廣播電視發(fā)射臺防雷技術(shù)探討

特木日朝日格,于洪濤

（內(nèi)蒙古廣播電影電視局通遼廣播發(fā)射中心臺 通遼 028000）

0 引言

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進步也推動著我國電視廣播業(yè)的發(fā)展和進步，廣播電視發(fā)射臺一般都設(shè)在比較高的位置，因為是長期的暴露在外界環(huán)境中，因此，雷電會對其造成一定的影響。目前針對防雷措施的研究已經(jīng)逐漸受到工作人員的重視和關(guān)心，將一些先進的防雷技術(shù)運用到廣播電視發(fā)射臺的設(shè)計中去。由于電子設(shè)備的種類越來越多，同時裸露在室外的管線部分也越來越多，使遭受雷擊的可能性大大增加，同時現(xiàn)代電子產(chǎn)品中電路的壓力在逐漸降低，印刷電板之間的格子距離也變小了，進而使信息專遞的能力減弱。下面就從雷電風(fēng)險的形成原因和種類展開詳細的探討，尋找有效的防雷措施。

1 雷電的形成和危害分析

1.1 雷電形成的原因

雷電的形式主要可以分成兩種形式，一種是地閃，是帶電的云群對大地的放電過程，滿足的條件是帶電云群和大地之間的場強達到25到30千伏之間。當?shù)竭_這個條件時就會發(fā)生雷電現(xiàn)象，當先導(dǎo)頂端接觸地面時則能誘發(fā)迎面先導(dǎo)，二者接觸即可生產(chǎn)較強的電離通道，放電的過程也隨之變成定向閃電的方式，之后是會閃并伴隨有極強的電流，雷電的放電過程就在此階段完成，緊接著出現(xiàn)了電閃和雷鳴。放電的時間僅在50到100us之間，放電的電流可以達到十萬安左右。放電的主要過程在接觸到云端之后就終止了，電流云群中的一些分散電流通過放電通道流下來，出現(xiàn)短暫的輝光現(xiàn)象，這個階段大概持續(xù)0.03到0.15秒之內(nèi)。地閃是雷電直擊的結(jié)果，這會產(chǎn)生強大的電流對電子設(shè)備都會造成非常大的損害。云閃的形式有兩種：云團內(nèi)部放電和帶電雷云之間放電，這種形式生成的雷電是感應(yīng)形式的雷電，同樣對電子設(shè)備的損害非常大。

1.2 雷電的種類以及危害

1.2.1 直擊雷。直擊雷的由來和它的名字一樣，是帶電云群對建筑物直接放電而產(chǎn)生的強大電流流動的行為，電流的強度一般可以達到幾千安，這種雷擊對電子設(shè)備的損害是毀滅性的。

1.2.2 感應(yīng)雷。感應(yīng)雷是由雷電引起的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)結(jié)果的二次雷電，相比直擊雷它的危害要小很多，然而發(fā)生的概率卻增加了幾十倍。其中傳播的方式可以是電力線、電話線、金屬物體等，通過這些導(dǎo)體的傳送將雷電運輸?shù)胶苓h的距離，因此遭受雷擊的范圍就變得更廣了。通過對這種雷擊的特色分析，來針對其研發(fā)有效的防雷措施，做好導(dǎo)線的絕緣層不失為一種非常有效的辦法。

1.2.3 雷電波引入雷電脈沖

這兩種雷電的生產(chǎn)都是由高壓引起的，存在形式可以總結(jié)成三種，第一種，直擊雷擊中地面的電線，產(chǎn)生的高壓雷電以波的形式傳播到建筑區(qū)域電器設(shè)備造成損害，第二種，感應(yīng)雷會產(chǎn)生高壓脈沖，沿著導(dǎo)線向室內(nèi)電氣設(shè)備傳輸。最后一種是直擊雷在機房周圍進入大地時，遇到地下的地網(wǎng)則又會順著地網(wǎng)線傳輸?shù)绞覂?nèi)電氣設(shè)備上，形成危害。

2 防雷措施分析

2.1 廣播電視發(fā)射臺防雷技術(shù)概括

2.1.1 發(fā)射天線式防雷技術(shù)。常規(guī)的防雷方法是在廣播電視發(fā)射臺的鐵塔上安裝避雷針，避雷針能夠有效的防止直擊雷的襲擊。作用的原理是當直擊雷擊中目標時將其強大的電流安全的導(dǎo)入到大地中去，帶電云群靠近發(fā)射鐵塔時則將感應(yīng)的電流通過尖端放電來使雷云綜合，進而完成防雷工作。其中有關(guān)雷針直徑的選擇一般在25到40毫米，長度為1到2米之內(nèi)，材質(zhì)上要求外表鍍上一層鎳鋅，而尖端的部位則需要鍍上一層銀。避雷針的防雷范圍也是有一定限度的，在針的頂端向下45度的傾斜形成的一個錐形的空間范圍。

2.1.2 防雷地網(wǎng)。防雷電網(wǎng)的建設(shè)需要以機房建設(shè)為中心，在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)防雷地網(wǎng)的建設(shè)工作，地段的選擇也必須考慮選在干燥的地帶?？紤]電網(wǎng)建設(shè)的各種約束因素來綜合判斷，電網(wǎng)的線不能拉的過長，必須控制70米以下。將長約2米的接地棒釘入到土壤中去，保持棒與棒之間的距離在20米作用，然后將其焊接在一起，同時保持鐵塔、機房與大地相連接。

2.1.3 接地技術(shù)。接地的整套裝置主要由電線和接地體兩部分組成，其中將和大地相連的金屬物體命名為接地體，連接接地體和大地之間的金屬線稱之為接地線。同時要求將電氣設(shè)備的連接裝置和金屬導(dǎo)線都連接到防雷網(wǎng)上，使其成為一個有機的整體，發(fā)揮防雷實際作用。工作原理主要是當發(fā)生雷擊的時候，防雷避雷針會將電流引入到大地中去，同時設(shè)計到一個防雷性能的問題，根據(jù)物理學(xué)中的相關(guān)定律可以了解到，接地電阻值的大小和防雷的效果存在直接的關(guān)系。原因的根本就在于接地電阻在遭受雷電傳送的過程時，接地電阻在接受大地電流傳輸中會使電壓降低，因此如果接地電阻很小的話會就會和大地形成一個統(tǒng)一的整體，電流的泄放速度也會加快，剩余的電壓也會相應(yīng)的降低，對電子設(shè)備的危害也會大大的減小。大量實際的例子可以驗證接地電阻的大小控制在4歐時，防雷的效果最好。

2.1.4 降低接地電阻的防雷技術(shù)。防雷地網(wǎng)的地區(qū)應(yīng)該保持在干燥地段，如果選擇地區(qū)的導(dǎo)電性很差的話會造成防雷性能的障礙，因此，需要使用一些中性降阻的物質(zhì)來解決相關(guān)的土質(zhì)問題，常規(guī)使用的材料有食鹽、鐵屑、長效降阻劑等。

2.2 接受天線的防雷

接受天線上也可以安裝避雷針，其中主要安裝在天線的豎桿上，其中避雷針的高度設(shè)置需要根據(jù)實際的設(shè)施保護來決定，要求避雷針的高度大于天線頂端的長度，水平距離的最小值為3米。將避雷針和地面的防雷裝置相連接實現(xiàn)其防雷作用。

2.3 供電線路的防雷

2.3.1 供電線路的始端和終端都需要安裝防雷變壓器，其主要的功能作用是緩解供電線路帶來的雷電沖擊，同時還可以防止雷電擊中桅桿而引發(fā)一系列的閃電導(dǎo)致電源破壞。

2.3.2 架空線的兩端安裝避雷針。這種避雷針的安裝方式能夠?qū)⒂行У钠鸬椒览鬃饔?，同時相應(yīng)的加入降阻劑能夠降低接地電阻的阻值，進而使防雷效果更加明顯。

2.3.3 線路桅桿上也安裝避雷針。地面的機房到廣播電視鐵塔之間是由桅桿和線路組成的電路設(shè)備，其中將直徑約為3.5毫米的剛較線焊接接地電線和接地的裝置，并將其埋入到1.5米以下的地方，運用減阻劑來調(diào)節(jié)土壤的性質(zhì)，進而達到更好的范雷效果。

2.4 信號傳輸線路的防雷

這一環(huán)節(jié)的防雷措施主要通過兩個方面來具體開展，一種是保持鐵塔的天線引線必須和鐵塔內(nèi)側(cè)保持一段安全距離，進而避免遭受雷擊而發(fā)生感應(yīng)電流等雷擊后果。另一種是將鐵塔到機房的引線用一個金屬線槽來包裝，將這個金屬線槽安裝到避雷網(wǎng)上，進而有效的發(fā)揮防雷技術(shù)的功效。

3 實施防雷措施技術(shù)中需要注意的問題

3.1 將各項設(shè)備和裝置都有效的鏈接起來

廣播電視臺在鋪設(shè)防雷措施網(wǎng)絡(luò)的過程中，必須將避雷針、接地裝置、鐵塔連線、電源接地極和機房設(shè)備都充分的鏈接起來，使其形成一個有機的整體，進而達到等位電壓的鏈接要求。這種范雷設(shè)施的使用中主要以降低電位差為主要目的，對接地系統(tǒng)和接電設(shè)備本身都提出了非常高的要求。在一些實際的案例分析中可以充分的證明雷擊電流在傳輸?shù)倪^程中是以半球形的擴散方式向大地傳播的，并且可以傳送到20米以外的大地中去，電位的值也趨近于0。

3.2 科學(xué)落實防雷接地裝置設(shè)備

防雷效果的明顯與否和防雷裝置的鏈接有著直接的關(guān)系，其中各地接地線要和地網(wǎng)以電氣的方式來鏈接，在需要進行焊接的地方做好防銹工作。同時在一些巖石比較多的地區(qū)需要添加相應(yīng)的防阻制劑來改變土壤的性質(zhì)，進而降低接地電阻，其中常規(guī)使用的制劑有食鹽、鐵屑和一些比較高級的降阻制劑，如：GDSZ系列降阻劑和DDT系列降阻劑。在落實好一系列的電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)置和安裝工作之后，還需要做好后期的維護工作，針對各個點進行定期的維護和檢驗，使整個系統(tǒng)始終保持一個正常的工作狀態(tài)，進而完成防雷設(shè)備的基本要求。

3.3 調(diào)整防雷原件之間的縫隙。在實施防雷技術(shù)措施時需要注意防雷元件之間的間隙大小，其中主要的檢查項目包括保安器件、避雷器等設(shè)備是否接觸良好，檢查這些基礎(chǔ)的設(shè)置零件是否處于一個良好的工作狀態(tài)。

4 實際防雷案例分析

通過相關(guān)的例子來充分的證明和研究具體的防雷措施運用手段和效果，在一些廣播電視發(fā)射臺中使用了一種新型的固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射設(shè)備，它的原理是使用隔離變壓器來消除線路中的感應(yīng)雷，需要將隔離變壓器機房的電源進行電位的轉(zhuǎn)移，使其到達同一個地網(wǎng)上。電源的電壓可以可以隨著電位的具體值上下浮動，同時使反擊的可能性降到最低。對于由供電電線帶來的感應(yīng)雷，則需要隔離變壓器對其進行電波處理，將波反射引入到地網(wǎng)處，然后由避雷器對其進行處理。在數(shù)字電視的設(shè)備中還增加了Fs型的避雷針，這種避雷針具有雙重保護的功效。在導(dǎo)通時間上具有非常大的優(yōu)勢，同時還能能夠承受比較大的電流。涉及到的元件有閥片電阻和火花間隙，其中閥片元件都是利用特殊材料制成的。出現(xiàn)雷擊的時候則由火花間隙來負責放電反應(yīng)，以這種方式將強電流引入到大地中去，實現(xiàn)防雷擊作用。

由于一些電視臺的某些頻道經(jīng)常會遭受雷擊損害，頻繁的停播造成了非常大的經(jīng)濟損失，通過將雷安型的避雷針安裝到輸入電源上以后，就起有了明顯的保護作用，這種避雷針是運用了三種氧化鋅壓敏電阻來作基本元件，三者，之間形成了的保護電路。當出現(xiàn)雷擊之后，壓敏電阻會迅速感應(yīng)到外界電壓的不正常，隨著這種外界電壓的無限增大，就造成內(nèi)部保險絲熔斷，從而有效的防治雷擊的強力電壓對設(shè)備造成損害。在較大功率的電源上安裝相關(guān)的電感電容設(shè)備，經(jīng)過這一列的防雷技術(shù)改造，大大降低了雷擊事件的發(fā)生，為廣播電視臺的工作提供了一個安全的環(huán)境。

5 結(jié)束語

廣播電視發(fā)射臺的防雷工作涉及的內(nèi)容比較廣，只有針對性的對出現(xiàn)的各種雷擊進行分析和研究，才能按照實際的要求設(shè)計出符合情況的防雷方案，以更加科學(xué)、嚴謹?shù)脑O(shè)計來做好防雷擊措施。與此同時，還需要做好后期的檢查和維護工作，對容易出現(xiàn)問題的地方要加強檢查，對出現(xiàn)問題的地方及時的解決，這樣才能保證廣播電視的安全播放。

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