發(fā)射臺防雷接地方案淺析

徐啟元

（作者單位：安徽省岳西縣廣播電影發(fā)展中心）

發(fā)射臺防雷接地方案淺析

徐啟元

（作者單位：安徽省岳西縣廣播電影發(fā)展中心）

本文介紹了岳西縣新建發(fā)射臺工程建設防雷接地的設計內容、工程施工步驟以及工程施工技術規(guī)范要求。

發(fā)射臺；防雷接地工程；設計；步驟；技術規(guī)范

1　工程概況

根據國家廣電總局無線覆蓋工程建設要求，結合岳西縣廣播電視發(fā)展規(guī)劃和《無線發(fā)射技術方案》，岳西縣發(fā)射骨干臺新選址在花果山興建，為實施好中央及省臺節(jié)目無線覆蓋，將上級配備的無線覆蓋設備用好，積極做好發(fā)射臺的各項配套工程建設。

為保證發(fā)射臺站防雷設計符合國家有關防雷標準及廣電系統(tǒng)防雷規(guī)范要求，以綜合治理、全方位防護、層層設防、使雷擊能量快速安全泄放，以均衡均壓等電位原理為原則，按照雷電活動區(qū)的類型結合新選臺址因地制宜地處理好臺建筑物、機器設備及供電方式等防雷接地。防雷保護系統(tǒng)綜合采取接閃、分流、搭接、均衡和均壓等電位連接的方法措施，配以完善的施工方法和性能優(yōu)質的防雷材料，起到有效保護發(fā)射臺站機器設備免遭雷電危害切實保證設備財產和人身安全，特制定防雷接地工程方案。

2　防雷接地工程方案

新選址發(fā)射臺位于海拔410m東經116°21′33″，北緯30°51′16″的花果山山頂，地質結構為麻沙土壤為主，同時伴有風化石。鐵塔天線、機房供電電源等設施都極易遭直擊雷、感應雷等多種過電壓的侵襲，如果防護措施不到位，隨時可能遭受重大損失。因此，必須綜合考慮發(fā)射臺的雷擊電磁脈沖防護，應從臺站整體防雷的角度來進行防雷方案的設計。結合發(fā)射臺新選址花果山的地形地貌，發(fā)射臺防雷接地工程主要包括鐵塔防雷接地、機房工作接地、專用電力供電變壓器接地三大部分，鐵塔防雷接地由3條50m防雷接地帶、放電坑及連接防雷接地帶構成環(huán)網組成，機房工作接地由1條15m工作接地帶以及放電坑構成，將發(fā)射臺站的所有建筑物至于環(huán)網內，切實保護設備財產和人身安全。

2.1工程實施內容

2.1.1直擊雷防護

為保護天線不被直接雷擊，在鐵塔頂部架設避雷針，避雷針通過塔體直接接入地網。

2.1.2電源線的防護

對于發(fā)射臺的電源線防護，進入機房的電源線采用金屬鎧裝電纜地埋方式，且在電纜鎧裝層兩端接地；或采用無金屬鎧裝的電纜必須穿鋼管地埋，且鋼管的兩端接地。地埋的長度要大于50m。

2.1.3信號電纜線的防護

所有信號電纜均采取屏蔽措施?？蓪⑿盘栯娎|敷設在屏蔽線槽中，再將屏蔽線槽可靠接地。也可將信號電纜穿金屬管敷設，金屬管全線保持電氣上的連通，并且金屬管兩端必須接地良好可靠。信號電纜防感應雷對于整體防雷布局來說，是非常重要的一個環(huán)節(jié)。

2.1.4天饋線的防護

在鐵塔中心引下從天線至機房的同軸饋線電纜，不采用傳統(tǒng)的同軸電纜護層下、中、上三點接在鐵塔上的方法。而采用下部外護層接地，即在機房內饋線電纜與機器連接頭金屬上的接地，就近與地網引出的接地線妥善連通，可減少同軸電纜內導體上感應電流強度。

2.1.5等電位的連接防護

臺站發(fā)射機房設置均壓環(huán)，將機房內所有物體，包括金屬管道、門窗、機器設備外殼、電纜屏蔽層以及進出機房所有金屬構建進行電氣連接，并接到均壓環(huán)上，達到均衡電位。均壓環(huán)采用60×6鍍鋅扁鋼進行連接，每隔3m設一支撐接地。均壓環(huán)必須有良好可靠的接地，一定要將均壓環(huán)與機房建筑物的主鋼筋進行可靠焊接。

2.1.6接地系統(tǒng)的構建

良好的接地系統(tǒng)是保護人身、機器安全、系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要保證，既是防雷系統(tǒng)的重要基礎，也是防雷系統(tǒng)的重要基礎。特別是在強雷區(qū)，無線發(fā)射機房構筑的接地網、鐵塔地網與變壓器地網連接組成一個統(tǒng)一接地網，從而使雷擊電荷更快地泄放，達到迅速降低殘壓，防止形成地電位，產生反擊事故發(fā)生，達到有效降低雷擊災害威脅

2.2防雷工程實施步驟

2.2.1發(fā)射臺的交流供電系統(tǒng)的防雷與接地

一是發(fā)射臺的交流供電系統(tǒng)采用三相四線方式供電。二是發(fā)射臺專用電力變壓器要按照國家電網防雷接地的要求，建設防雷接地。發(fā)射臺所有的電力線均在進入機房處加裝避雷器。三是從電力變壓器到發(fā)射臺機房的低壓電力電纜全部以穿金屬鋼管地埋方式進入機房，鋼管兩端必須牢固接地。四是發(fā)射臺機器設備正常不帶電的金屬部分、避雷器的接地端要做保護接地，嚴禁做接零保護。五是發(fā)射臺直流工作地從室內接地匯聚線上引接，引接接地線材料選用多股銅線（截面積35～100 mm2）。六是發(fā)射臺電源設備必須滿足國家電力部門關于耐雷擊規(guī)定的標準，交流屏、整流器、高頻開關電源設分級防護裝置。七是重要機器設備要根據其容量在交流進線端配備不同型號的電源避雷器。

2.2.2發(fā)射臺天饋線系統(tǒng)的防雷與接地

一是發(fā)射臺的天線要在避雷針的保護范圍內，避雷針按國家規(guī)定標準制作。二是機房至天線的同軸饋線電纜從鐵塔中心引下，在機房內同軸饋線電纜與機器連接頭金屬上的接地，就近與地網引出的接地線妥善連通，減少同軸電纜內導體上感應電流強度。

2.2.3發(fā)射臺信號線路的防雷與接地

發(fā)射臺信號采用光纜線路傳輸，機房外架空鋼鉸線與鐵塔防雷接地網連接，鋼鉸線嚴禁進入機房，以防雷擊。

2.2.4發(fā)射臺鐵塔的防雷與接地

發(fā)射臺鐵塔的高空障礙信號燈，采用太陽能方式供電，以避免雷擊，且徹底避免了因電源線老化產生漏電的危險。

2.2.5其他設施的防雷與接地

一是發(fā)射臺的建筑物有完善的防雷裝置（避雷網、避雷帶和接閃器）等，有效防止直擊雷及二次感應雷的侵害。二是機房屋頂的避雷帶要與機房頂部的各種金屬設施連通，屋頂的彩燈安裝位置要在避雷帶下方。三是機房內走線架、機架、機殼、金屬門窗和通風管道等金屬設施都要做保護接地。保護接地線采用銅導線（截面積大于35 mm2）。

2.2.6發(fā)射臺的聯(lián)合接地系統(tǒng)

2.2.6.1地網的組成

第一，發(fā)射臺根據均壓等電位原理，將工作地、保護地、防雷地組成一個聯(lián)合接地網，臺內各種接地線分別接到接地網上。第二，由機房地網、變壓器地網和鐵塔地網組成發(fā)射臺地網，發(fā)射臺地網要充分利用機房、鐵塔的基礎的主鋼筋作為接地體的一部分。第三，機房地網組成。以機房為中心呈散水狀構設環(huán)形接地，并將其與機房建筑物橫豎梁2根以上的主鋼筋牢固焊接，同時將機房地樁內2根以上主鋼筋與機房地網焊接連通，組成機房地網。布設機房靜電地板時，要在地板下敷設閉合的環(huán)形接地線，地線材料為銅導線（截面積大于50 mm2），并從接地匯聚線上引出兩根以上的銅質接地線（截面積為50～75 mm2）與引線排，環(huán)形接地線（作為地板金屬支架的接地引線排的材料為銅板），并以其東、西或南、北側連通。第四，鐵塔地網的組成。鐵塔塔基四腳用鍍鋅扁鋼焊接連通，形成封閉的圓形，充分利用塔基地樁主鋼筋作為鐵塔地網的垂直接地體。并根據花果山的地形，以發(fā)射鐵塔為中心，構建3條50m防雷接地帶呈散水狀向四周延伸，在末端設避雷坑；同時，將避雷帶終點用鍍鋅扁鋼相互焊接連通，構成環(huán)形環(huán)網，環(huán)形接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成，環(huán)網采用鍍鋅扁鋼每隔3米內做一垂直接地，垂直接地體（用2.5m角鋼）焊接連通環(huán)網鍍鋅扁鋼，相互組成一個周邊封閉的地網，以保證雷電流快速泄放。第五，聯(lián)合地網的組成：將電力變壓器地網與發(fā)射機房地網、鐵塔地網之間的避雷坑，用鍍鋅扁鋼焊接相互連通1次，以相互組成一個周邊封閉的地網。

2.2.6.2接地體

接地體采用熱鍍鋅鋼材，其規(guī)格要求：角鋼60mm×60mm×6mm；扁鋼60mm×6mm；鋼板放電塊2000mm×2000mm×8mm；銅板放電塊1000mm×1000 mm×5mm。

垂直接地體長度為2.5m，垂直接地體間距為≤3m。若遇到石塊、麻沙等土壤電阻率不均勻的地塊，采用適當加長垂直接地體，必要時可添加降阻劑。

所有接地點之間的焊接點，除澆筑在混凝土中的以外，均要進行反腐處理。焊接點的對扁鋼為其寬度的2倍搭接長度，對圓鋼為其直徑的10倍搭接長度。

2.2.6.3避雷帶

所有避雷帶均在接地槽內埋設,接地槽寬0.7m，深1.5m，槽底部每隔3m釘入2.5m角鋼接地樁，并將所有接地樁與避雷帶進行可靠焊接；在接地槽鋪好避雷帶后，依次覆蓋0.05m厚的鐵屑、0.05m厚的工業(yè)用鹽，再用回填0.25m的黏結土（熟田泥最佳），最后用本地土回填并夯實。

2.2.6.4避雷坑

避雷坑深1.5m，底面2m×2m，底層填埋輔助材料，并將避雷帶扁鋼可靠連接在放電塊鋼板（或銅板）上。

2.2.6.5接地線和接地引入線的要求

接地線要盡量短、直，材料采用多股銅線（截面積35～95 mm2）。接地引入線長度在30m內，其材料為鍍鋅扁鋼（截面積不宜小于60 mm×6 mm）或多股銅線（截面積不小于95 mm2）。接地引入線作防腐、絕緣處理。接地引入線由地網中心部位就近引出，與機房接地匯聚線連通，接地引入線不少于2根。

2.2.6.6接地電阻標準

發(fā)射臺地網的接地電阻值小于1Ω。電力變壓器（100kVA以下）保護接地電阻值小于4Ω。

2.3工程施工技術規(guī)范要求

第一，安裝制作焊接6×60鍍鋅扁鋼接地引線，要四周圍焊連接處，不能有虛焊，焊接處必須牢固可靠，扁鋼焊接重合長度達12 cm以上，鍍鋅扁鋼與銅不能有虛焊，焊接處必須可靠牢固，扁鋼焊接處重合長度達120 mm以上，銅與鍍鋅扁鋼與等電位連接處面積要大于50 mm2，焊接處必須做反腐處理。

第二，將制作好的6×60鍍鋅扁鋼接地引上塔體，要求布放安裝工藝垂直整齊規(guī)范，扁鋼必須固定牢固，達到抗一定的風荷能力。

第三，塔下用6×60鍍鋅扁鋼接地引線在塔體上，就近沿塔基開挖寬0.8m，深1.5m引線溝布放6×60扁鋼與鐵塔地網連通并牢固焊接。

第四，在施工時分別測試機房工作接地電阻值、變壓器地網電阻值和鐵塔地網電阻值，接地電阻值均應相等，達到≤4Ω。

第五，施工必須保證工程質量，施工結束地面硬化要恢復良好。

3　結語

岳西縣興建發(fā)射臺的防雷接地工程嚴格按照該設計方案進行工程施工,工程竣工后對防雷接地系統(tǒng)進行檢測驗收,所有接地合格達標,實測為0.13Ω，該發(fā)射臺自搬遷開播至今，機器設備均未遭到雷擊損害，發(fā)射臺的防雷接切實有效保護了無線臺站設備財產和人身安全，為發(fā)射臺安全優(yōu)質播出提供了有力保障。