無線廣播電視發(fā)射臺(tái)的防雷問題研究

張開誠

【摘要】由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)電荷，在地球上空形成了帶正電荷的電離層，這又導(dǎo)致了地球上空大氣電場的形成。這種大氣電場在晴朗的天氣下地面附近的電壓約為120V/m。在雷雨天氣，雷暴云形成時(shí)云層底部因?yàn)槭艿降孛娴挠绊懶纬烧姾?，這時(shí)云層電場和晴天時(shí)正好相反。當(dāng)云層、云層之間、云層和空氣之間的磁力強(qiáng)度超過空氣擊穿值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，也就是閃電云的形成。當(dāng)云和大地以及地上附屬物間的磁力強(qiáng)度超過空氣擊穿值的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生云和地面之間的擊穿放電，也就是落地雷的形成。

【關(guān)鍵詞】發(fā)射臺(tái) 廣播電視 防雷措施

在雷雨天，雷暴云中強(qiáng)烈的上升氣流和不同形態(tài)的水形成帶電粒子，通過擴(kuò)散作用、粒子俘獲作用、粒子間的碰撞分離等過程產(chǎn)生粒子間的碰撞和分離，使得不同尺度的粒子攜帶上不同性質(zhì)的電荷，這種電荷又在重力作用和氣流作用下產(chǎn)生分離，形成帶有正負(fù)不同極性的電荷區(qū)，當(dāng)云中的電場達(dá)到100kV/m以上的時(shí)候，有可見性的閃電就會(huì)發(fā)生，而這種閃電因?yàn)殡妷捍?，極其容易破壞地面上的高層建筑，發(fā)射臺(tái)的發(fā)射塔一般都比較高，并且?guī)в写艌觯菀自谟晏焓艿嚼讚?，所以如何防止廣播電視發(fā)射臺(tái)設(shè)備被雷擊，就成為我們今天研究的課題。

1雷電的種類和危害

眾所周知，雷電是一種攜帶有巨大能量的自然現(xiàn)象，云層形成的過程中，在大氣電場以及溫差起電等效應(yīng)下，正負(fù)電荷在云層中的不同部位堆積。當(dāng)?shù)揭欢ǔ潭葧r(shí)，云與云之間、云和地之間就會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象。面對(duì)這種龐大的能源，人們不僅至今還無法有效利用，反而會(huì)經(jīng)常遭受雷電的損害。雷電主要分為直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是帶電云層和大地之間放電形成的。在形成雷云的過程中，某些云積累起正電荷，隨著電荷的積累，電位逐漸升高；另一些云層則帶負(fù)電荷。當(dāng)帶不同電荷的雷云接近到一定程度時(shí)，發(fā)生迅猛的放電，出現(xiàn)耀眼的閃光。當(dāng)雷云很低，周圍又沒有異性電荷的雷云出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)在地面或地面建筑物上感應(yīng)出異性電荷，形成帶電云層向地面或地面建筑物放電，放電電流可以達(dá)到十萬甚至幾十萬安，放電時(shí)間為50～100us。這種放電就是直擊雷。由于直接雷能量大，對(duì)地面建筑物造成的危害很大。而感應(yīng)雷作用的范圍不像直擊雷只限于一點(diǎn)，感應(yīng)雷的破壞范圍面積更大，往往會(huì)形成一個(gè)破壞面，廣播電視發(fā)射臺(tái)設(shè)備受到感應(yīng)雷破壞的概率會(huì)更大，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)同時(shí)遭受兩者攻擊的情況，所以廣播電視發(fā)射臺(tái)（站）更應(yīng)當(dāng)做好防雷避雷措施。

2廣播電視發(fā)射臺(tái)的防雷措施

要做好防雷工作必須要增強(qiáng)防雷意識(shí)，把防雷保護(hù)當(dāng)做一項(xiàng)重要的系統(tǒng)工程來做。在設(shè)防中應(yīng)采取全方位、多層次的綜合治理措施，應(yīng)當(dāng)將國家和行業(yè)防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)射臺(tái)的地理環(huán)境特點(diǎn)、建筑設(shè)施特點(diǎn)、設(shè)備分布特點(diǎn)等相結(jié)合，從科學(xué)的角度出發(fā)，制定切實(shí)可行的防雷方案和措施。大量實(shí)踐證明，做好防雷工作應(yīng)當(dāng)從下面四個(gè)方面入手：

2.1發(fā)射天線和接收天線的防雷

發(fā)射天線防雷的一般方法是在鐵塔上端安裝避雷針。它是防止直接雷擊和靜電感應(yīng)雷擊的有效措施。當(dāng)遇直接雷擊時(shí)，它能安全地把雷電流導(dǎo)入大地。當(dāng)雷云臨近發(fā)射天線時(shí)，它能把感應(yīng)的靜電電荷引起的尖端放電和雷電中和。接收天線的防雷，在接收天線的豎桿上安裝避雷針。避雷針的高度應(yīng)能滿足對(duì)天線設(shè)施的保護(hù)。避雷針高于天線頂端的長度應(yīng)大于天線最大尺寸，避雷針與天線之間的最小水平間距大于3米。避雷針和豎桿的接地與防雷接地系統(tǒng)連接。天線饋線還要安裝天線避雷器或快速放電裝置。天線塔的防雷是發(fā)射臺(tái)防雷的第一關(guān)，因?yàn)樗鞘彝獾母呓ㄖ?，塔體又多為金屬材料。

2.2供電系統(tǒng)的防雷

廣播電視發(fā)射臺(tái)的大量雷擊是由供電系統(tǒng)引入的，尤其是感應(yīng)雷產(chǎn)生峰值很高的電壓對(duì)電設(shè)備的破壞比較常見。所以在實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)對(duì)供電系統(tǒng)采用分層設(shè)防的方案進(jìn)行防雷。架空的高壓線應(yīng)當(dāng)安裝架空避雷線，避雷線長度應(yīng)該在300-500米之間，避雷線上的每一根電桿都應(yīng)當(dāng)有接地裝置，在終端電線桿還應(yīng)當(dāng)裝上避雷針。如果已經(jīng)建設(shè)好的線路進(jìn)行避雷線的安裝比較困難，可以在高壓電力線終端桿和終端桿的第一、第三或者第二第四根電線桿上增設(shè)一組避雷器，同時(shí)在第三或者第四根電線桿上增設(shè)高壓保險(xiǎn)絲，這樣一來，架空高壓線引入的感應(yīng)雷就會(huì)有較好的排放。

2.3室外引入線的防雷

室外引入線是指發(fā)射臺(tái)內(nèi)各種發(fā)射設(shè)施的饋線、吊饋管鋼絞線以及一系列的固定架和鐵塔過橋線、塔燈電源線、各類管道、各種視頻音頻傳輸線、通信線等等。在雷電天氣，這些引線很容易把感應(yīng)雷或者感應(yīng)電壓引入到設(shè)備房中，對(duì)此，必須采取措施進(jìn)行電氣阻塞。

（1）應(yīng)當(dāng)保證饋線兩端接地良好，饋線在接入到設(shè)備房之前外皮應(yīng)當(dāng)和地網(wǎng)進(jìn)行就近連接，設(shè)備吊饋管鋼絞線、過橋線、固定架應(yīng)當(dāng)保持一定的距離并且之間進(jìn)行接地。

（2）設(shè)備中的各種引線應(yīng)當(dāng)使用屏蔽電纜，在絞線進(jìn)入設(shè)備房之前，其屏蔽層應(yīng)當(dāng)就近和地網(wǎng)進(jìn)行連接，在條件允許時(shí)或者引線較長時(shí)可以在進(jìn)入設(shè)備房前先埋入地下，埋入地下的部分最好在30米以上。如果沒有屏蔽電纜，可以將引線穿入鐵管，再按照上述辦法埋入地下。引入到設(shè)備房的電纜如果有不使用的纜線，可以進(jìn)行兩端接地。

3室內(nèi)設(shè)施的防雷

（1）設(shè)備房內(nèi)應(yīng)根據(jù)設(shè)備的擺放情況用銅皮帶或銅線鋪設(shè)地網(wǎng)，并通過多個(gè)接點(diǎn)和室外的地網(wǎng)連接，使其形成一個(gè)等電位環(huán)境。

（2）機(jī)房內(nèi)屏蔽接地、電源接地、機(jī)器外殼接地、過壓保護(hù)接地、工作線接地等應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一，就近和設(shè)備房地網(wǎng)進(jìn)行連接。另外設(shè)備房的鋁合金門窗、暖氣管、水管、過線架等各種導(dǎo)體接地就近和母線進(jìn)行接地或者連接地網(wǎng)。

4結(jié)語

總之，想要實(shí)現(xiàn)良好的防雷效果，接地的質(zhì)量是十分重要的，各種接地線和地網(wǎng)之間必須有比較可靠的電氣進(jìn)行連接，地線或者地網(wǎng)的焊接點(diǎn)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行專門的防銹處理，在巖石比較多的地方安裝接地線可以用鹽、鐵屑、木炭等進(jìn)行填埋處理，當(dāng)然條件允許的也可以用DDT導(dǎo)電混凝土等新興的導(dǎo)電材料，以達(dá)到降低接地電阻的目的，這些在廣播電視發(fā)射臺(tái)的防雷工作中都是十分重要的。