淺析廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的防雷措施

柯利鋒

摘 要：廣播電視發(fā)射系統(tǒng)通常建設(shè)在地區(qū)高山位置，因?yàn)闅庀髼l件、地理環(huán)境的影響，再加上當(dāng)前廣播電視發(fā)射系統(tǒng)信息化、電子化水平的全面提升，導(dǎo)致廣播電視發(fā)射系統(tǒng)面臨的防雷壓力越來(lái)越大。因此，如何做好廣播電視發(fā)射系統(tǒng)防雷措施就成為新形勢(shì)下保障廣播電視穩(wěn)定運(yùn)行的重要途徑。鑒于此，本研究主要針對(duì)雷電對(duì)光電發(fā)射系統(tǒng)的損害方式進(jìn)行了詳盡的闡述，在此基礎(chǔ)上提出幾點(diǎn)防雷措施及建議，僅供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：廣播電視發(fā)射系統(tǒng)；防雷；措施

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的全面到來(lái)，在科學(xué)技術(shù)與信息化技術(shù)的推動(dòng)下，當(dāng)前廣播電視發(fā)射系統(tǒng)已經(jīng)能夠全面步入到數(shù)字時(shí)代，信號(hào)傳輸效率、傳輸質(zhì)量等均實(shí)現(xiàn)了大幅提升。然而，正是因?yàn)閿?shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)字發(fā)射機(jī)的熱沖擊性能差、集成電路耐壓低，使得廣播電視發(fā)射系統(tǒng)在使用過(guò)程中面臨的雷電危害進(jìn)一步增大，不但會(huì)引發(fā)發(fā)射系統(tǒng)故障現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致發(fā)射系統(tǒng)永久失效[1]。因此，新形勢(shì)下，如何加強(qiáng)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)防雷工作就成為未來(lái)研究的重點(diǎn)。

一、雷電對(duì)光電發(fā)射系統(tǒng)的損害方式

（一）地電位反擊

當(dāng)接閃器在受到雷電侵入的情況下，因?yàn)榻拥仉娮璧拇嬖?，?huì)使得接地電阻兩端位置形成過(guò)電壓，其會(huì)通過(guò)接地線引入到設(shè)備，引發(fā)設(shè)備受損的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，地電位反擊主要包含兩種方式：其一，雷擊電流通過(guò)泄放通道流入大地時(shí)，產(chǎn)生過(guò)電壓，使地電位抬高，反向擊穿設(shè)備；多個(gè)地網(wǎng)存在時(shí)，假如它們之間沒(méi)有足夠的安全距離，其中一個(gè)遭受雷擊，有雷擊電流通過(guò)，產(chǎn)生暫態(tài)的高壓，其他地網(wǎng)將遭受反擊，它們將帶有暫態(tài)高壓，反向攻擊設(shè)備。在廣播電視發(fā)射臺(tái)中，假如設(shè)備電源系統(tǒng)與避雷系統(tǒng)不共地，且安全距離不夠，遭受雷擊時(shí)，則在它們之間出現(xiàn)暫態(tài)高壓，發(fā)生放電擊穿，造成設(shè)備損壞，危害人員安全[2]。

（二）信號(hào)線路受損

因?yàn)槔纂姌O強(qiáng)的瞬變電磁場(chǎng)、電感應(yīng)作用，會(huì)使得信號(hào)線路感應(yīng)出極高的瞬時(shí)沖擊能力，而又因?yàn)楫?dāng)前廣播電視發(fā)射系統(tǒng)本身的高度集成化、全固態(tài)化特征，使得元器件耐過(guò)流、耐過(guò)壓能力明顯降低，最終導(dǎo)致設(shè)備受損的狀態(tài)。

（三）天饋系統(tǒng)受損

廣播電視天饋系統(tǒng)主要是通過(guò)天線向四周進(jìn)行電磁波的輻射，這有效滿(mǎn)足信號(hào)接收、發(fā)射方面的需求，天饋系統(tǒng)通常都會(huì)在鐵塔最高位置進(jìn)行安裝，這就使得天饋系統(tǒng)更容易遭受雷電的影響。

（四）電源線路受損

作為雷電侵入的重要方式，電源線路往往極為容易受到感應(yīng)雷的影響，當(dāng)浪涌電壓傳入到電子設(shè)備之后，會(huì)使得電子設(shè)備受損。帶電雷云存在的靜電感應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致下架空導(dǎo)線帶上高電壓，低壓的架空線往往會(huì)達(dá)到100kV，而高壓的架空線則高達(dá)400kW[3]。與此同時(shí)，因?yàn)槎付壤纂娏?、峰值?huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的瞬變電磁場(chǎng)，使得廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的晶體管、集成電路受損。

二、廣播電視發(fā)射系統(tǒng)防雷措施及建議

（一）防護(hù)地網(wǎng)建設(shè)

針對(duì)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的防雷來(lái)說(shuō)，防護(hù)地網(wǎng)建設(shè)是最為基礎(chǔ)的措施之一。防護(hù)地網(wǎng)防雷的原理在于電子設(shè)備與大地之間建設(shè)等電位體，在出現(xiàn)雷擊的情況下，姐弟線路能夠直接把雷電引發(fā)的大量能量轉(zhuǎn)移到大地，防止廣播電視發(fā)射系統(tǒng)因?yàn)榇罅磕芰客ㄟ^(guò)出現(xiàn)受損的情況。針對(duì)當(dāng)前廣播電視發(fā)射系統(tǒng)防護(hù)地網(wǎng)現(xiàn)狀，工作人員需要選擇適當(dāng)?shù)姆桨?，將防護(hù)地網(wǎng)改造為環(huán)形的情況，使其能夠建設(shè)成穩(wěn)定的接地線路，以此來(lái)提高信號(hào)傳輸設(shè)備的防雷水平。一般來(lái)說(shuō)，雷電侵入的能量通常在40KHZ，廣播電視發(fā)射系統(tǒng)工作供電則為50KHZ。所以，在雷電入侵的情況下，廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備會(huì)生成大量的能量諧波、耦合諧波，使得發(fā)射設(shè)備受到嚴(yán)重的干擾[4]。這就需要針對(duì)配電系統(tǒng)實(shí)施全面的優(yōu)化，實(shí)際供電進(jìn)程中采用相應(yīng)的電源變壓器設(shè)施，針對(duì)避雷針、配電系統(tǒng)以及三級(jí)變相器實(shí)施結(jié)合處理，使得雷電能夠完全導(dǎo)入到地面。

（二）設(shè)備接地優(yōu)化

要想有效保障廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的防雷效果，相關(guān)的各種電子設(shè)備、發(fā)射鐵塔、機(jī)房鐵質(zhì)操作控制臺(tái)、鐵質(zhì)電視墻以及鐵質(zhì)信號(hào)傳輸設(shè)備機(jī)柜等均需要實(shí)施接地處理。在機(jī)房的地板下面，均需要選擇銅帶鋪設(shè)為網(wǎng)格形狀，內(nèi)部各種設(shè)備均需要使用銅線進(jìn)行連接，盡量與室外進(jìn)行盡量多的接地連接，以此來(lái)構(gòu)建等電位。針對(duì)員工宿舍區(qū)，需要選擇自然接地體進(jìn)行處理，比如墻體混凝土內(nèi)的鋼筋、下水管道等，因?yàn)樯鲜鼋拥仉娮柰ǔＯ鄬?duì)較大，這就需要增加人工接地線（電阻通常在5歐姆以下）。需要注意的是，自然接地體連接不能選擇煤氣管道、輸油管道等，需要進(jìn)行單獨(dú)的接地處理。

接地質(zhì)量是廣播電視發(fā)射系統(tǒng)防雷中至關(guān)重要的一部分，所有需要接地的系統(tǒng)盡可能選擇共用一個(gè)接地，在有效針對(duì)各個(gè)系統(tǒng)零地電位差進(jìn)行平衡的同時(shí)，避免地電位出現(xiàn)反沖的現(xiàn)象。直擊雷接地主要包含突出金屬物接地、避雷針接地以及避雷帶接地，需要在接地引下線入地端位置進(jìn)行斷接卡的設(shè)置，以便于及時(shí)了解引下線的實(shí)際情況。感應(yīng)雷接地主要包含防雷接地、工作接地以及保護(hù)接地，針對(duì)各個(gè)接地的處理均需要進(jìn)行單獨(dú)的引下線入地處理，地下的距離需要達(dá)到10m以上，同時(shí)需要在接地端位置鋪設(shè)集中的接地網(wǎng)[5]。因?yàn)榻拥睾脡耐鶗?huì)對(duì)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)安全造成影響，這就需要在接地位置鋪設(shè)木炭、鐵屑等，亦或是選擇導(dǎo)電緩凝土施工，提升導(dǎo)電性，使得接地電阻得以有效降低。除此之外，因?yàn)榻拥毓こ瘫旧淼碾[蔽性，使得后期維護(hù)較為困難，這就需要選擇鍍鋅質(zhì)量良好的鋼材，鍍鋅扁鋼、鍍鋅角鐵、鍍鋅鋼材等均需要滿(mǎn)足壁厚要求，各個(gè)焊點(diǎn)需要保證牢靠，同時(shí)針對(duì)防銹防腐進(jìn)行嚴(yán)格的處理。針對(duì)各個(gè)垂直接地體，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行科學(xué)的距離設(shè)計(jì)，保障雷電流幅值大而超過(guò)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，通常情況下，垂直接地體之間的距離為垂直接地體的1.5倍～2倍。

（三）避雷設(shè)備安裝

避雷設(shè)備主要是將安全電壓作為相應(yīng)的限制電位，將過(guò)電壓能量完全釋放掉，以此來(lái)避免設(shè)備遭受過(guò)電壓的影響。弱點(diǎn)設(shè)備電源線路往往極為容易遭受雷電的影響，這就需要針對(duì)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)不同的設(shè)備進(jìn)行電壓保護(hù)裝置的安裝。針對(duì)變壓器的防雷措施，主要包含以下幾個(gè)方面：①根據(jù)變壓器容易因?yàn)檎?、反變換過(guò)電壓受損的特征，需要在變壓器低壓側(cè)、高壓側(cè)位置進(jìn)行避雷設(shè)備的安裝。具體的避雷設(shè)備型號(hào)應(yīng)當(dāng)綜合參考各個(gè)地區(qū)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)實(shí)際情況來(lái)選擇。②針對(duì)避雷設(shè)備接地位置實(shí)施調(diào)整。避雷設(shè)備的接地線上等效感抗對(duì)防護(hù)效果產(chǎn)生的影響極大，針對(duì)需要針對(duì)避雷設(shè)備接地位置實(shí)施調(diào)整，保障其能夠與變壓器機(jī)殼與二次側(cè)中性電的接地位置保持一致。③針對(duì)變壓器的低壓側(cè)安裝有計(jì)量設(shè)備的變壓器來(lái)說(shuō)，因?yàn)榈蛪河?jì)量設(shè)備本身的絕緣耐受水平相對(duì)較低，需要采用針對(duì)性的措施進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于變壓器到計(jì)量箱之間的位置，需要選擇包含金屬屏蔽層的電纜來(lái)進(jìn)行連接，同時(shí)針對(duì)電纜屏蔽層兩端實(shí)施接地處理，并且需要在計(jì)量箱內(nèi)部進(jìn)行SPD的配置。

（四）電源防雷處理

供電系統(tǒng)當(dāng)中引入大量感應(yīng)雷是引發(fā)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)受到感應(yīng)雷擊的重要因素，因?yàn)槔擞侩妷旱奈：薮?，往往?huì)使得相關(guān)設(shè)備受到嚴(yán)重的損害。針對(duì)電源的防雷處理，需要分別從低壓線路、高壓線路著手：針對(duì)高壓線路的避雷處理，需要通過(guò)供電部門(mén)進(jìn)行處理，通過(guò)耦合地線鋪設(shè)、避雷線加裝以及線路避雷器安裝，以此來(lái)將高壓線路當(dāng)中的感應(yīng)雷電流引入到大地。針對(duì)介入到機(jī)房的380V電源，需要選擇三級(jí)防雷的方式進(jìn)行處理，分別在設(shè)備電源、機(jī)房總電源以及各個(gè)樓層配電柜進(jìn)行電源防雷器的安裝，同時(shí)針對(duì)各種避雷設(shè)備進(jìn)行接地處理，使得雷擊電流能夠進(jìn)行逐級(jí)的泄放處理，從而有效保護(hù)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，雷電的危害始終是客觀存在的，并且隨著廣播電視發(fā)射技術(shù)的不斷發(fā)展，其所面臨的防雷壓力還會(huì)進(jìn)一步增大。這就需要根據(jù)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的實(shí)際情況，包括設(shè)備、環(huán)境等，深入研究雷電對(duì)廣播電視系統(tǒng)各個(gè)方面所造成的影響，綜合利用防護(hù)地網(wǎng)建設(shè)、設(shè)備接地優(yōu)化、避雷設(shè)備安裝以及電源防雷處理，全面提升廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的防雷效果，將雷電造成的影響降到最低。

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