高山廣播電視發(fā)射臺(tái)的防雷電措施探討

文丨任和平

由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)電荷，在地球上空形成了帶正電荷的電離層，這又導(dǎo)致了地球上空大氣電場(chǎng)的形成。這種大氣電場(chǎng)在晴朗的天氣下地面附近的電壓約為120V/m。在雷雨天氣，雷暴云形成時(shí)云層底部因?yàn)槭艿降孛娴挠绊懶纬烧姾?，這時(shí)云層電場(chǎng)和晴天時(shí)正好相反。當(dāng)云層、云層之間、云層和空氣之間的磁力強(qiáng)度超過空氣擊穿值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，也就是閃電云的形成。當(dāng)云和大地以及地上附屬物間的磁力強(qiáng)度超過空氣擊穿值的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生云和地面之間的擊穿放電，也就是落地雷的形成。

1 雷電的種類和危害

眾所周知，雷電是一種攜帶有巨大能量的自然現(xiàn)象，云層形成的過程中，在大氣電場(chǎng)以及溫差起電等效應(yīng)下，正負(fù)電荷在云層中的不同部位堆積。當(dāng)?shù)揭欢ǔ潭葧r(shí)，云與云之間、云和地之間就會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象。面對(duì)這種龐大的能源，人們不僅至今還無法有效利用，反而會(huì)經(jīng)常遭受雷電的損害。雷電主要分為直擊雷和感應(yīng)雷，直擊雷是帶電云層和大地之間形成的，當(dāng)帶電云層和地面或者地面附屬物的距離很低，有沒有異性電荷出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)在地面或者地面附屬物上感應(yīng)出異性電荷，當(dāng)兩者電位差達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)形成云層。與地面或者地面附屬物之間的直接放電，形成直接性雷擊。直接雷擊通?？梢赃_(dá)到十萬甚至幾十萬A，對(duì)地面附屬物形成毀滅性的破壞。由于直接雷能量大，對(duì)地面附屬物造成的危害較大，而感應(yīng)雷作用的范圍不像直擊雷一樣只限于一點(diǎn)，感應(yīng)雷的破壞范圍面積更大，往往會(huì)形成一個(gè)破壞面，所以廣播電視臺(tái)收到感應(yīng)雷的概率會(huì)更大，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)同時(shí)遭受兩者攻擊的情況，所以廣播電視臺(tái)應(yīng)當(dāng)做好防雷措施。

2 廣播電視發(fā)射臺(tái)的防雷措施

要做好防雷工作必須要增強(qiáng)防雷意識(shí)，把防雷保護(hù)當(dāng)做一項(xiàng)重要的系統(tǒng)工程來看，在設(shè)防中應(yīng)采取全方位、多層次的綜合治理措施，應(yīng)當(dāng)將國(guó)家和行業(yè)防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)射臺(tái)地理環(huán)境、建筑設(shè)施特點(diǎn)、設(shè)備分布特點(diǎn)等時(shí)機(jī)相結(jié)合，從科學(xué)的角度出發(fā)，制定切實(shí)可行的防雷方案。大量實(shí)踐證明，做好防雷工作應(yīng)當(dāng)從下面四個(gè)方面入手：

2.1 發(fā)射天線塔和建筑物的防雷措施

廣播電視發(fā)射臺(tái)大多數(shù)都是建立在當(dāng)?shù)氐母呱缴?，尤其是在西部多山地區(qū)，為了擴(kuò)大覆蓋面，往往都是建立在最高的山頂上；廣播電視發(fā)射塔本身既可成為防雷的避雷塔，同時(shí)也可能變成“引雷器”或產(chǎn)生感應(yīng)雷的導(dǎo)體，因此，切實(shí)做好發(fā)射塔的防雷措施成為高山廣播電視發(fā)射臺(tái)防雷的第一關(guān)。

（1）在建設(shè)發(fā)射塔時(shí)要按照國(guó)家94年頒布的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057—94）及其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)好天線塔避雷針，要充分考慮保護(hù)范圍并留有充足的余地；盡量選擇安裝能有效降低雷擊產(chǎn)生二次效應(yīng)的避雷針。

（2）建設(shè)良好的防雷地網(wǎng)；一個(gè)良好的防雷地網(wǎng)能有效地分流雷擊時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大電流，較好地保護(hù)發(fā)射臺(tái)的設(shè)施、設(shè)備不受損壞；由于高山廣播電視發(fā)射臺(tái)大多缺水，土地干燥，多石，因此導(dǎo)電能力較差，在建設(shè)發(fā)射塔塔基時(shí)，一定要考慮鐵塔接地網(wǎng)形狀、密度、防雷等級(jí)、天線塔種類等因素，必要時(shí)在塔基回填土中加入中性降阻劑，如食鹽、木炭屑、鐵屑、長(zhǎng)效降阻劑等，以降低接地電阻，達(dá)到重要發(fā)射臺(tái)天線塔接地電阻≤5歐姆，一般發(fā)射臺(tái)≤10歐姆的要求。

（3）當(dāng)其它建筑物不在天線塔避雷針的保護(hù)范圍時(shí)，要考慮設(shè)計(jì)多支（等高或不等高）避雷針保護(hù)方案。在一些地形突出的高山發(fā)射臺(tái)（站），帶雷云層又低時(shí)，天線塔避雷針防雷是有限的?？刹捎迷O(shè)置避雷針和消雷器相結(jié)合的方案，并且在房頂女兒墻、房角或利用圍墻、柵欄裝設(shè)閉合的避雷帶、均壓網(wǎng)。引流線應(yīng)視建筑物結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般說，均壓網(wǎng)格不宜大于5M。均壓網(wǎng)、避雷帶應(yīng)接有多根引流線，在建的房屋可考慮與建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋良好連接。

2.2 電源系統(tǒng)的防雷措施

廣播電視發(fā)射臺(tái)的大量雷擊是由供電系統(tǒng)引入的，尤其是感應(yīng)雷產(chǎn)生峰值很高的電壓對(duì)電設(shè)備的破壞比較常見。所以在實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)對(duì)供電系統(tǒng)采用分層設(shè)防的方案進(jìn)行防雷。電臺(tái)架空高壓線應(yīng)當(dāng)安裝架空避雷線，避雷線長(zhǎng)度應(yīng)該在300-500米之間，避雷線上的每一根電桿都應(yīng)當(dāng)有接地裝置，在終端電線桿還應(yīng)當(dāng)裝上避雷針。如果已經(jīng)建設(shè)好的線路進(jìn)行避雷線的安裝比較困難，可以再高壓電力線終端桿和終端桿的第一、第三或者第二第四根電線桿上增設(shè)一組避雷器，同時(shí)在第三或者第四根電線桿上增設(shè)高壓保險(xiǎn)絲，這樣一來，架空高壓線引入的感應(yīng)雷就會(huì)有較好的排放。

2.3 室外引入線的防雷

室外引入線是指電臺(tái)內(nèi)各種發(fā)射設(shè)施的饋線、吊饋管鋼絞線以及一系列的固定架和鐵塔過橋線、塔燈電源線、各類管道、各種視頻音頻傳輸線、通信線等等。在雷電天氣，引線的塑料外皮很容易把感應(yīng)雷或者感應(yīng)電壓引入到設(shè)備房中，對(duì)此，必須應(yīng)當(dāng)采取措施進(jìn)行電氣阻塞。

應(yīng)當(dāng)保證饋線兩端接地良好，饋線在接入到設(shè)備房之前外皮應(yīng)當(dāng)和地網(wǎng)進(jìn)行就近連接，設(shè)備吊饋管鋼絞線、過橋線、固定架應(yīng)當(dāng)保持一定的距離并且之間進(jìn)行接地。

設(shè)備中的各種引線應(yīng)當(dāng)使用屏蔽電纜，在絞線進(jìn)入設(shè)備房之前，其屏蔽層應(yīng)當(dāng)就近和地網(wǎng)進(jìn)行連接，在條件允許時(shí)或者引線較長(zhǎng)時(shí)可以再進(jìn)入設(shè)備房前先埋入地下，埋入地下的部分最好在10米以上。如果沒有屏蔽電纜，可以將引線穿入鐵管，再按照上述辦法埋入地下。引入到設(shè)備房的電纜如果有不使用的纜線，可以進(jìn)行兩端接地。

2.4 室內(nèi)設(shè)施的防雷

（1）設(shè)備房?jī)?nèi)應(yīng)根據(jù)設(shè)備的擺放情況用銅線鋪設(shè)地網(wǎng)，并通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)和室外的地網(wǎng)連接，使其形成一個(gè)等電位環(huán)境。

（2）機(jī)房?jī)?nèi)屏蔽接地、電源接地、機(jī)器外殼接地、過壓保護(hù)接地、工作線接地等應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一，就近和設(shè)備房地網(wǎng)進(jìn)行連接。另外設(shè)備房的鋁合金門窗、暖氣管、水管、過線架等各種導(dǎo)體接地就近和母線進(jìn)行接地或者連接地網(wǎng)。

3 小 結(jié)

總之，想要實(shí)現(xiàn)良好的防雷效果，接地的質(zhì)量是十分重要的，各種接地線和地網(wǎng)之間必須有比較可靠的電氣進(jìn)行連接，底線或者地網(wǎng)的焊接點(diǎn)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行專門的防銹處理，在巖石比較多的地方安裝接地線可以用鹽、鐵屑、木炭等進(jìn)行填埋處理，當(dāng)然條件允許的也可以用DDT導(dǎo)電混凝土等新興的導(dǎo)電材料，以達(dá)到降低接地電阻的目的，這些在廣播電視臺(tái)的防雷工作中都是十分重要的。

[1] 激勵(lì)企業(yè)自主創(chuàng)新，促進(jìn)廣播電視行業(yè)發(fā)展——中國(guó)廣播電視設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)（2007）科技創(chuàng)新獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)儀式隆重舉行[J]. 衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2008，（07）

[2] 王毅楠，蘇適，朱曉榮，劉東，許丹莉. 雙向AD/DC變換器對(duì)直流微電網(wǎng)母線電壓的控制策略研究[A]. 2011年云南電力技術(shù)論壇論文集（入選部分）[C]，2011

[3] 本刊編輯部. 激勵(lì)企業(yè)自主創(chuàng)新促進(jìn)廣播電視行業(yè)發(fā)展——中國(guó)廣播電視設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)（2007）科技創(chuàng)新獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)儀式隆重舉行[J]. 廣播電視信息（上半月刊），2008，（04）

[4] W. R―misch，R. Schultz.Distribution sensitivity for certain classes of chance-constrained models with application to power dispatch[J].Journal of Optimization Theory and Applications，1991，71（3）.

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