播控系统电源防雷解决方案

宋荣琼

（贵阳市花溪区新闻信息中心 贵州 贵阳 550025）

随着现代电子技术的快速发展，广电系统播控系统大量采用了大规模集成电路，它们对电网电压的质量要求较高，对浪涌电压承受能力较弱，极易遭受雷击，且雷击后受损程度很高，给国家和人民造成很大的经济损失。所以，对防雷保护问题需要特别重视，因此成为雷电浪涌电压侵入的薄弱环节，防雷保护问题日益成为我们迫切需要解决的课题。

1 要提高防雷保护意识

雷电在放电过程中，产生电磁感应过电电压（雷电浪涌）。它不但对建筑物，架空线路，而且对播控系统、卫星接收站及CATV系统等电子设备都会造成一定的损害。

雷电的危害极大，在整个雷区空间范围内，侵袭建筑物或各种电器设施防不胜防。尤其我中心地处雷区，防雷保护问题成为维护工作的热点和难点。为此，必须增强防雷意识，把防雷保护工作视为一项系统工程，其设防技术应采取全方位、多层次、分类设防、综合治理的原则，把防雷保护问题作为贯彻执行广电总局提出的“不间断、高质量、既经济、又安全”的维护总纲领的重要组成部分。

2 雷击的形式与危害

在雷雨季节，雷电频繁，雷电是一种大气中带有大量电荷的雷云放电的结果。大气中饱和的水蒸气在强烈的气流作用下，不断分裂而形成雷云。雷云中电荷的分布是不均匀的，当云层对地的电场强度达到约27kV/cm时，就会造成空气绝缘层被击穿，雷云对大地便发生先导放电。先导放电的路径达到大地时，大地和雷云产生强烈的碰撞（又称主放电），出现强大的雷电流（可达数万到数十万安培），放电时温度近二千度。同时出现闪光和巨响，即所谓的雷电。

3 雷击大致可分为三种形式：直击雷、感应雷和球形雷

3.1 直击雷：直击雷的放电时间很短、约在数微秒内，但放电能量非常大。雷击点低，对地面设备的破坏力很大，雷击率约占10%。

3.2 感应雷：感应雷是雷电放电过程中，在雷击点附近的导体上或线路上，将会产生很大的静电感应电压，而形成的瞬间冲击过电压。它主要透过电阻性或电感性两种方式而耦合到电子设备的电源线，控制信号线上，最终导致耐低压的元器件损坏。有资料表明，以雷击中心2.5公里为半径的范围内都可能产生危险过电电压，损坏线路中的电子设备。感应雷约占雷击率的90%，危害范围甚广，是防雷保护工作的重点和难点。

3.3 球形雷：球形雷很少见，雷击发生的概率甚小，无固定地点和形式，避雷设备对它起作用甚小。占雷击率不足1%。

4 防雷保护措施

所谓防雷保护，一般是指防直击雷和感应雷，对于广电播控系统设备高可靠的需求，如何防止电网雷电浪涌和干扰信号及比较严重的三次谐波？为避免谐波、雷击及浪涌由高压电力传输线路进入低压电力系统造成机房播控系统设备的损坏，根据我中心的实际情况和广电设备的特殊要求，与上海谐稳电源设备有限公司对电源防雷问题联合设计了广电机房电源专用防雷1：1隔离净化变压器防雷保护方案，其防雷保护原理图如图1所示。

图1 防雷隔离净化变压器原理图

该隔离净化变压器的输入端与高压变压器输出端相连，输出端与低压配电柜相连。隔离净化变压器的输入线圈与输出线圈之间实施3重屏蔽，增加绝缘强度和有效磁饱和的一种特殊变压器。由于该隔离净化变压器采用了特殊绕法和具有屏蔽的效果，基本上可保证从输入端入侵的雷击浪涌电压不会传导至输出端。这种防雷装置与输入输出侧的保安单元（SPD）相组合，可以把入侵的雷击浪涌衰减到-60DB以下，雷击能量衰减到十万分之一。

4.1 针对电网感应雷击严重情况下，隔离净化变压器设计了三相共、差、模电源防雷抗干扰电路，更合理地把火线对地线，火线对零线，零线对地线进行全面地过电压保护和有效地抑制电网中的尖峰干扰及感应雷电流。

4.2 隔离净化变压器输入端和输出端加装有针对性的防雷器，以更好的起到防雷效果。安装了德国原装OBO最大100KA的高性能浪涌保护器，该高性能浪涌保护器有一个特别的压敏电阻电路，装置内含良好非线性特性的氧化锌压敏，即使电路出现高能电涌，设备也能得到最大程度的保护。

4.3 隔离净化变压器输入绕组和输出绕组在电气上彼此隔离，避免同时触及带电体（或因绝缘损坏而可能带电的金属部件）和地所带来的危险。此外隔离变压器的输入绕组和输出绕组之间增加屏蔽层接地，具有抑制各种干扰和抗雷击的作用。

5 小结

由于隔离净化变压器具有抑制雷击、谐波和浪涌的作用，我中心运用了隔离净化变压器后，有效地避免了雷击及抑制浪涌，瞬间浪涌造成设备的损坏，同时抑制了各种干扰和净化了电源。我们在隔离净化变压器的机箱内，装有QF1和QF2两只400A空气开关，可防止因负载短路造成对电源的影响，还装有QN1一把600A双掷闸刀，可防止因隔离净化变压器自身损坏而设置的直通装置等应急措施。

总之，广播电视播控机房（或电子设备）的防雷保护是一个比较复杂的问题，要把防雷保护作为一项重要的工作来抓，同时，有关部门须对防雷保护问题进行规范，从而使广播电视设备尽量能避免遭受雷击的损害，才能保证广播电视节目的安全优质播出。