高山廣播電視發(fā)射臺防雷技術(shù)方案研究

蔡小雪

【摘要】雷電災(zāi)害是十大自然災(zāi)害之一，極易對高山臺站的廣播電視發(fā)射設(shè)備造成損害。目前，防雷工作是高山臺站工作的重中之重，尤其隨著智能信息化發(fā)展，高山轉(zhuǎn)播臺的主要設(shè)備都是基于現(xiàn)代化微電子信息技術(shù)的，這些技術(shù)雖然能極大提高電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)可靠性、安全性、高效性，但也更受容易受到雷電雷擊現(xiàn)象的威脅。本文旨在探討如何更大程度的通過各項防雷技術(shù)來保障工作人員的安全和設(shè)備的安全播出。

【關(guān)鍵詞】高山;防雷;現(xiàn)狀;室內(nèi)外;避雷器

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1673-0348（2020）015-041-03

Abstract： Lightning disaster is one of the top ten natural disasters， which can easily cause damage to the radio and television transmission equipment of the alpine station. At present， lightning prevention work is the top priority of the work of the mountain station， especially with the development of intelligent information technology， the main equipment of the alpine transmission station is based on modern microelectronic information technology， although these technologies can greatly improve the reliability， safety and efficiency of the television transmission system， but also more vulnerable to the phenomenon of lightning. The purpose of this article is to explore how to make a greater use of mine protection technology to ensure the safety of staff and equipment.

Keywords： Alpine; Lightning; Status; Indoor and Outdoor; Lightning

1. 概述

廣播電視發(fā)射臺站建設(shè)在高山上，能夠有效擴(kuò)大地廣播電視信號覆蓋面積，極大地提高接收信號質(zhì)量。但是，由于其所處的位置大多數(shù)位于高山的最頂端，擁有特殊的地理環(huán)境、氣象條件，特別容易受到雷電等復(fù)雜天氣的影響?？萍既招略庐?，高山臺站作為廣播電視傳播發(fā)射的重要基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量不斷增加，遭受的雷電威脅日益嚴(yán)重，但原有的防雷措施已經(jīng)無法保障工作人員和播出設(shè)備的安全，因此，需提高科學(xué)的防雷技術(shù)來，進(jìn)一步保障高山發(fā)射臺轉(zhuǎn)播信號的穩(wěn)定性和可靠性。

2. 高山臺站主要雷擊類型

雷電具有強(qiáng)大的能量，屬于常見自然災(zāi)害，且至今沒有一個完全能夠控制雷電這種能量方式。對歷年來高山發(fā)射臺所受到的雷擊事故進(jìn)行統(tǒng)計和分析，雷電對于高山電視轉(zhuǎn)播臺的儀器設(shè)備造成較大破壞的有以下幾種雷擊類型，他們分別是直擊雷破壞、雷電感應(yīng)破壞、反擊型雷擊破壞、電磁脈沖破壞、雷電浪涌破壞、沖擊波破壞。

2.1 直擊雷破壞

直擊雷破壞是指高山轉(zhuǎn)播臺室外的設(shè)備設(shè)施直接遭受雷擊時，會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞效果，從而損壞中繼設(shè)備。事實(shí)上，設(shè)備被直擊雷擊中的概率很低，但一旦被擊中，其損失是巨大的，甚至是致命的。高山發(fā)射臺位置較高，周圍環(huán)境平坦，易受雷擊。因此，如何采取相應(yīng)的措施避免高山設(shè)備遭受雷擊成為高山轉(zhuǎn)播臺必須面對的課題。

2.2 雷電感應(yīng)破壞

雷電電磁感應(yīng)將對發(fā)射臺電子設(shè)備系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。當(dāng)其釋放大量電荷進(jìn)行中和時，大量電荷釋放在架空線路和設(shè)備上，不能排入附近地面。導(dǎo)致周圍產(chǎn)生高電位差，氣隙擊穿后產(chǎn)生大量火花?？焖僮兓膹?qiáng)磁場會產(chǎn)生較大的電動勢，可能引發(fā)重大安全事故。

2.3 反擊型雷擊破壞

當(dāng)發(fā)射塔被雷電擊中時，附近的地網(wǎng)電位將迅速上升。如果信號傳輸塔遭到雷擊，電視轉(zhuǎn)播信號設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中很可能會伴隨著各點(diǎn)之間形成電位差。例如，如果接地網(wǎng)的接地電阻值為80歐姆，雷電電流值為150A，則接地網(wǎng)的電位等于80×150V，即1200V。因此，一旦遭受雷擊，當(dāng)電源設(shè)備與信號轉(zhuǎn)播設(shè)備產(chǎn)生巨大的電位差時，信號轉(zhuǎn)播設(shè)備通過表層傳輸?shù)降孛骐娫矗瑢V播電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害。

2.4 電磁脈沖破壞

當(dāng)信號桿、建筑物、場地建筑物、地面或突出地面的物體受到雷擊時，會產(chǎn)生雷電電磁脈沖現(xiàn)象，造成高山轉(zhuǎn)播臺信號系統(tǒng)過流、過電壓現(xiàn)象，對各設(shè)備造成極大的損壞。

2.5 雷電浪涌破壞

雷電浪涌是高山轉(zhuǎn)播臺電子系統(tǒng)設(shè)備遭受雷電災(zāi)害中較為常見的一種雷電破壞形式，遭受襲擊后，會出現(xiàn)通訊電路和電源設(shè)備內(nèi)部電流浪涌，電源中電流浪涌會對電子系統(tǒng)設(shè)備不斷損害?？梢?，雷電浪涌也是防雷的一大課題。

2.6 沖擊波破壞

沖擊波對廣播電視電子設(shè)備的損壞十分嚴(yán)重。雷電產(chǎn)生的沖擊波會侵入廣播電臺的系統(tǒng)設(shè)備、高壓線路、供電系統(tǒng)、變壓器等電子設(shè)備。由于電子設(shè)備的電壓承載能力有限，雷電沖擊很容易超過其最大值，對信號設(shè)備的損害是非常嚴(yán)重和致命的。

3. 防雷技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前，廣播電視行業(yè)中高山發(fā)射臺的避雷問題越來越受到重視，雖然防雷措施已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，但從長遠(yuǎn)來看，隨著設(shè)備精密度的提高，對廣播電視傳輸信號的可靠性、安全性的高品質(zhì)要求，高山防雷還有很長的道路需要走。

高山發(fā)射臺站一般將發(fā)射鐵塔作為避雷針使用，通過塔身向接地裝置泄放雷電流，在施工時將生活區(qū)地網(wǎng)和機(jī)房地網(wǎng)進(jìn)行等電位連接，形成共用接地系統(tǒng)。但由于處于高山地區(qū)，周圍環(huán)境卻相對平原且空曠，反而更容易遭受雷擊，此外，接地體由于年久失修，銹蝕嚴(yán)重，地網(wǎng)連接扁鐵的斷裂及各處接地電阻變大等各種原因，防雷效果愈加低效。嚴(yán)重時還可能威脅到相關(guān)工作人員的人身安全。

為了應(yīng)對雷電對高山發(fā)射臺的侵害，目前多數(shù)高山廣播發(fā)射塔都使用雙電源供電的方式來抵御雷電對廣播電視發(fā)射臺設(shè)備的損害，其中，主電源通常安裝在高山底部的高空架中，同時在主電源中安裝高壓避雷器，當(dāng)出現(xiàn)失誤時，就會影響低壓側(cè)的電流保護(hù)系統(tǒng)，對發(fā)射臺產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，如果高山發(fā)射臺中的外部設(shè)備沒有安裝防雷保護(hù)裝置，也極易受到直擊雷打擊。同時高山發(fā)射臺會準(zhǔn)備備用電源，例如利用柴油機(jī)進(jìn)行輔助發(fā)電，但是備用能源卻沒有相應(yīng)的保護(hù)方案，這進(jìn)一步增加了雷擊的危害。

3.1 室外防雷措施

室外防雷目的是防止直擊雷，由接閃器、引下線和接地裝置構(gòu)成外部防雷裝置。布設(shè)接地裝置是室外防雷工作的重點(diǎn)內(nèi)容。當(dāng)外部出現(xiàn)雷擊時，外部防雷裝置的電阻值將迅速升高。為了降低整個接地的電阻值，可以采用以下方案。

第一、將機(jī)房接地網(wǎng)、變壓器接地網(wǎng)和塔架接地網(wǎng)等接地裝置組合起來，構(gòu)建共用接地網(wǎng)以擴(kuò)大接地網(wǎng)面積。

第二、在接地網(wǎng)外增加一定數(shù)量環(huán)形接地裝置。

第三、重新規(guī)劃環(huán)形接地裝置的焊接位置，提高接地裝置的效率。

第四、在向有關(guān)部門報備之后，在接地裝置周圍使用降阻劑，降低土壤電阻率。

第五、定時按需對接地網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)和維修。如遇腐蝕等情況，維修人員應(yīng)及時修理，以免影響整個防護(hù)工作。

第六、安裝屏蔽電纜。接地技術(shù)的應(yīng)用可以有效地避免電磁波雷擊的危害。在安裝接地裝置過程中，必須保證接地線的兩個端口完好無損，并能與附近的接地網(wǎng)有效連接。在連接各種設(shè)備時，利用電纜使電網(wǎng)與電纜緊密相連，以獲得最佳的導(dǎo)電效果。

3.2 室內(nèi)防雷措施

室內(nèi)防雷工作的重點(diǎn)是防止雷電感應(yīng)損傷、雷電波損傷和雷電電磁脈沖損傷進(jìn)入室內(nèi)，避免廣播設(shè)備和人員傷亡。

第一，選擇光纖作為傳輸介質(zhì)。大多數(shù)連接廣播電視終端的通信設(shè)備在設(shè)備中選擇傳輸介質(zhì)時，都會選擇光纖作為傳輸介質(zhì)。它具有良好的導(dǎo)電性，并具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速度。它能最大限度地保證設(shè)備的靈敏度和準(zhǔn)確性，以及工作人員的人身安全。

第二，安裝時注意設(shè)備間的等電位連接。等電位連接可消除不同電氣設(shè)備之間的電位差，有效避免儀表與電子設(shè)備之間的過電壓現(xiàn)象。這種防雷方法主要針對雷擊后強(qiáng)電流傳到地面形成的電位差對電子設(shè)備造成的損壞。

第三、設(shè)置抗屏蔽干擾裝置，在信號線的始端和末端設(shè)置過流保護(hù)裝置，減少系統(tǒng)信號設(shè)備浪涌電壓和過流的發(fā)生。

第四、合理布置機(jī)房內(nèi)線路。根據(jù)合理布線的要求，機(jī)房內(nèi)的信號線和電源線可分槽敷設(shè)，并可根據(jù)具體情況捆綁，可靠接地。

第五、為電源系統(tǒng)設(shè)置電壓保護(hù)器，可以最大限度地減少浪涌電壓對系統(tǒng)的危害。設(shè)備遭受雷擊后，發(fā)射臺供電系統(tǒng)將受到嚴(yán)重影響，運(yùn)行將出現(xiàn)異常，電氣設(shè)備將受到嚴(yán)重?fù)p壞，甚至危及工作人員的生命安全。

第六、要求廣播電視發(fā)射臺在布置高壓線路時，必須對所有電力設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)，如同步安裝接地裝置、避雷線、高壓設(shè)備、安裝專業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)防雷設(shè)備等。

3.3 選擇技術(shù)更新更高的專業(yè)避雷針

由于受廣播電視發(fā)射臺地理環(huán)境的相關(guān)限制，輔助機(jī)房、員工生活區(qū)與發(fā)射塔之間形成的接地系統(tǒng)缺乏相應(yīng)的保護(hù)措施，發(fā)射塔易受雷擊。在高山臺站，一般采用鐵塔作為發(fā)射塔，且很少安裝專業(yè)避雷針。因此應(yīng)在合適的位置安裝避雷針，同時反射塔與避雷針安裝區(qū)域必須分開，確保安裝符合相應(yīng)要求。只有更高科技的避雷針才能使避雷針發(fā)揮更大的作用。

4. 優(yōu)化雷擊開關(guān)機(jī)操作步驟

每個高山轉(zhuǎn)播臺不僅僅是修建鋪設(shè)各種防雷技術(shù)設(shè)備以及框架，同時，在雷擊季節(jié)頻發(fā)時段，如何優(yōu)化雷擊開關(guān)機(jī)操作步驟也會大大提高防雷，從而保護(hù)好設(shè)備與工作人員安全。發(fā)電機(jī)也要注意盡量在雷雨季節(jié)將開關(guān)倒至手動，避免突然的雷擊，損壞相關(guān)設(shè)備，產(chǎn)生不安全隱患。

5. 結(jié)束語

本文根據(jù)一些防雷措施中存在的缺陷和局限性問題，提出了一些可實(shí)行的改進(jìn)措施。隨著廣播電視數(shù)字臺站的不斷建設(shè)和數(shù)字設(shè)備的不斷更新，雷電對高山廣播電視發(fā)射臺的危害會越來越大，科學(xué)不斷進(jìn)步，創(chuàng)新，能夠用于廣播電視的設(shè)備都越來越信息化，高效化，必然，也更容易遭遇雷擊災(zāi)害，防雷措施必須緊跟其科技發(fā)展的腳步，做出更多的考量，綜合化，全面化。廣播電視轉(zhuǎn)播臺，始終致力于讓人民能夠更快更穩(wěn)的接收信息的收聽，這都需要高山轉(zhuǎn)播發(fā)射設(shè)備系統(tǒng)的準(zhǔn)確、高效、安全、可靠運(yùn)行來保障。

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