廣播電視設(shè)施防雷擊技術(shù)探討

石志勝

摘 要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，人民生活水平不斷提高，城鄉(xiāng)居民的生活逐漸從溫飽型向小康型邁進(jìn)，生活在安全、舒適、恬靜、信息傳遞快捷的居住環(huán)境是很多人的夢(mèng)想。21世紀(jì)到來，我們正處在一個(gè)信息革命和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，廣播電視的快捷、方便性，在農(nóng)村宣傳黨的政策、科技文化知識(shí)、病蟲害防治、社會(huì)治安綜合治理以及災(zāi)害預(yù)警等方面大有作用，農(nóng)村廣播電視的發(fā)展不容忽視。

關(guān)鍵詞：廣播電視 防雷技術(shù) 探討

中圖分類號(hào)：TN934 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（b）-0022-04

1 雷擊過電壓的產(chǎn)生

雷擊過電壓產(chǎn)生通常由直擊雷、附近的雷擊、遠(yuǎn)處的雷擊、開關(guān)浪涌及瞬態(tài)過電壓。在廣播電視設(shè)施（設(shè)備）、測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等都是在低電壓的供電系統(tǒng)工作，工作電壓基本均在220V 50Hz，有許多因素可引起瞬間高電壓。下面淺談4種雷擊易造成危害性最大的現(xiàn)象。

1.1 直擊雷

直擊雷的產(chǎn)生是受天空云層、風(fēng)力、氣溫的變化而產(chǎn)生，在近距離內(nèi)，垂直擊物體也可斜擊物體、滾球式擊物體等多種方式對(duì)外部物體高處尖端放電。對(duì)沒有防雷裝置的建筑物會(huì)易受到雷擊建筑物頂部。通過某種途徑傳輸雷電流入地表面，使得地電位抬升，如安有廣播電視設(shè)施的室外天饋線、衛(wèi)星接收天錢、數(shù)據(jù)線等遭到雷擊時(shí)，這些設(shè)施會(huì)受到破壞。沒有防雷裝置的建筑物，安裝有限流器、避雷針能得到有效地將可能發(fā)生的雷電流入地，使直擊雷在保護(hù)區(qū)發(fā)生閃擊時(shí)，準(zhǔn)確入地閃擊在避雷針上。

1.2 附近雷擊

在附近的物體或建筑物受到雷擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生過電壓，這個(gè)浪涌過電壓直接通過電感性或電容性耦合到廣播電視設(shè)施裝置。在雷電流瞬間放電時(shí)，經(jīng)過大地傳輸?shù)綇V播電視設(shè)備的保護(hù)地線，或者通過在雷電瞬間放電通道散發(fā)出的磁場(chǎng)，在設(shè)備線路上感應(yīng)出過電壓，同時(shí)也在兩根地線之間容易感應(yīng)出過電壓，稱為跨步電壓，部分雷電流可能通過大地傳輸?shù)浇拥匮b置的保護(hù)地線，從而入侵建筑物內(nèi)部的廣播電視設(shè)備形成地電位反擊，引起接地裝置的電位升高，通常會(huì)擊壞廣播電視設(shè)施。

1.3 遠(yuǎn)處的雷擊

在遠(yuǎn)處雷電擊中電力線路（11.0kV以上）或擊上廣播電視數(shù)據(jù)信息線路，然后沿著傳輸線路侵入廣播電視設(shè)備。在雷電閃擊時(shí)，在低電壓導(dǎo)線、數(shù)據(jù)線上感應(yīng)過電壓，該過電壓傳導(dǎo)到建筑物的接地裝置上，從而對(duì)廣播電視設(shè)備可能造成極大的危害。

1.4 開關(guān)浪涌

開關(guān)浪涌來自電路的閉合、大電流輸電線路的斷開時(shí)的轉(zhuǎn)換操作，來自感性和容性負(fù)載的開關(guān)操作，也來自短路電流的阻斷。特別是大型用電系統(tǒng)或200kVA以上電力變壓器的斷開會(huì)產(chǎn)生過電壓，可能引起對(duì)鄰近的廣播電視設(shè)備的損壞。

以上討論的4種都是危害最大的雷擊瞬態(tài)過電壓，對(duì)廣播電視設(shè)施、設(shè)備損害的程度也是最大的。在低電網(wǎng)最大的電壓峰值是由于雷電泄放引起的，當(dāng)雷電直接打在外部防雷裝置或低壓架空線上時(shí)，包含高能量的雷電浪涌常常使得連接在電網(wǎng)上的負(fù)載（設(shè)備）完全損壞，在建筑物里的設(shè)備上、在電源線或廣播電視傳輸線上的感應(yīng)過電壓峰值也可以達(dá)到正常工作電壓值的幾倍或幾十倍。一個(gè)瞬間的過電壓，時(shí)間少于1ms，該電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過廣播電視設(shè)備的最高允許工作電壓峰值，并且包含大量的能量，馬上摧毀廣播電視設(shè)備，開關(guān)浪涌導(dǎo)致的故障通常較遲出現(xiàn)，因?yàn)檩^小的瞬間過電壓是逐漸導(dǎo)致廣播電視設(shè)備中電子元器件老化，最后損壞。

2 雷擊防護(hù)措施

我們了解掌握雷擊過電壓產(chǎn)生的原因后，而對(duì)防護(hù)廣播電視設(shè)備不受雷擊，采用分區(qū)防雷的辦法。

（1）由外到內(nèi)，防雷分區(qū)圖如圖1所示。

LPZOA：在建筑物外頂部，防護(hù)區(qū)外的物體暴露在按閃器的保護(hù)范圍以外，都可能遭到直接雷擊，屬完全暴露的不設(shè)防區(qū)。

LPZOB：廣播電視設(shè)施在建筑物外部，屬在本防護(hù)區(qū)，屬在接閃器保護(hù)范圍以內(nèi)，不可能遭到所選滾球半徑對(duì)應(yīng)的雷電直接雷擊；因在本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)沒得到任何屏蔽衰減措施，屬充分暴露在直擊雷防護(hù)區(qū)。

分區(qū)防雷的必要條件：一是正確安裝等電位連接；二是在各分區(qū)之間安裝防雷器。

依據(jù)IEC62305-4說明，等電位連接的，在于減小保護(hù)區(qū)間內(nèi)、各金屬部件和各系統(tǒng)之間電位差。對(duì)非帶電金屬體（如水管等）需要采用導(dǎo)線進(jìn)行等電位連接，對(duì)于帶電金屬體（如動(dòng)力線纜等）需要采用防雷器做等電位連接，見圖2。

技術(shù)要求如下。

①屋頂上的避雷針是用KBT-UA限流式避雷針。②接地電阻≤1Ω。

若接地電阻>1Ω，用KBT-JZ長(zhǎng)效防腐降阻劑，它是高土壤電阻率地區(qū)用于降低接地電阻的專用產(chǎn)品。

圖1所示的避雷針是用KBT-UA限流避雷針對(duì)雷電流形成一定的阻抗，使雷電流沿引下線泄入大地的強(qiáng)度減弱，使各種線路對(duì)雷電耦合的能量降低，使雷擊引起的各種危害大大降低。

保護(hù)半徑的計(jì)算參閱“科比特防雷資料”。

KBT-UA避雷針的保護(hù)半徑與高度（h）有關(guān)，與它的啟動(dòng)搶先時(shí)間（△T）有關(guān)，以及與所選擇的保護(hù)半徑（RP）有關(guān)，當(dāng)h≥5m時(shí)：

h為避雷針高度；

D為滾球半徑（閃擊距離）；

第一類建筑物為D=30m；

第二類建筑物為D=45m；

第三類建筑物為D=60m；

△L上行搶先距離，△L=V（m/μs）×△T（μs）；

V為先導(dǎo)傳播速度，一般取V=1m/μs；

△T提前預(yù)放電時(shí)間，一般為25～86μs。

（2）防雷分級(jí)的目的，是將需要保護(hù)的空間的設(shè)備劃分為不同的防雷區(qū)，以規(guī)定各部分空間的設(shè)備不同雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度。防雷區(qū)的級(jí)數(shù)越多雷電磁場(chǎng)強(qiáng)度越小。

相對(duì)于不同的要求，安裝位置、保護(hù)級(jí)別和雷電沖擊流通容量，分級(jí)的目的是提供選擇浪涌保護(hù)，保證一個(gè)高能量吸收能力和得到盡可能最低的設(shè)備損害。endprint

3 綜合防雷設(shè)計(jì)

防雷是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程見圖3，綜合防雷裝置分為兩大部分；外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置，在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)必須安裝外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。要求全方位多層次防護(hù)，又要根據(jù)實(shí)際情況注意區(qū)別處理突出重點(diǎn)，在做到結(jié)構(gòu)合理使整個(gè)系統(tǒng)在總體上達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)，又經(jīng)濟(jì)適用，見圖4。

N：均壓等電位母線（均壓環(huán)）接地電阻≤1Ω。

（1）電源電壓380V，用KBT-380；（2）電源電壓220V，用KBT-220；（3）數(shù)據(jù)線（電腦）用KBT-C100；（4）數(shù)據(jù)線（控制線）用KBT-485；（5）天饋線用KBT-T200；（6）視頻線用KBT-V800；（7）音頻線用KBT-A60。

圖6中：直擊雷地網(wǎng)和聯(lián)合地網(wǎng)是并聯(lián)在一起，接地電阻≤1Ω。

4 接地裝置敷設(shè)

接地裝置的接地體可分為自然接地體和人工接地體。

電氣設(shè)備接地裝置，應(yīng)首先利用自然接地體，如敷設(shè)在底下的供水管道、井管、建筑物與地連接的金屬結(jié)構(gòu)，建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，在自然接地體的接地電阻達(dá)不到要求時(shí)，可敷設(shè)人工接地體。

人工接地體有垂直和水平兩種敷設(shè)方式。垂直接地體一般是采用垂直埋入土中，用長(zhǎng)約1.5～2m的鋼管或角鋼，排行為2～3m一根，每行一般設(shè)8～16根，分為多行。垂直入地用63×63×6的角鋼，與角鋼連接用40×4扁鋼，一般敷設(shè)按東南西北4條以上，如接地電阻>1Ω時(shí)，再增加敷設(shè)條數(shù)或增加其他降阻劑。鋼管或角鋼埋入地中時(shí)，其上端離地面的深度為0.5～1.0m，這樣可以使地電阻不會(huì)由于冬季土壤表面凍結(jié)和夏季水分蒸發(fā)而引起較大的變動(dòng)。水平接地體多采用厚度不小于4mm、寬度20～40mm的扁鋼或直徑不小于8mm的圓鋼在地中水平敷設(shè)，埋于地下0.5～1.0m處。分成東、南、西、北多條水平接地體可成放射形布置，也可成排環(huán)形布置。

各種系統(tǒng)的防雷要求種類很多，但其防雷思想是一致的，在廣播電視設(shè)備系統(tǒng)中見圖5，屬弱電流用電，防雷與強(qiáng)電系統(tǒng)不一樣，就是再努力實(shí)現(xiàn)等電位。絕對(duì)的等電位只是一個(gè)理想，實(shí)際中只能盡量逼近，目前是綜合采用分流、屏蔽、箝位、接地等方法來近似實(shí)現(xiàn)等電位。

在均壓等電位連接系統(tǒng)中，能做直接電氣連接的金屬導(dǎo)體系統(tǒng)，做直接電氣連接，不能做直接電氣連接的線路（比如電源線、信號(hào)線、天線、數(shù)字線等）需做特殊的等電位連接。各類防雷器為了防止瞬態(tài)浪涌摧毀廣播電視設(shè)備系統(tǒng)，在信號(hào)輸入、輸出接口和電源接口都必須安裝防雷裝置及電涌保護(hù)器。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)際防雷標(biāo)準(zhǔn)IEC62305-4[S].

[2] 中國(guó)氣象局2005年2月1日發(fā)布實(shí)施的《防雷減災(zāi)管理辦法》[Z].

[3] 防雷產(chǎn)品《說明書》[Z].endprint