廣播電視高山臺站防雷地網(wǎng)工程淺談

潘立寶

（廣西廣播電視技術(shù)中心河池分中心）

一、引言

廣西廣播電視河池二五0臺位于河池市金城江區(qū)北面的乾獨山山頂，機房建在距山腳約600米的山窩上，兩座獨立鐵塔建于機房西面，與離機房有約100米的高差。河池市地處廣西西北部，屬喀什特地貌，山體主要以石灰石為主，山上土層稀，接地電阻非常不理想，機房經(jīng)常遭受雷擊。現(xiàn)用的地網(wǎng)和防雷設(shè)施大都建于2006年至2008年，發(fā)射塔防雷系統(tǒng)、機房外部接地系統(tǒng)、機房內(nèi)部接地系統(tǒng)嚴(yán)重老化，經(jīng)常發(fā)生雷擊造成設(shè)備損壞的現(xiàn)象，最近2017年7月和8月發(fā)生兩起雷擊事故，一臺激勵器和一臺衛(wèi)星接收機被雷電擊壞，因此急需整改和完善。

二、機房防雷裝置整改

由于雷擊事故頻繁發(fā)生，對安全播出造成重大影響，分中心領(lǐng)導(dǎo)研究決定對乾獨山防雷系統(tǒng)進行升級改造，整個防雷工程根據(jù)CB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》中的要求設(shè)計，系統(tǒng)包括外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施，外部防雷措施有接閃器、引下線、接地等，內(nèi)部防雷措施有屏蔽、等電位連接、合理布線、安裝浪涌保護器等。[1]

（一）鐵塔防雷裝置

1.法拉地籠

在這次升級改造工程中新增法拉地籠，天線塔底部環(huán)繞焊接1條Φ12mm熱鍍鋅圓鋼，從天線塔的等電位連接環(huán)引6條Φ12mm熱鍍鋅圓鋼至山腳等電位連接環(huán)，在半山腰繞山且等距離增加3條Φ12mm熱鍍鋅圓鋼電位連接環(huán)，除鐵塔環(huán)繞線外，其余4條等電位連接環(huán)與6條引下線的每個接點增加垂直地極，材料采用50*50*2000mm的熱鍍鋅角鋼，每個地極坑洞中加入長效降阻劑，降低接地電阻值。用Φ20mm熱鍍鋅鋼絞從山項鐵塔拉2條引下線到山腳等電位連接環(huán)，形成法拉地籠。法拉地籠不與機房地網(wǎng)相連，形成獨立的防雷系統(tǒng)。

2.架空避雷線

從鐵塔底部引4根架空避雷線到山窩另一邊，接地處增加垂直地極，地極坑洞中加入長效降阻劑，地極距機房大約50m，4根架空避雷線均勻分布跨過機房頂端,距機房頂端大約30m。

避雷線是為了保護設(shè)備，避免雷擊而安裝的引雷入地的導(dǎo)線，也稱防雷線。架空避雷線通常是架設(shè)在通信線路上方的金屬導(dǎo)線，并且接地良好，它能有效地將雷電引入大地。也就是說，架空避雷線通常在通信線路的上方，它更加接近于帶電的云層，雷電擊中架空避雷線的概率要遠大于通信線路的概率，而架空避雷線與大地相連，使雷電良好下地，從而達到保護通信線纜免受雷擊的目的。

我們乾獨山實際情況，架空避雷線就鐵塔而言起到雷電分流作用，對機房才是起到架空避雷線的作用。當(dāng)雷電擊中鐵塔時，避雷線能有效地分流一部分雷電電流，通過其引入大地，從而減輕法拉地籠泄流壓力。當(dāng)雷云接近機房上端時，在避雷線周圍形成局部電場強度集中的空間，引導(dǎo)雷電向避雷線放電，形成直擊雷，它能有效地將雷電引入大地，保護機房。當(dāng)形成感應(yīng)雷時，避雷線的電磁屏蔽作用，使得雷云及先導(dǎo)在機房頂端建立的電場降低從而降低機房頂端感應(yīng)電壓。

圖1 鐵塔防雷系統(tǒng)示意圖

4根架空避雷線起到防雷效果非常明顯，完全出乎我們的預(yù)期效果。在雷雨天氣，臺站留守人員時?？吹嚼纂婇W光從沿著避雷線往地極方向而去，機房卻安然無恙。4根架空避雷線等效于發(fā)射機房埋進地下，架空線垂直地極遠離機房，地極與機房之間地阻大，雷電對機房影響小。避雷線顯然起到兩個重要功能，即雷電流分流和攔截直擊雷、感應(yīng)雷的作用，屏蔽和保護發(fā)射機房。

（二）機房內(nèi)部防雷裝置

機房內(nèi)部防雷裝置由等電位連接環(huán)、共用接地裝置、屏蔽、合理布線及安裝浪通保護器等技術(shù)措施組成，主要用于感應(yīng)雷(雷電電磁脈沖)的防護、閃電電涌侵入的防護、雷擊電磁脈沖的防護、防止地電位反擊，保護人員以及建筑內(nèi)部設(shè)備安全，這是外部防雷系統(tǒng)無法做到的。

1.光纜SDH設(shè)備感應(yīng)雷防護

光纖線路的光纖本身不導(dǎo)電，光纜線路不用加裝浪涌保護器，將光纜內(nèi)的金屬外層與接地裝置連接，金屬加強筋和光纜SDH設(shè)備的外殼做好接地。

2.發(fā)射機房的等電位連接

機房的電源和信號線路都是由外部引入的，因而容易遭受雷電的襲擊，需要加裝防雷裝置才能夠有效防止雷擊的破壞影響。防雷裝置的作用就是：將被保護系統(tǒng)連入等電位系統(tǒng)中，形成等電位。在雷擊發(fā)生時，最短時間內(nèi)將電路上因雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖電能經(jīng)防雷系統(tǒng)泄放到大地，從而起到保護作用。為了有效消除雷電引起毀壞性的電位差，就特別需要等電位連接。

機房內(nèi)應(yīng)敷設(shè)2個接地端子板，接地端子板采用50mm*5mm的銅排，并將銅排與各個機房相連接，形成等電位體。采用截面積50mm2的多股銅芯導(dǎo)線與接地匯集線連接，接地端子板安裝在設(shè)備密集的區(qū)域，便于各個設(shè)備接地。在發(fā)電機房、發(fā)射機房、新建機房和高壓房內(nèi)四周建一組等電位連接環(huán)，材料采用50mm*5mm熱鍍鋅扁鋼。將機房內(nèi)浪涌保護器PE線、設(shè)備地線、設(shè)備外殼、機架、靜電地板骨架、室內(nèi)走線架等可導(dǎo)電金屬體就近與接地端子板連接，連接方式均采用星型(Ss)法。

所有設(shè)備外殼等都要通過過壓保護器與等電位連接環(huán)連接，使整個系統(tǒng)及其內(nèi)部設(shè)備形成個良好的等電位體，從而避免了雷電流泄放不及時與設(shè)備外殼之間形成電位差，使設(shè)備免于遭受高電位反擊和雷擊傷人事故。

（三）機房外部接地裝置

1.機房增設(shè)接閃帶

在發(fā)射機房建筑物天面四周沿女兒墻敷設(shè)接閃帶，在整個頂面形成24*16m的網(wǎng)格，在屋角及天面突起部位設(shè)接閃桿。在發(fā)電機房天面四周沿屋檐敷設(shè)接閃帶，在屋檐角敷設(shè)接閃桿。接閃帶材料為Φ10mm熱鍍鋅圓鋼，用Φ12mm熱鍍鋅圓鋼制作成接閃帶的支撐，支撐高度為150mm，間距1m。接閃桿材料采用Φ12mm熱鍍鋅圓鋼，高度為2m，敷設(shè)在屋面拐角處并與接閃帶焊接在一起。

圖2 機房防內(nèi)雷系統(tǒng)示意圖

圖3 機房外部防雷系統(tǒng)示意圖

2.增設(shè)接閃帶引下線

發(fā)射機房周長約100m，敷設(shè)引下線4根，敷設(shè)在建筑物前后側(cè)。發(fā)電機房周長20m，敷設(shè)引下線2根。引下線材料采用Φ10mm熱鍍鋅圓鋼，引下線上端與接閃帶焊接，下端與建筑物四周等電位連接環(huán)焊接，引下線距地面1.5m處套PVC管。

3.增設(shè)人工地極

整個建筑物四周增設(shè)人工接地極，與建筑物基礎(chǔ)有1m的距離，人工接地極由水平地極和垂直地極組成，水平地極材料采用50mm*5mm熱鍍鋅扁鋼，總長約300m，埋深0.6m，在地極圍繞機房一圈形成閉合環(huán)，人工地極敷設(shè)過程中使用長效降阻劑，使得人工地極與大地電阻極大降低。新增水平地極與機房建筑物地極(基礎(chǔ)主鋼筋)和機房內(nèi)等電位連接環(huán)多處焊接連通。垂直地極材料采用50*50*2000mm的熱鍍鋅角鋼，與水平地極有效連接。水平地極與機房內(nèi)等電位連接環(huán)多處有效連接。

（四）聯(lián)合地網(wǎng)及共用接地裝置的設(shè)計

乾獨山機房有鐵塔地網(wǎng)，高壓房地網(wǎng)和發(fā)射機房地網(wǎng)等三種，當(dāng)三個地網(wǎng)距離很近時，必須并接形成一個聯(lián)合地網(wǎng)，當(dāng)其中一個地網(wǎng)或三個地網(wǎng)之間距離較遠(50m以外)時，可單獨設(shè)立地網(wǎng)，根據(jù)需要也可組成聯(lián)合地網(wǎng)。河池二五0臺機房實際情況設(shè)立兩個地網(wǎng)，鐵塔地網(wǎng)單獨設(shè)立，高壓房地網(wǎng)和發(fā)射機房地網(wǎng)共用，并且與防雷地井有效連接。

防雷地井采用9*9的網(wǎng)格設(shè)計，每個網(wǎng)格邊長50cm,網(wǎng)格采用50mm*5mm熱鍍鋅扁鋼，在網(wǎng)格連接點下方增加垂直地級，采用50*50*2000mm的熱鍍鋅角鋼，在建設(shè)地井過程中大量使用長效降阻劑，使地井與大地之間電阻極大降低。當(dāng)雷電發(fā)生時，雷電流才能更有效地泄入地井。

三、防雷系統(tǒng)的養(yǎng)護

為防止接地線和接地體因外力破壞損傷或斷裂，接地體被腐蝕或土壤變化引起接地電阻發(fā)生變化，整個防雷系統(tǒng)應(yīng)定期進行檢查和測試。檢查的主要內(nèi)容為：時常用望遠鏡查看發(fā)射塔及饋管是否有腐蝕或損傷，有異常現(xiàn)象應(yīng)及時處理。每年雷雨季節(jié)之前，要特別注意檢查避雷設(shè)施是否完好。每年定期測量接地電阻，如有變化，查明原因，給予排除；每兩三年請專業(yè)檢測單位進行檢測。每3至5年對接地體檢查一次，若接地體銹蝕超過截面積的三分之一或折斷必須進行更換。[2]

四、結(jié)束語

本系統(tǒng)做到了因地制宜，合理布局，科學(xué)設(shè)計，改造升級完工之后，建立了良好的防雷系統(tǒng)，到雷雨季節(jié)，雷聲依舊，尚未發(fā)生雷擊事故。但是防雷工程并不是一勞永逸，在雷雨季節(jié)來臨前應(yīng)對防雷設(shè)施系統(tǒng)地做全面檢查，以保證安全播出和人員生命安全。