廣播電視無線發(fā)射臺站的防雷措施分析

【摘要】廣播電視無線發(fā)射臺大多興建在高山上，容易受到雷擊，給設(shè)備和人員財產(chǎn)帶來損壞，影響到安全播出。本文主要從機(jī)房防雷接地、配電三級浪涌保護(hù)、線路屏蔽、等電位連接等多種方面采取防雷措施，能起到很好的預(yù)防效果。

【關(guān)鍵詞】無線發(fā)射臺;雷電;地網(wǎng)敷設(shè)

廣播電視無線發(fā)射臺站為了擴(kuò)大覆蓋范圍，一般都建設(shè)在海拔較高的高山頂上，但這也會給工作帶來一系列的問題，除了工作條件艱苦、生活單調(diào)外，這些都可以靠職工們堅韌的毅力、頑強(qiáng)的作風(fēng)去克服，但有些非人力所能掌握的自然因素，如雷擊是無法靠人力因素去克服的，尤其是在南方地區(qū)，空氣濕度大，春夏時節(jié)，更容易遭遇雷擊。這對臺站的安全播出和人身安全帶來很大的危害。高山臺站安全播出是首要任務(wù)，怎樣做好高山轉(zhuǎn)播臺站的防雷是一項重要而又復(fù)雜的課題。

1. 雷電產(chǎn)生的原因

一般來說是由于地面潮濕的空氣受熱，水汽上升，水汽與空中冷熱氣團(tuán)交替，凝結(jié)成冰晶或水滴，形成積云。積云在流動中會遇到強(qiáng)氣流，在它的作用下，進(jìn)而形成帶正負(fù)電荷的兩部分積云，而這種帶電荷的積云叫做雷云。雷云在上下氣流強(qiáng)烈撞擊摩擦下，所帶電荷量逐漸累積，從而形成強(qiáng)大電場。一般情況下，正電荷的云在上層，負(fù)電荷的云在下層，這樣兩者之間就形成強(qiáng)大的電場。當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到一定閾值，破壞了空氣的的絕緣，就會發(fā)生猛烈的放電現(xiàn)象，這就是雷電形成過程。在放電過程中會產(chǎn)生很強(qiáng)的電流，雷電電流將空氣擊穿，形成放電通道，出現(xiàn)的火光就是閃電，空氣突然受熱膨脹形成的沖擊波的聲音就是雷聲。

2. 雷擊的幾種形式及危害

（1）直擊雷。巨大的雷電流流入地下，令在雷擊點(diǎn)及其連接的金屬部分產(chǎn)生極高的對地電壓，可能直接導(dǎo)致接觸電壓或跨步電壓的觸電事故。

（2）球形雷。球形雷是一種球形、發(fā)紅光或極亮白光的火球，運(yùn)動速度大約為2m/s。球形雷能從門、窗、煙囪等通道侵入室內(nèi)，極其危險。

（3）雷電感應(yīng)，也稱感應(yīng)雷。雷電感應(yīng)分為靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種。靜電感應(yīng)是由于雷云接近地面，在地面凸出物頂部感應(yīng)出大量異性電荷所致。電磁感應(yīng)是由于雷擊后，巨大雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)大磁場所致。這種磁場能在附近的金屬導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電壓，造成對人體的二次放電，從而損壞電氣設(shè)備。

（4）雷電侵入波。雷電沖擊波是由于雷擊而在架空線路上或空中金屬管道上產(chǎn)生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波。

3. 高山臺站怎樣預(yù)防雷擊

高山臺站在建臺伊始，就把防雷作了重要的考慮，采取一定的防范安全措施，主要是修建鐵塔、預(yù)埋地網(wǎng)，但免不了每年都會有因遭受雷擊而造成設(shè)備損壞的現(xiàn)象發(fā)生。做到完全避免是不可能的，但我們可以做到盡量減少或?qū)p失降到最低。高山臺站的防雷要做好以下幾個方面。

（1）地網(wǎng)的敷設(shè)。臺站根據(jù)所在地的土壤條件，做好地網(wǎng)。以鐵塔為中心，向四周幅射，呈網(wǎng)狀敷設(shè)銅條（40mm×4mm），每間隔5米插入熱鍍鋅角鋼（2.5m×50mm×50mm×5mm）作為垂直接地極，并與銅條焊接，地槽內(nèi)填充碳沫覆蓋銅條以利于導(dǎo)電。土壤蓄水性差的，地網(wǎng)地槽要深些，不小于50CM，密度大些，依地勢延伸。使地網(wǎng)的接地電阻在干燥的氣候下不大于3Ω，以利于當(dāng)直擊雷擊中鐵塔時，能將電流最快地傳導(dǎo)到大地，起到防護(hù)的作用。機(jī)房的接地應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，不與地網(wǎng)相連。因腐蝕、焊接等因素，地網(wǎng)間難免存在阻質(zhì)，在大電流流過時就會形成電勢差，從而使電流竄入毀壞設(shè)備。

適時檢測地網(wǎng)接地電阻，如電阻變大應(yīng)及時對地網(wǎng)進(jìn)行維修，考慮到維修成本及實時效果，建議直接在地網(wǎng)中增加敷設(shè)地網(wǎng)線，與原地網(wǎng)線交差節(jié)點(diǎn)處實行焊接，并增加地網(wǎng)面積。為降低地網(wǎng)電阻，在低洼處修建水池，將雨水導(dǎo)入，地網(wǎng)敷設(shè)入池中以改善接地狀況。

（2）配電系統(tǒng)的防護(hù)。機(jī)房配電系統(tǒng)一般都在室內(nèi)，不會受到直擊雷的沖擊，但最常見的是受感應(yīng)雷和雷電侵入波的沖擊，造成配電設(shè)施或發(fā)射設(shè)備的毀壞。因此必須在供配電系統(tǒng)中，采取有效實用的防雷措施，保證機(jī)房系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，減少雷電感應(yīng)對電子設(shè)備的影響。

配電系統(tǒng)通常采用三級SPD（浪涌保護(hù)器）保護(hù)方式。SPD用于在很短的時間內(nèi)（納秒級）將受保護(hù)設(shè)備連接到等電位系統(tǒng)，向地球釋放雷電脈沖能量。

一級防雷裝置可釋放直擊雷電流或輸電線路遭受直擊雷時所傳導(dǎo)的巨大能量，將數(shù)萬至數(shù)十萬伏的浪涌電壓限制到2500-3000V。

二級防雷裝置是對上一級防雷裝置殘壓和區(qū)域內(nèi)雷擊感應(yīng)的保護(hù)裝置。目的是進(jìn)一步將通過第一級防雷器的殘余浪涌電壓的值限制到1500-2000V。第三級防雷器是對第二級防雷器的殘余雷擊能量進(jìn)行保護(hù)，其目的是將剩余浪涌電壓降低到1000V以下，使浪涌能量不會損壞設(shè)備。

（3）外電及電纜的接入防護(hù)。高山臺站是信息交匯的樞紐，既有供臺站運(yùn)轉(zhuǎn)的電源線，也有各類信源線、通訊線和臺站內(nèi)的監(jiān)控線。這些線路有的是架空架設(shè)，也有的是直埋敷設(shè)。從防雷角度看，直埋敷設(shè)方式防雷效果最好。架空線路最易遭受雷擊，破壞性大，影響范圍廣。為避免對首尾端設(shè)備造成損壞，架空線路輸電時，應(yīng)對每根桿塔進(jìn)行防雷接地處理。架空電纜的鋼絞線和架空電纜線路中的金屬管道應(yīng)接地。

（4）設(shè)備的等電位接地處理。轉(zhuǎn)播機(jī)房應(yīng)設(shè)置等電位均壓帶，采用截面積不小于25mm2的銅帶，在防靜電地板下編織成矩形網(wǎng)格，并作接地處理，由絕緣子支撐于地面上，銅帶間鉆孔緊固，與機(jī)房內(nèi)支撐柱鋼筋相連不小于2處，連接方式為螺栓或者焊接。機(jī)房內(nèi)信號設(shè)備金屬外殼需與等電位均壓帶用等電位聯(lián)接帶相連，聯(lián)接帶截面積不小于50mm2。機(jī)房內(nèi)的電纜屏蔽層、金屬管道、設(shè)備外殼以及所有的金屬構(gòu)件都應(yīng)與等電位均壓帶就近連接。機(jī)房內(nèi)安裝靜電地板的支撐架也應(yīng)用不小于6mm2的導(dǎo)線與均壓帶多處相連。

4. 結(jié)束語

廣播電視無線發(fā)射高山臺站防雷是一項綜合性技術(shù)工程，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，都不能取得預(yù)期的效果。因此我們在制定防雷技術(shù)方案時，必須根據(jù)臺站的地理條件、環(huán)境因素、技術(shù)要求進(jìn)行綜合分析，從室外到室內(nèi)、從地埋到架空、從強(qiáng)電到弱電、從天線到機(jī)房統(tǒng)籌考量，采取相應(yīng)的技術(shù)措施。在運(yùn)行當(dāng)中要認(rèn)真觀察、定期檢測、總結(jié)經(jīng)驗，對薄弱環(huán)節(jié)實行加強(qiáng)，使系統(tǒng)真正發(fā)揮防雷、保障機(jī)房設(shè)備安全的作用。

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作者簡介：田曉斌（1972.9-）男、土家族、湖南張家界人、本科、工程師、研究方向：廣播電視工程。