淺談廣播電視電涌保護器的選擇

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摘要:微波站大多建設在高山上，雷電災害是導致設備故障的重要原因，而多數雷電電涌是通過供電線路侵入的。在微波站的電源系統中，合理配置電涌保護器可以有效地對微波通信設備進行過電壓保護，保證站內設備安全運行?，F代微波通信技術發展成熟，設備的可靠性很高，電源系統的穩定與否，成為整個微波通信系統的短板，在廣播電視信號傳輸的微波中繼站中，防雷措施的完善程度成為影響安全播出的重要因素。本文對微波站的電涌保護器的配置方法和安裝的注意事項進行了介紹。

關鍵詞:廣播電視;微波站;電涌保護器;防雷

在廣播電視微波站長期的維護管理工作中，雷擊和瞬間過電壓會通過電源進入機房設備，導致傳輸數據受到干擾、丟失，甚至設備損毀、數據傳輸中斷，威脅到廣播電視安全播出，其造成的影響更大于直接經濟損失。電涌保護器通過多級吸收泄放防護，能顯著降低雷電影響，有效保護通信設備安全穩定運行。

1電涌保護器的工作原理

各種電氣設備均有額定的工作電壓，并且能夠承受一定的瞬態過電壓。瞬態過電壓電涌一般由雷電感應經電源和信號線路引入，或由于電網的大負載投切造成。當回路受到外界進入的瞬態電涌電壓超過電氣設備所能承受的最大瞬態過電壓時，就會造成電氣設備損壞。電涌保護器(SurgeProtectionDevice，簡稱SPD)在本質上是避雷器，能夠對電路中產生的瞬態過電壓進行有效抑制，電涌保護器主要由避雷器、壓敏電阻、穩壓二極管和齊納二級管等能抑制過電壓的電氣元件組成，電涌保護器一般并聯在電源的進線處。當回路中正常工作時，電涌保護器與被保護電路之間互不影響;當因遭受雷擊或電網的大負載投切產生的電涌進入電源回路，電涌保護器可以在極短的時間內導通分流，從而避免電涌進入通信設備造成影響、造成損失，保障通信系統安全穩定［1］。

2SPD的主要技術參數

SPD的主要技術參數有持續工作電壓UC，額定泄放電流Isn和殘余電壓Ures。持續工作電壓UC是指可持續施加在SPD上，SPD不動作的最大電壓。UC應大于低壓線路可能出現的最大工頻持續對地過電壓，IEC標準規定，TN系統內UC應大于1．1U0(U0為相電壓)，TT系統因易于發生電氣線路對地電位升高的故障，UC應大于1．5U0。由于供電網壓偏差較大，尤其各高山臺站一般處于電網末端供電線路長，且地形復雜，變臺接地電阻取值較高等因素，易發生暫態或持續對地工頻過電壓，UC應適當取較大些的參數值為宜。泄放電流Isn值與當地雷電強度、電源線路類別、有無下級SPD以及被保護設備對涌流的敏感度有關。防雷系統未安裝防直接雷擊防護裝置時，電源進線處的電涌保護器Isn不小于5kA(8/20μs波形)，當有防雷裝置時，由于直接落雷時瞬變電磁場的加強Isn應取更大值，其值可取25kA(10/350μs波形)。Ures為SPD泄放涌流時端子間的電涌殘壓代表對電涌過電壓的防護水平。對于微波站的SPD，Ures同樣應小于被保護微波設備所能承受的過電壓水平。

3SPD的適用及安裝位置

一般的工廠、家庭電氣設備預防電涌過電壓，因耐壓等級及絕緣要求的不同，在電源進線處裝設一級SPD即可達到保護目的，而對于微波站電源系統中的雷電保護，一般采用多級防護、逐級限壓的方式配置電涌保護器。1)第一級配置交流電涌保護器，對直擊雷電流進行泄放。交流電涌保護器安裝位置在交流配電柜中三相交流電進線處，在高山多雷區和強雷區的極端情況下，容量為150kA［2］;2)第二級配置單相電涌保護器，對前級避雷器泄放后的殘余電壓進行二次防護，并且對感應雷擊進行防護。單相電涌保護器一般裝在開關電源柜中，容量為40kA［2］;3)第三級配置直流電涌保護器，微波設備使用－48V直流供電，選用相應的直流電涌保護器，安裝在直流電源處，容量為30kA［2］。電源電涌保護器的最大持續工作電壓越低，其限制電壓越低，保護作用越大。但持續工作電壓不應低于供電系統的供電電壓，在供電電壓下電涌保護器不能導通。此外，考慮到供電電壓波動，電涌保護器的最大工作電壓應保證有足夠的冗余。在工程中，選取的最大連續工作電壓:三相電源電涌保護器為385V，單相電源電涌保護器為320V，直流電源電涌保護器為85V［2］。

4安裝SPD后的泄流路徑及安全防范措施

電涌保護器對安裝位置和工作環境有一定的要求，為了發揮電涌保護器最大作用，以在保證技術人員操作安全前提下，在安裝時應當注意以下幾個方面:1)電涌保護器的安裝方式與電源接地系統有直接關系，TN系統:在單相TN－C－S系統中，PE•N線因通過等電位連接接地，無需裝SPD;TT系統:TT系統三相電源每相都應裝設SPD。因電氣設備中性線不允許接地，中性線對地同樣會受到雷電壓感應發生涌壓，所以中性線也需裝設SPD。2)為取得較好的防電涌效果，SPD與相線、中性線和PE線的連接應盡量短捷，IEC標準中規定，SPD連接線的全長不宜超過0．5m，將SPD直接安裝在配電箱或母排之間最為短捷。該標準還規定SPD連接線為截面不應小于4mm2的銅芯線。當建筑物裝有防直接雷擊的防雷裝置時，由于雷電瞬變電磁場強度增大使涌流也增大，連接線的截面至少為10mm2。3)壓敏電阻類的SPD可能會因雷擊損壞而短路，也可能會因使用時間長泄漏電流增大而壽命終了，當泄漏電流增大至一定值時，上面的發光二極管不再發光或以其它方式顯示壽命終了，此時應更換，如果更換不及時將會因相線對地短路造成接地故障，從而引起線路過流和人身間接觸電事故。有的SPD產品附帶有過流分斷元件，而對不帶此元件的SPD應在SPD上連接熔斷器作為保護，也可利用電源線路上的過流防護電器，后一方式比較節省、簡單，但會引起電源線路的停電，在廣播電視微波站很少采用。4)SPD短路時在TN系統的PE•N線上產生故障電壓降，此故障電壓沿PE•N線傳導至外殼上，如果故障電壓大于接觸電壓限值(干燥場所50V，潮濕場所為25V)，就有可能引起觸電事故，SPD前的熔斷器、斷路器不能有效防止這種觸電，故應在SPD前端安裝漏電保護設備。5)電源進線處安裝的放電間隙在泄放大的涌流時會噴發熾熱的游離氣體，容易引燃起火，所以安裝環境應做好消防措施。

參考文獻

［1］洪峰．分析通信站用浪涌保護器的選擇［J］．低碳世界，2016(14):231－232．

［2］楊大晟．移動基站電源電涌保護器研究［D］．北京:北京交通大學，2011．

作者:付強 單位:山西廣播電視無線管理中心