高山無線發(fā)射臺廣播電視發(fā)射機(jī)房的雷電防護(hù)研討

韓秀赟

【摘要】我臺位于陜西省延安市延川縣永坪鎮(zhèn)楊山峁，海拔一千三百六十米，擔(dān)負(fù)著延安北部六個(gè)縣市無線電視和調(diào)頻廣播的發(fā)射覆蓋任務(wù)，我臺有電視發(fā)射機(jī)三部，調(diào)頻發(fā)射機(jī)三部，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)一部。廣電發(fā)射塔或發(fā)射機(jī)房的特點(diǎn)是大功率大覆蓋，一個(gè)發(fā)射機(jī)房可以覆蓋半徑幾十到上百公里的范圍，因?yàn)槌袚?dān)了地面數(shù)字電視和調(diào)頻廣播的發(fā)射任務(wù)，雖然隨著時(shí)代發(fā)展數(shù)字電視的使用率在下降，但廣播收音機(jī)仍然發(fā)揮著關(guān)鍵作用，無線發(fā)射臺在戰(zhàn)時(shí)和災(zāi)時(shí)也會(huì)有較大用場，仍然扮演著至關(guān)重要的作用，但同時(shí)，因?yàn)樯硖幐呱街辽锨壹舛朔烹?，發(fā)射臺或發(fā)射機(jī)房在雷雨天很容易受到雷電侵害，主要包括直擊雷、雷電效應(yīng)、電磁脈沖三個(gè)方面的危害，會(huì)對發(fā)射臺或發(fā)射機(jī)房造成嚴(yán)重傷害，在其中的人員也會(huì)受到生命威脅，因此必須做好發(fā)射臺或發(fā)射機(jī)房的雷電防護(hù)工作才行，避免雷電所帶來的侵害影響，具有積極意義。本文首先對廣播電視發(fā)射機(jī)房、雷電防護(hù)等進(jìn)行概要性說明，其次分析廣播電視發(fā)射機(jī)房雷電防護(hù)的常見策略，最后分析智能化防護(hù)和管理技術(shù)的應(yīng)用，通過三點(diǎn)分析，希望能有幫助。

【關(guān)鍵詞】高山;廣播電視發(fā)射機(jī)房;雷電防護(hù)

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.13..012

廣播電視發(fā)射機(jī)房是將音頻信號和視頻信號調(diào)制到高頻載波上，通過無線發(fā)射的形式，將音頻信號和視頻信號傳播到區(qū)域內(nèi)的每家每戶，豐富區(qū)域內(nèi)人們的精神文化生活，有著非常重要的作用，近年來雖然使用率在下降，但卻無法替代，無線信號傳輸都是通過電磁波輻射，傳輸距離的遠(yuǎn)近一般和發(fā)射功率、自由空間損耗、接收天線增益等因素有關(guān)。為了讓傳播范圍更廣，通常設(shè)置在高山或者高處，其位置特性和電磁特性就導(dǎo)致容易受到雷電的侵害，輕則電子元件受損，設(shè)備無法正常使用，重則發(fā)射機(jī)房會(huì)發(fā)生爆炸、燃燒事故，對發(fā)射機(jī)房內(nèi)工作人員造成嚴(yán)重傷害，因此需要重視發(fā)射機(jī)房的雷電防護(hù)工作才行，切實(shí)提升雷電防護(hù)質(zhì)量

1. 對廣播電視發(fā)射機(jī)房、雷電防護(hù)等進(jìn)行概要性分析

1.1 廣播電視發(fā)射機(jī)房

顧名思義其大致分為廣播和電視兩大類，本質(zhì)上都是音頻信號或視頻信號調(diào)制到高頻載波上，以無線電波的形式輻射出去的過程，因?yàn)槠潆姶挪ㄝ椛鋱D形，距離遠(yuǎn)近、空間損耗等都會(huì)影響其實(shí)際無線發(fā)射效果，因此為了減少空間損耗，其多安置在高山上，而在高山上且機(jī)房設(shè)備會(huì)存在電磁感應(yīng)，很容易受到雷電侵害。

1.2 雷電防護(hù)重要性

分析雷電防護(hù)的重要性，不如分析雷電對于發(fā)射機(jī)房的傷害，其主要包括直擊雷、雷電效應(yīng)、電磁脈沖三個(gè)方面的危害，雷擊過程會(huì)產(chǎn)生非常大的熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機(jī)械力，會(huì)對發(fā)射臺或發(fā)射機(jī)房造成嚴(yán)重傷害，設(shè)備難以正常運(yùn)行，帶來財(cái)產(chǎn)損失，也影響廣播電視信號的傳播工作，如果工作人員受到雷電侵害，會(huì)直接受到生命威脅，瞬間死亡，因此必須做好發(fā)射臺或發(fā)射機(jī)房的雷電防護(hù)工作才行，保障發(fā)射機(jī)房能夠正常工作，保證相關(guān)人員不受生命威脅。另一方面，微電子技術(shù)的推廣，使得現(xiàn)代設(shè)備要求更低的接地電阻，并且還需要抗干擾。

1.3 雷電傷害類型

這里簡單分析雷電對于廣播電視機(jī)房造成傷害的類型，主要有三個(gè)方面，1.直擊雷：指的是雷電直接擊打電視機(jī)房，雷電在擊打廣播電視放射機(jī)房的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生非常大的熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機(jī)械力，如雷電防護(hù)不當(dāng)，發(fā)射機(jī)房會(huì)直接被摧毀，設(shè)備被損壞，也很容易因此可能產(chǎn)生爆炸、爆燃等危害，放射機(jī)房徹底損壞，無法工作，而在放射機(jī)房內(nèi)部或周圍的相關(guān)工作人員會(huì)受到雷擊、爆炸、爆燃等傷害，很大概率會(huì)瞬間死亡;2.感應(yīng)雷：感應(yīng)雷顧名思義是“感應(yīng)”所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，在雷云在放射機(jī)房上方積累的時(shí)候，會(huì)受到下方放射機(jī)房中產(chǎn)生靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)等、雷電直接擊中設(shè)備或金屬線，都有可能導(dǎo)致線路上產(chǎn)生高壓，對發(fā)射機(jī)房中電子設(shè)備造成嚴(yán)重破壞，感應(yīng)雷的危害程度比直擊雷稍小，但因感應(yīng)雷所產(chǎn)生的雷電事故卻非常普遍，是所有雷電傷害事故的80%-90%;3.電磁脈沖（EMP）：并不直接雷電擊打，但輸電線路卻會(huì)形成高電位沖擊波，而發(fā)射機(jī)房中集成電路或各類型電子元件會(huì)受到EMP攻擊，EMP攻擊電子元件的原理很簡單，它的持續(xù)時(shí)間只有數(shù)十微秒，但波長范圍很廣、峰值電壓很高，接收到它的電子儀器內(nèi)產(chǎn)生短時(shí)間的強(qiáng)大電流，超過元件的承受能力就會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。

2. 廣播電視發(fā)射機(jī)房雷電防護(hù)的常見策略

2.1 機(jī)房外部防雷

發(fā)射機(jī)房外部的防雷，主要就是避雷針、引下線、接地裝置組成的防雷系統(tǒng)，當(dāng)受到雷電侵害的時(shí)候，外部防雷系統(tǒng)能夠?qū)⒗纂娏魍ㄟ^導(dǎo)入到地下的接地裝置中去，地下接地裝置埋設(shè)有一定深度，可以將雷電順利引導(dǎo)流散，避免雷電直接對于發(fā)射機(jī)房造成傷害。

2.2 機(jī)房內(nèi)部防雷

發(fā)射機(jī)地方內(nèi)部的防雷措施有直擊雷接閃器防護(hù)、屏蔽門、濾波器、波導(dǎo)管等設(shè)備，這些設(shè)備主要是對發(fā)射機(jī)房內(nèi)精密的電子元件來說的，避免精密的電子元件直接受到電磁脈沖的損害，通過這些設(shè)施來避免雷電對于發(fā)射機(jī)房內(nèi)部設(shè)備的損害，但也存在造價(jià)昂貴方面的考量。除此之外，用高密度的金屬網(wǎng)來達(dá)到屏蔽電磁脈沖的影響，也非常常見，包括設(shè)備金屬外殼、管線金屬保護(hù)外皮等，同時(shí)全部接地形成保護(hù)，消除發(fā)射機(jī)房內(nèi)設(shè)備的電位差，不接地的設(shè)施要設(shè)置導(dǎo)線使其接地，機(jī)房獨(dú)立接地的接地電阻要小于1歐姆，聯(lián)合接地的接地電阻要小于4歐姆，也可根據(jù)經(jīng)濟(jì)性采用高密度銅網(wǎng)和高密度鋼網(wǎng)構(gòu)成的方式，鋼網(wǎng)節(jié)地，內(nèi)部銅網(wǎng)懸空，隔離增加電容容積，進(jìn)而起到濾波效應(yīng)，地面的話需要考慮靜電防護(hù)，可鋪設(shè)靜電地板。

2.3 發(fā)射機(jī)房天線防雷

發(fā)射機(jī)房天線是機(jī)房的重要設(shè)施之一，通常在無線發(fā)射臺的最高處，發(fā)射機(jī)房天線也能夠被看做是一根避雷針，但避雷針的本質(zhì)作用并不是“避雷”而是“引雷”，天線就像避雷針一樣在干著引雷的活，這勢必會(huì)對天線造成影響，同樣需要布置防雷措施才行，而對于發(fā)射機(jī)房天線的防雷技術(shù)，可以加設(shè)天線防護(hù)設(shè)備，同時(shí)要做好接地防護(hù)，連接接地裝置，就像是避雷針防護(hù)一樣，在雷擊情況下，天線引雷，將雷電流導(dǎo)入到地下接地裝置中，避免天線造成損壞。

2.4 機(jī)房電源防雷

機(jī)房電源防雷是雷電防護(hù)重點(diǎn)內(nèi)容之一，可以在電源線路與各個(gè)電子工作元件設(shè)備的連接之間加設(shè)浪涌保護(hù)器，從而避免過大電流對精密的電子元件造成影響，同時(shí)電源線路以及與工作元件的連接線路與接地網(wǎng)相連接，兩個(gè)方面齊發(fā)力，用接地保護(hù)和浪涌保護(hù)器來讓電源中高電流傳導(dǎo)入地下，避免對設(shè)備造成損害。是機(jī)房的電源接地、防雷接地和防靜電接地必須相互獨(dú)立分開，不得共用一個(gè)接地源。

總的來說，發(fā)射機(jī)房的防雷設(shè)施主要有四個(gè)模塊，也有四個(gè)原理：屏蔽、等電位、接地引流、電涌保護(hù)器SPD，在日常工作中勤加檢查，切實(shí)提升防雷有效性。

3. 智能化防護(hù)和管理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 信息化技術(shù)與維護(hù)

隨著時(shí)代的發(fā)展，信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，借助信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)行，智能化監(jiān)控，將更加有利于檢測發(fā)射機(jī)房防雷工作的有效性，利用信息化、智能化來完成設(shè)備維護(hù)工作，在設(shè)備上安裝無線傳感器或其他檢測器械，采集發(fā)射機(jī)房在工作中的運(yùn)行相關(guān)量數(shù)據(jù)，相關(guān)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，包括電壓、電流、電阻等數(shù)據(jù)，充分利用利用大數(shù)據(jù)、工業(yè)AI算法等先進(jìn)技術(shù)，通過深度數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)，模擬設(shè)備運(yùn)行的規(guī)律和機(jī)理模型，找出設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性和差異性，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)警，比如SPD全生命周期監(jiān)測功能和報(bào)警功能，電涌保護(hù)器SPD實(shí)質(zhì)上一種過電壓限制器，可檢測其絕緣強(qiáng)度、工作電壓等，來確定其工作可靠性，信息化、智能化監(jiān)控與維護(hù)目前看來想要大范圍應(yīng)用還有很長的路要走，未來或許可能發(fā)揮重大作用。

3.2 信息化技術(shù)與維護(hù)的作用

1.實(shí)時(shí)監(jiān)控：比如上文提到的SPD全生命周期監(jiān)測功能和報(bào)警功能，電涌保護(hù)器SPD實(shí)質(zhì)上一種過電壓限制器，可檢測其絕緣強(qiáng)度、工作電壓等，保證SPD的可靠性，再比如接地裝置，因?yàn)榻拥匮b置深埋地下，可能因土地腐蝕或生銹造成接地電阻增加，電流泄放能力減弱，可加設(shè)接地電阻在線檢測儀，實(shí)時(shí)測量接地電阻值，以確保設(shè)備的可靠性和安全性。

2.科學(xué)建模，有效預(yù)防：通過大數(shù)據(jù)，重視過往防雷系統(tǒng)信息的收集和利用，包括防雷系統(tǒng)的應(yīng)用日志、維修日志、耗損情況等，以及用雷電峰值檢測器來檢測雷擊數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的收集和處理，能夠有效解決防雷設(shè)施的缺陷問題，提升設(shè)備管理的有效性，就能夠有效加強(qiáng)發(fā)射機(jī)房的防雷效用。

3.智能報(bào)警：在戶外安裝一臺場雷電預(yù)警監(jiān)測儀，用于實(shí)時(shí)在線監(jiān)測一定區(qū)域內(nèi)的雷電活動(dòng)的變化頻率。當(dāng)雷雨云層形成或靠近的時(shí)候，對地靜電場的電場強(qiáng)度開始急劇變化，提前偵測雷電的到來，并且能夠靈敏的偵測到電場強(qiáng)度的提升，及時(shí)報(bào)警，提醒野外作業(yè)人員停止或暫停室外作業(yè)，進(jìn)入安全地帶避雷，防止雷擊傷害。

4. 結(jié)束語

綜上所述，廣播電視發(fā)射機(jī)房通過無線發(fā)射的形式，將廣播和電視內(nèi)容傳播到區(qū)域內(nèi)的饋線接受中，滿足人們的精神文化生活需求，為避免自由空間損耗多設(shè)置在高山上，因?yàn)槠湮恢锰攸c(diǎn)和電磁特性容易受到雷電的侵害，雷電一旦造成傷害，會(huì)造成不可估量的損失，因此需要重視發(fā)射機(jī)房的雷電防護(hù)工作才行，切實(shí)提升雷電防護(hù)質(zhì)量。發(fā)射機(jī)房的防雷設(shè)施主要有四個(gè)模塊：機(jī)房外、機(jī)房內(nèi)、天線、電源房內(nèi)，也有四個(gè)原理：屏蔽、等電位、接地引流、電涌保護(hù)器SPD，結(jié)合上文分析闡述，希望能有幫助。

參考文獻(xiàn)：

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