廣播電視發(fā)射臺(tái)防雷技術(shù)探討

董順貴

摘 要：廣播電視發(fā)射臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱發(fā)射臺(tái)）是無線發(fā)射傳輸臺(tái)站，一般位于高山，雷雨季節(jié)易遭雷擊侵害。文章主要通過闡述雷電的種類和危害來進(jìn)一步探討防雷措施。目的：保護(hù)發(fā)射臺(tái)免遭雷擊侵害。方法：通過一系列防雷技術(shù)。結(jié)果：在雷雨季節(jié)保護(hù)了發(fā)射臺(tái)工作人員和設(shè)備安全。結(jié)論：大力實(shí)施當(dāng)前先進(jìn)的防雷技術(shù)和努力開拓新的防雷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：廣播電視；發(fā)射臺(tái)；防雷；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN934.81 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）26-0041-02

引言

發(fā)射臺(tái)一般建于當(dāng)?shù)馗呱缴希厥獾牡乩憝h(huán)境、氣象條件以及發(fā)射系統(tǒng)電子化、信息化程度的大幅提升等因素，使得雷電的危害日益嚴(yán)重，原有的防雷措施已無法保障工作人員和電子設(shè)備的安全。因此做好發(fā)射臺(tái)的防雷工作，對(duì)于無線廣播電視的正常運(yùn)行有著重要的意義，同時(shí)還具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。高山發(fā)射臺(tái)對(duì)防雷措施提出了更高的要求，本文結(jié)合高山發(fā)射臺(tái)的特點(diǎn)總結(jié)了雷擊危害形式，提出行之有效的防雷措施，以提高發(fā)射臺(tái)耐雷水平，保障工作人員和電子設(shè)備的安全。

1 雷電的種類以及危害

1.1 直擊雷

直接擊在建筑物或其他物體上的雷電叫做直擊雷。當(dāng)發(fā)射臺(tái)塔架、電子設(shè)備、傳輸電纜以及其他物件上遭受雷擊時(shí)，雷擊瞬間會(huì)產(chǎn)生幾十千安甚至幾百千安的大電流，能夠產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力。雷雨天氣里，發(fā)生直擊雷的概率非常低，但這種小概率事件也須引起重視，因?yàn)橐坏┰馐苤睋衾?，?duì)發(fā)射臺(tái)的信號(hào)設(shè)備，那將是毀滅性的破壞，造成巨大的安全危害和經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 感應(yīng)雷

雷電放電時(shí)，導(dǎo)體周圍能形成靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

（1）靜電感應(yīng)雷。帶電積云接近地面時(shí)，會(huì)在附近的金屬導(dǎo)體上一端感應(yīng)出異性電荷。另一端（遠(yuǎn)離帶電積云端）會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生同性電荷，雷云周圍的金屬導(dǎo)體、電纜線就會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓。它會(huì)從電動(dòng)勢(shì)最低處、就近點(diǎn)的導(dǎo)體或者設(shè)備進(jìn)行放電。這種過電壓可能會(huì)造成電纜電線、接地不良的導(dǎo)體或設(shè)備放電而引起電火花，從而會(huì)威脅到發(fā)射臺(tái)的人身和設(shè)備的安全。（2）電磁感應(yīng)雷。根據(jù)物理學(xué)麥克斯韋方程組：“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)（法拉第電磁感應(yīng)定律）”、“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)（位移電流假說）”。因此，電磁感應(yīng)雷是當(dāng)云放電時(shí)，這種電場(chǎng)迅速變化引起周圍空間強(qiáng)磁場(chǎng)的變化。這種變化的磁場(chǎng)又能使周圍的金屬物件產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而損壞設(shè)備。

1.3 球雷

球狀閃電，為圓球形狀的閃電，是一團(tuán)處于特殊狀態(tài)下的帶電氣體，所以它一般隨氣流運(yùn)動(dòng)漂浮，碰到任何物體都會(huì)發(fā)生爆炸。通常在雷暴時(shí)發(fā)生，發(fā)生的幾率極低。

1.4 云閃

云層內(nèi)部、云與云之間的放電現(xiàn)象，十分常見，轉(zhuǎn)瞬即逝，發(fā)生的概率大概占雷電的三分之二以上，這種雷擊對(duì)人和設(shè)備危害很小。

2 防雷技術(shù)

高山發(fā)射臺(tái)防雷技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面措施：

2.1 安裝避雷裝置

發(fā)射臺(tái)室外防雷主要有接閃器、引下線、接地裝置、屏蔽及電磁隔離。其中接閃器主要包括避雷針、避雷網(wǎng)、避雷線和避雷帶。它們都是高山發(fā)射臺(tái)重要的外部保護(hù)措施，防止信號(hào)傳輸設(shè)備、鐵塔和電纜等遭受雷擊。發(fā)射臺(tái)基地的鐵質(zhì)柵欄圍墻需進(jìn)行可靠連接，統(tǒng)一逐點(diǎn)接地，這樣大的避雷帶能有效防止側(cè)擊雷的危害。宿舍區(qū)和機(jī)房區(qū)的窗戶也應(yīng)當(dāng)安裝屏蔽網(wǎng)，并進(jìn)行可靠接地，減少感應(yīng)雷從窗戶侵入室內(nèi)。

2.2 選用屏蔽電纜和光纜

當(dāng)室內(nèi)的設(shè)備需要與室外的設(shè)備進(jìn)行信號(hào)連接時(shí)候，最大程度的選用屏蔽電纜。屏蔽電纜能有效的避免因?yàn)楦袘?yīng)雷而產(chǎn)生電磁脈沖等信號(hào)干擾和浪涌電壓現(xiàn)象。同時(shí)也需要將電纜屏蔽進(jìn)行接地。另外最大程度的使用光纖進(jìn)行信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸，光纜一般不會(huì)傳導(dǎo)雷電，但光纜的芯線和金屬保護(hù)套會(huì)導(dǎo)電，所以在實(shí)施過程中也需要將芯線和金屬保護(hù)套可靠接地，保證了在雷電環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

2.3 采用接地和連接等電位技術(shù)

當(dāng)電器設(shè)備遇到直接雷擊或者感應(yīng)雷擊時(shí)，設(shè)備將受到損害甚至報(bào)廢。所以為防止遭受雷擊，所有電子設(shè)備、發(fā)射鐵塔，鐵質(zhì)信號(hào)傳輸設(shè)備機(jī)柜、鐵質(zhì)電視墻，機(jī)房鐵質(zhì)操作控制臺(tái)都要進(jìn)行接地處理。機(jī)房地板下全部采用銅帶鋪設(shè)成網(wǎng)格狀，所有設(shè)備都用銅線連接到銅帶上，盡可能多的與室外接地連接，形成等電位。在發(fā)生雷擊時(shí)能快速平衡電位差，保護(hù)發(fā)射臺(tái)的信號(hào)設(shè)備。宿舍區(qū)盡量利用自然接地體作為接地，如下水管道、墻體混凝土內(nèi)的鋼筋，當(dāng)然這些接地體的電阻都很大，所以還需另外再加設(shè)人工接地線，注意要求人工接地線的接地電阻很?。ㄒ话阈∮?歐姆為宜）。鐵質(zhì)輸油管道、煤氣管道不能作為自然接地體連接，這些管道內(nèi)是易燃易爆的物質(zhì)，雷擊產(chǎn)生電火花時(shí)就會(huì)有爆炸危險(xiǎn)，需單獨(dú)安裝接地引線。

接地質(zhì)量也不容忽視，良性可靠的接地尤為重要，所有需要接地的系統(tǒng)都最好共用一個(gè)接地，這樣既能平衡各系統(tǒng)的零地電位差，又能防止地電位之間的反沖。直擊雷接地包括避雷針接地、避雷帶接地和突出金屬物接地。其接地引下線在入地端需設(shè)置斷接卡，以保證能定時(shí)檢測(cè)出各引下線在斷連時(shí)的連接狀態(tài)。感應(yīng)雷接地包括工作接地、保護(hù)接地和防雷接地，在各接地中需單獨(dú)設(shè)置引下線入地，其地下距離為10米以上，接地端設(shè)置集中接地網(wǎng)。接地的好壞直接影響到發(fā)射臺(tái)的安全問題，所以在接地區(qū)域可以適當(dāng)?shù)穆褚恍╄F屑、木炭等，或者使用導(dǎo)電混凝土來增加導(dǎo)電性，降低接地電阻使雷電能夠及時(shí)有效傳到大地釋放掉。接地工程是深埋地下的隱蔽工程，后期不容易維修和保護(hù)。必須選用鍍鋅質(zhì)量好的（熱鍍鋅工藝）鋼材，鍍鋅角鐵、鍍鋅鋼針、鍍鋅扁鋼等要保證壁厚。連接的焊接點(diǎn)必須牢靠，且做好防銹防腐處理。除了接地電阻符合要求外，各垂直接地體的距離也需設(shè)置適當(dāng)，確保雷電流幅值大而超過工頻電流的并聯(lián)接地極的集合效應(yīng)能夠在地中有很好的散流效果。一般垂直接地體間的距離為垂直接地體長(zhǎng)度的2倍，最少為1.5倍。endprint

2.4 安裝避雷設(shè)備

避雷器就是以安全電壓為限制電位，釋放掉過電壓能量，保護(hù)設(shè)備免受雷電時(shí)過電壓危害。長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，弱電設(shè)備電源線路極易受雷電侵害，所以阻斷雷電入侵線路就需要通過安裝電壓保護(hù)裝置。

變壓器的防雷保護(hù)：（1）對(duì)變壓器易于因正、反變換過電壓損壞的特點(diǎn)，變壓器高壓側(cè)、低壓側(cè)安裝適宜的避雷器。避雷器型號(hào)應(yīng)根據(jù)發(fā)射臺(tái)的特殊工況條件進(jìn)行選擇。（2）調(diào)整避雷器的接地位置。避雷器的接地線上等效感抗對(duì)防護(hù)效果的影響，調(diào)整避雷器的接地位置至變壓器的機(jī)殼與二次側(cè)中性點(diǎn)的接地位置于一處。（3）變壓器的低壓側(cè)配置有計(jì)量設(shè)備的變壓器的防護(hù)。由于低壓計(jì)量設(shè)備的絕緣耐受水平較低，應(yīng)采取相應(yīng)措施加以防護(hù)。變壓器至計(jì)量箱之間盡量采用帶有金屬屏蔽層電纜，并將電纜的屏蔽層兩端接地；同時(shí)在計(jì)量箱內(nèi)配置相應(yīng)的SPD，既能保護(hù)計(jì)量設(shè)備又能降低低壓電纜感應(yīng)的過電壓，減輕了變壓器低壓端的防護(hù)壓力。

第一級(jí)保護(hù)在高壓配電房的高壓端各相裝設(shè)防雷裝置；第二級(jí)保護(hù)在低壓配電房裝設(shè)閥門式防雷裝置；第三級(jí)保護(hù)在宿舍區(qū)、辦公區(qū)、機(jī)房區(qū)的每個(gè)配電箱旁邊都裝設(shè)電源避雷箱（目前安慶市廣播電視發(fā)射中心使用的是電源防雷箱LWS-B385/80）；第四級(jí)保護(hù)在信號(hào)機(jī)柜和機(jī)房控制臺(tái)都盡量使用抗電涌插座。做好電壓保護(hù)工作至關(guān)重要，最大程度保障電子設(shè)備的安全。

3 發(fā)射塔和天饋系統(tǒng)防雷

作為發(fā)射臺(tái)的最高建筑物塔架（包括塔架上的饋管）都要良性可靠接地，電流會(huì)自己選擇電阻最小的路徑走。如果天饋接地不好，雷電就容易從天饋引入到室內(nèi)的發(fā)射機(jī)，損壞機(jī)器設(shè)備，危及人身安全。天線塔防雷設(shè)計(jì)必須做到以下三點(diǎn)：（1）在鐵塔基礎(chǔ)四周設(shè)一組閉合的接地網(wǎng)，并將鐵塔與地網(wǎng)可靠連接。（2）塔架應(yīng)安裝避雷針。避雷針引下線和建筑的閉合接地網(wǎng)相互焊接可靠連通。（3）發(fā)射機(jī)房與塔架之間支撐饋管的鐵質(zhì)過橋、吊饋管的鋼絞線都需要每隔一段距離就要進(jìn)行接地。（4）饋管引入機(jī)房前，外皮應(yīng)與就近的地網(wǎng)進(jìn)行連接，確?？煽拷拥?。饋管在引進(jìn)機(jī)房入口處安裝相應(yīng)的同軸SPD，同軸SPD接地端子的接地引線應(yīng)從天饋線入口處外側(cè)的接地線、避雷帶或地網(wǎng)引接。鐵塔避雷針的保護(hù)范圍畢竟有限，在天饋線上加裝配套的避雷器也就顯得尤為重要，雙重保護(hù)能更好的保護(hù)發(fā)射設(shè)備的安全。

高山廣播電視發(fā)射臺(tái)防雷工作關(guān)乎著人身安全和設(shè)備安全，同樣也關(guān)系著廣播電視節(jié)目的播出安全。所以必須采取科學(xué)合理、因地制宜且行之有效的防雷方案并落實(shí)到實(shí)際工作中。結(jié)合當(dāng)前科技，加大資金投入，大膽研發(fā)努力開拓新的防雷技術(shù)措施，最大限度的防御雷擊。當(dāng)然防雷系統(tǒng)跟其他機(jī)器設(shè)備一樣也需要后期維護(hù)、定期檢查檢測(cè)，尤其是雷雨天氣之后及時(shí)針對(duì)性檢查接地電阻和防雷器件，如有失效，及時(shí)更換。

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