眾所周知，雷電是自然現(xiàn)象，雷擊釋放能量很大，它的放電時間很短，但泄放電流可達幾萬、甚至幾十萬安培。因此，直接遭雷擊，在放電通道上毀壞性巨大。即使不是直接雷擊，而是在落雷點附近的建筑物體，由于電磁感應，在建筑物體上或者在架空線上都會產(chǎn)生高電壓沖擊波，其感應電壓可高達數(shù)千伏，甚至上萬伏。這種高電壓沖擊波，沿著建筑物體或沿著導體迅速傳播，可破壞各種電器設備，危及人身安全。在CATV系統(tǒng)中，一旦遭到雷擊，沒有良好防雷措施的系統(tǒng)就會遭到嚴重破壞，甚至癱瘓。對于干線較長的大系統(tǒng)，防雷設計更是刻不容緩的大事。本文從雷電的產(chǎn)生機理以及雷電對CATV系統(tǒng)的破壞性闡述雷電，以期讀者對雷擊有一個整體的認識，進而加強并改進CATV系統(tǒng)防雷的措施。
一、雷電是怎樣形成的
雷電是大氣中的放電現(xiàn)象，多形成在積雨云中，積雨云隨著溫度和氣流的變化會下停地運動，運動中摩擦生電，就形成了帶電荷的云層，某些云層帶有正電荷，另一些云層帶有負電荷。另外，由于靜電感應常使云層下面的建筑物、樹木等帶有異性電荷。隨著電荷的積累，雷云的電壓逐漸升高，當帶有不同電荷的雷云與大地凸出物相互接近到一定溫度時，其間的電場超過25～30kv／cm，將發(fā)生激烈的放電，同時出現(xiàn)強烈的閃光。由于放電時溫度高達2000℃，空氣受熱急劇膨脹，隨之發(fā)生爆炸的轟鳴聲，這就是閃電與雷鳴。雷電的大小和多少以及活動情況，與各個地區(qū)的地形、氣象條件及所處的緯度有關(guān)。一般山地雷電比平原多，沿海地區(qū)比大陸腹地要多，建筑越高，遭雷擊的機會就越多。
二、雷電的種類及其危害
雷電主要有兩種：“直擊雷”和“感應雷”。直擊雷只有雷擊率的10％左右，危害范圍一般較小，可使用避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)來防避。但是安裝避雷針后，CATV系統(tǒng)的電子設備即使在其保護范圍之內(nèi)，仍然可能遭雷擊而受損，大多數(shù)都是燒保險絲、電源變壓器、整流元件等，嚴重的還可能損壞集成電路等元件。這說明雷擊不是從天線引人的，而是從電源線引入的，可見避雷針雖保護了建筑物，卻保護不了置于其內(nèi)的CATV電子設備，這主要是感應雷造成的。危害大得多的“感應雷”占雷擊率近90％，危害范圍甚廣，CATV系統(tǒng)的電子設備受雷擊損壞，主要是感應雷造成的。
三、雷電是如何引入CATV系統(tǒng)的
雷電引入CATV系統(tǒng)主要是從避雷針、天線及引下電纜、架空電纜幾方面引入，首先，由于避雷針尖端具有很小的曲率半徑，雷云逼近時，尖端電荷集中使周圍電場形成電離區(qū)，當與雷電會合時，首先是避雷針接閃。其次，盡管避雷針一般都高于天線，但有時因高度不夠，保護角不大，使天線和連接的同軸電纜外導體上感應出高電壓，若外導體未接地或者接地不當，其芯線又被屏蔽，就會使電纜內(nèi)外導體間呈現(xiàn)高電壓，損壞設備及電視機。另外，當CATV系統(tǒng)附近發(fā)生雷擊時，由于強電磁場會對暴露在外的架空電纜發(fā)生作用，使電纜內(nèi)外導體間呈現(xiàn)高電壓，損壞設備及電視機。
四、CATV系統(tǒng)防雷的要點及措施
1、天線的防雷接地。有線電視的接收天線和豎桿一般架設在建筑物的頂端，應把所有的接收天線，包括衛(wèi)星接收天線的接地焊在一起，接天線的豎桿（架）上應裝設避雷針，避雷針的高度應能滿足對天線設施的保護。
安裝獨立的避雷針時，由于單根避雷針的保護范圍呈帳篷狀，邊界線呈雙曲線，所以避雷針高于天線頂端的長度應大于天線的最大尺寸，避雷針與天線之間的最小水平間距應大于3M。建筑物已有防雷接地系統(tǒng)時避雷針和天線豎桿的接地應與建筑物的防雷接地系統(tǒng)共地連接。無論是新的接地線還是原建筑的接地線，接地電阻都應小于4歐姆。
2、前端設備的防雷接地。如果在前端附近發(fā)生雷擊，則會在機房內(nèi)的金屬機箱和外殼上感應出高電壓，危及設備及人身安全。前端設備的電源漏電也會危及人員的安全，因此，對機房內(nèi)的所有設備，輸入、輸出電纜的屏蔽層，金屬管道等都需要接地，不能與天線的接地接在一起，設備接地與房屋避雷針接地及交流供電系統(tǒng)的接地應在總接地處連接在一起。系統(tǒng)內(nèi)的電氣設備接地裝置和埋地金屬管道應與防雷接地裝置相連，不相連時兩者的距離應大于3米，機房內(nèi)接地母線表面應完整，絕緣線的老化層不應有老化龜裂現(xiàn)象。一些前端設備如調(diào)制器，接收機等沒有過壓保護，而只有過流保護，一旦有雷擊往往會出現(xiàn)電源燒壞而保險不斷的情況，針對此種情況應在總電源處加裝避雷器，以更好的保護前端設備。
3、干線系統(tǒng)的防雷接地。敷設于空曠地區(qū)的地下電纜，當所在地區(qū)年雷雨天數(shù)大于20天及土壤電阻率大于100歐姆時，電纜的屏蔽層或金屬護套應每隔2KM左右接地一次。以防止感應電的影響。架空電纜的屏蔽層及金屬護套、鋼絞線每隔250M左右接地一次，在電纜分線箱處的架空電纜金屬護套，屏蔽層及鋼絞線應與線桿拉線共用接地裝置。另外就是不可忽視的光纜防雷，因為光纜在制造過程中，為了增加光纜的抗拉強度，在光纜中增加了鋼絲。在設置接續(xù)盒時，只注意了光纜的熔接。使用通常方法，將兩段光纜的鋼絲，分別固定在接續(xù)盒兩端的支架上，自然形成一間隙。這樣，當任意一段光纜中的鋼絲感應了很高的雷電電壓時，就會向另一端鋼絲放電，放電過程中產(chǎn)生的巨大火花，使接續(xù)盒內(nèi)光纖斷裂損壞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在光纜的施工過程中，應注意將接續(xù)盒內(nèi)的光纜鋼絲端頭用導線連通，并用導線將其與吊掛光纜的鋼絞線連通，可有效地避免光纜遭雷電侵害。
4、分配系統(tǒng)的防雷接地。電纜進入建筑物時，在靠近建筑物的地方，應將電纜的外導電屏蔽層接地，架空電纜直接引入時，在入戶處應增設避雷器，并將電纜外導體接到電氣設備的接地裝置上，電纜直接埋地引入時，應在入戶端將電纜金屬外皮與接地裝置相連。不要直接在兩建筑物屋頂之間敷設電纜，可將電纜沿墻降至防雷保護區(qū)以內(nèi)，但不得防礙車輛的通行，鋼線應作接地處理。CATV系統(tǒng)中的同軸電纜屏蔽網(wǎng)和架空支撐電纜用的鍍鋅鐵線都有良好的接地。系統(tǒng)中設備的輸入輸出端應有放電保護器，220V供電的放大器的電源端應有過壓保護裝置，或者盡量將系統(tǒng)中220V供電的放大器改成主路60V集中供電，以保證有線網(wǎng)絡的獨立性和自給性，以減少雷電直接竄入的可能，這是防止雷電形成的首要措施。