淺談發(fā)信臺(tái)的防雷設(shè)計(jì)

賴林福生

摘 要：發(fā)信臺(tái)是海岸電臺(tái)進(jìn)行安全通信必不可缺的發(fā)射站點(diǎn)，是海岸電臺(tái)開(kāi)展安全通信業(yè)務(wù)的重要環(huán)節(jié)。為了保障通信信號(hào)正常發(fā)射，使安全通信業(yè)務(wù)即時(shí)高效地進(jìn)行，必須建立防雷系統(tǒng)，提高各類設(shè)備的防雷防災(zāi)能力。本文在概述發(fā)信臺(tái)各類設(shè)備、各系統(tǒng)組成及其面臨的雷害風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了發(fā)信臺(tái)的防雷設(shè)計(jì)及措施。

關(guān)鍵詞：海岸電臺(tái) 發(fā)信臺(tái) 防雷設(shè)計(jì)

隨著世界各地交流越來(lái)越頻繁，航海運(yùn)輸越來(lái)越繁榮，海上安全通信工作也越來(lái)越重要。海岸電臺(tái)作為海上安全通信系統(tǒng)的重要組成部分，海上遇險(xiǎn)通信直接關(guān)乎船員生命財(cái)產(chǎn)安全，發(fā)布的航行警告等安全信息對(duì)航海工作的順利進(jìn)行至關(guān)重要。為更好地做好航海保障工作，發(fā)信臺(tái)作為發(fā)射站點(diǎn)，必須提高自身防雷防災(zāi)能力，保障通信業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展。

1.發(fā)信臺(tái)的設(shè)備及雷害風(fēng)險(xiǎn)

發(fā)信臺(tái)主要由發(fā)信機(jī)機(jī)房、發(fā)射天線鐵塔及饋纜、監(jiān)控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、微波塔和微波房等部分組成。雷擊一般主要有以下三種形式：一是直擊雷，主要表現(xiàn)是帶電云層對(duì)地面某一點(diǎn)迅猛放電；二是感應(yīng)雷，主要表現(xiàn)是因云層放電，造成導(dǎo)體產(chǎn)生電磁感應(yīng)形成高電壓導(dǎo)致發(fā)生閃擊；三是球形雷，主要在雷暴時(shí)發(fā)生，危害較大，且具有較高的不確定性。

1.1 發(fā)信機(jī)及雷害

發(fā)信機(jī)由各種高度集成電子元器件組成，對(duì)工作信號(hào)起放大作用。由于海岸電臺(tái)大部分業(yè)務(wù)24小時(shí)開(kāi)放，為滿足通信工作需要，發(fā)信機(jī)不能在雷雨天氣關(guān)機(jī)以避雷。發(fā)信機(jī)受雷擊影響主要有兩個(gè)表現(xiàn)。一是受雷擊影響，機(jī)器頻繁出現(xiàn)駐波比告警，無(wú)法正常工作，影響通信業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展。二是雷擊電流過(guò)大，直接損壞發(fā)信機(jī)高度集成電子元器件。

1.2 天線鐵塔及雷害

為更好地滿足海上安全通信工作需要，提高信號(hào)發(fā)射質(zhì)量，提供更加高效的海上安全通信業(yè)務(wù)，天線鐵塔大都架設(shè)在山頂上，以達(dá)到最佳的信號(hào)覆蓋范圍。加上鐵塔自身高度，在雷雨天氣中，被破壞力大的直擊雷擊中概率較高，對(duì)鐵塔自身及機(jī)房設(shè)備安全形成較大威脅。同時(shí)，感應(yīng)雷能順饋纜直下機(jī)房，損壞發(fā)信機(jī)或其高度集成電子元器件。

1.3 電源系統(tǒng)及雷害

機(jī)房供電由兩路市電接入，經(jīng)電源線路傳輸?shù)綑C(jī)房。電源系統(tǒng)由高低壓配電柜、變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、UPS電源及配電柜組成。由于電源線路流經(jīng)電流較高、電壓大等原因，雷電可能通過(guò)電力回路進(jìn)行侵害，影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，并對(duì)發(fā)信機(jī)造成不良影響。

2.防雷設(shè)計(jì)

2.1天線鐵塔防雷設(shè)計(jì)

為滿足各類通信業(yè)務(wù)需要，發(fā)射天線程式各不相同，天線鐵塔的高度也不同，分別架設(shè)在天線場(chǎng)地不同位置，為有效降低直擊雷威脅，保護(hù)機(jī)房設(shè)備安全，必須在天線鐵塔建立一整套防雷系統(tǒng)，主要由接閃器、引下線和地網(wǎng)組成。在防雷系統(tǒng)中，接閃器的主要構(gòu)造為金屬導(dǎo)體，形式有避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)等，接閃器要穩(wěn)定焊接在鐵塔頂端，且高度要超過(guò)鐵塔，以形成更好的引雷效果。同時(shí)采用直徑大于1cm的圓鋼作為引下線，根據(jù)天線鐵塔實(shí)際高度，須采取不同措施，將引下線牢牢固定在天線鐵塔上。根據(jù)天線鐵塔自身高度、所在位置的地理?xiàng)l件和泥土情況等，要實(shí)際分析，采用合理有效的地網(wǎng)設(shè)計(jì)。高度較低的天線鐵塔，采用扁鐵埋地即可；對(duì)于高度較高的天線鐵塔，要科學(xué)布置地網(wǎng)，使地網(wǎng)電阻達(dá)到最小，形成最好的對(duì)地放電效果。以上三個(gè)部分要牢固連接，形成一體，才能充分發(fā)揮引雷、放電作用，減少因鐵塔受雷擊而導(dǎo)致發(fā)信機(jī)損壞現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 饋纜防雷設(shè)計(jì)

饋纜由發(fā)信機(jī)接出，將通信信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)信天線上發(fā)射出去。為減少感應(yīng)雷順著饋纜直下機(jī)房，損壞發(fā)信機(jī)或高度集成元器件的現(xiàn)象發(fā)生，主要要做好以下幾點(diǎn)工作。一是要做好饋纜接地，將同軸電纜外皮連接在天線鐵塔頂部和底部，使其與鐵塔整體進(jìn)行有效連接，對(duì)部分高度較高的天線鐵塔，應(yīng)在鐵塔中間部分適當(dāng)增加幾處連接點(diǎn)。饋纜接地線連接到鐵塔地網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)受雷擊影響時(shí)對(duì)地放電。二是合理配置避雷器，在天線匹配箱中，安裝避雷器，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)保護(hù)；在天線轉(zhuǎn)換架上，對(duì)每一天饋纜安裝避雷器，可實(shí)現(xiàn)第二級(jí)保護(hù)。針對(duì)個(gè)別高度較高的天線鐵塔，在天線轉(zhuǎn)換架上，專門(mén)安裝避雷效果更好的避雷設(shè)施，以起到更好的保護(hù)效果。三是做好饋纜屏蔽工作，一般采用同軸電纜作為饋纜，屏蔽層兩端接地，可有效減小雷擊造成的電磁感應(yīng)對(duì)發(fā)信機(jī)的影響。

2.3電源系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)

為保護(hù)電源系統(tǒng)自身及發(fā)信設(shè)施，主要做好以下兩個(gè)方面工作。一是安裝多級(jí)避雷器，在高壓配電柜，安裝B級(jí)避雷器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)直擊雷大電流的泄放作用；在低壓配電柜，安裝C級(jí)避雷器，可吸收前級(jí)避雷器的殘余電壓及感應(yīng)雷形成的電壓；在機(jī)房配電柜，安裝D級(jí)避雷器，對(duì)經(jīng)過(guò)前兩級(jí)避雷器的雷擊殘余能量進(jìn)行吸收。二是做好電源系統(tǒng)防雷，對(duì)變壓器配置獨(dú)立地網(wǎng)，要與機(jī)房地網(wǎng)之間形成距離，以達(dá)到最佳泄放雷擊效果。同時(shí)，低壓線路引入接地設(shè)計(jì)，將雷擊造成的靜電感應(yīng)效果盡可能地減少到最低，起到對(duì)機(jī)房設(shè)備最好的保護(hù)效果。

2.4建立定期檢查制度

為保障防雷系統(tǒng)整體有效運(yùn)行，及時(shí)排查因種種原因造成的漏洞，保護(hù)發(fā)信設(shè)施安全，建立月度維護(hù)計(jì)劃和年度大保養(yǎng)計(jì)劃非常必要。在每月進(jìn)行的維護(hù)工作中，主要檢查防雷系統(tǒng)各部分是否正常，重點(diǎn)是檢查發(fā)射天線防雷系統(tǒng)。主要檢查內(nèi)容有以下幾點(diǎn)，防雷地網(wǎng)是否被人為破壞， 引下線是否有效固定，各焊接點(diǎn)是否牢固，各處連接是否牢固、有效等。

年度大保養(yǎng)在完成月度維護(hù)全部?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，還需要測(cè)試地網(wǎng)接地電阻，保證地網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)有效泄放。測(cè)量接地電阻一般采用3極測(cè)量法，具體接線如圖1所示。在實(shí)際操作中，要注意不同顏色接線的連接方式和3根接線之間的接地距離，通常情況下，接地距離應(yīng)在5-10m的范圍內(nèi)。正常情況下，接地電阻小于等于120除以電流值，且應(yīng)該小于4歐姆。

3.結(jié)語(yǔ)

在海運(yùn)愈加繁榮的時(shí)代背景下，海岸電臺(tái)安全通信的重要性愈加凸顯，只有建立防雷系統(tǒng)才能保證發(fā)信臺(tái)的正常運(yùn)作，為海岸電臺(tái)通信業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供有力保障。發(fā)信臺(tái)要做好防雷系統(tǒng)的日常維護(hù)，及時(shí)查漏補(bǔ)缺，保證防雷系統(tǒng)有效運(yùn)行，才能起到對(duì)重要設(shè)備的保護(hù)效果，使海岸電臺(tái)更好地代表國(guó)家履行國(guó)際公約，為海上航行船只停供通信業(yè)務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張玉忠，武建敏.淺析電視調(diào)頻發(fā)射臺(tái)的防雷保護(hù)[J].電子世界，2012（4）：33.

[2]郭偉志.論電視調(diào)頻發(fā)射臺(tái)的防雷保護(hù)[J].科技展望，2016，26（17）：115.

[3]宋保英.衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)的防雷保護(hù)[J].西部廣播電視，2014（22）：173.

[4]何偉明.電力企業(yè)信息系統(tǒng)的整體防雷保護(hù)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)（中旬刊）， 2015 （11）： 138-139.

[5]白徐潮.高山發(fā)射臺(tái)防雷方案的設(shè)計(jì)及具體防雷措施[J].有線電視技術(shù)，2017（1）：107-109.

[6]廣州通信中心通信設(shè)備及基站維保標(biāo)準(zhǔn).