(dāng)其中一級(jí)所在區(qū)域停電時(shí),將影響信號(hào)下一級(jí)傳輸,所以較少用之于多級(jí)傳輸.在集中低壓過(guò)流型放大器傳輸系統(tǒng)中,只需一個(gè)供電器,只要其工作正常,而同級(jí)電纜既充當(dāng)信號(hào)傳輸線,也充當(dāng)輸電線,即使其中一個(gè)放大器所在區(qū)域停電,也不影響信號(hào)傳輸,而且放大器沒(méi)有電源線,不須考慮電源線引雷問(wèn)題,所以常用于多級(jí)傳輸系統(tǒng)中,但有其利必有其弊,因在過(guò)流型放大器中,輸入端與輸出端的芯線低頻短路連接,以使供電電流流過(guò),等效于將與輸入輸出端連接的同軸電纜延長(zhǎng)連接起來(lái).
雷電發(fā)生時(shí),外層導(dǎo)體受感應(yīng),內(nèi)層導(dǎo)體不受感應(yīng)且已連接在一起,增加了內(nèi)外層導(dǎo)體感應(yīng)壓差的強(qiáng)度。對(duì)放大器來(lái)說(shuō),也增加了防止從同軸電纜引人感應(yīng)雷擊的難度,但使用平衡防雷器將會(huì)使這一問(wèn)題迎刃而解。
具體用法如下:
1.在低壓交流供電系統(tǒng)中,如果在供電器上采用接地法防雷(因?yàn)楣╇娖髁碛泄╇娨€,接地防雷并不多余),位輸出電壓不受雷電影響,在連接供電器和第一個(gè)放大器的同軸電纜的一半長(zhǎng)度處裝上平衡防雷器,那么,除非雷擊放電點(diǎn)非常接近電纜的某一端(這種機(jī)會(huì)微乎其微),否則,可認(rèn)為放電點(diǎn)與防雷器兩端的電纜距離相等或接近相等,防雷器兩端的電纜受雷擊感應(yīng)強(qiáng)度接近或相等,在放大器端口處的電線內(nèi)外層導(dǎo)體受感應(yīng)的壓差得到消除,保護(hù)了放大器,同理,在第一個(gè)放大器和第二個(gè)放大器之間連接的電纜一半處也裝上一個(gè)防雷器,第二個(gè)放大器也得到保護(hù),如此類推,由這個(gè)供電器提供電源的每一個(gè)放大器,無(wú)須采用接地法或其他防雷方法也可得到有效的防雷效果,大大降低施工強(qiáng)度,節(jié)省了成本。而且,對(duì)于單管半波整流的放大器,因防雷器的“換相”作用,使交流電的上下半周均得以利用,提高了電源的利用率。低壓交流供電過(guò)流系統(tǒng)平衡防雷法示意圖如圖2所示。 獨(dú)立市電供電放大器系統(tǒng)也可采用以上按法防止從同軸電線處引入感應(yīng)雷擊,但是防備從電源引線引入的雷擊得采取其他方法。
2.在低壓直流過(guò)流供電系統(tǒng)中,因防雷器的“換相’作用,必須兩兩相連,使極性相反的內(nèi)外層導(dǎo)作再回復(fù)供電器輸出時(shí)的極性,使同型號(hào)的放大器能得到供電,其防雷效果也和交流供電一樣。直流供電過(guò)流系統(tǒng)平衡防雷法示意圖加留3所示。
以上是以“頻分”的手段達(dá)到平衡的防雷方法,不僅適用于CATV系統(tǒng),其他信號(hào)頻率與雷電頻率可分開的同軸電統(tǒng)傳輸系統(tǒng)也可使用。 如果信號(hào)頻率和雷電波頻率相同或相近時(shí),可采用“時(shí)分”的方法達(dá)到平衡,即在平時(shí)電纜呈“宜通”狀態(tài),受雷電咸應(yīng)時(shí),將兩端的內(nèi)外導(dǎo)體互接,使兩端的外導(dǎo)體受感應(yīng)的機(jī)會(huì)相等,也可保持內(nèi)外導(dǎo)體的感應(yīng)壓基平衡,避免感應(yīng)雷擊的投寄。