高山無線臺(tái)站防雷技改方案

侯建強(qiáng)

【摘要】廣播電視發(fā)射臺(tái)站內(nèi)含很多電視設(shè)施，容易導(dǎo)致雷擊事故，本文結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，就如何采取技術(shù)措施分別對(duì)廣播電視無線發(fā)射高山臺(tái)站轄內(nèi)地網(wǎng)、建筑物、信號(hào)源、供配電系統(tǒng)實(shí)施防雷升級(jí)改造，增加防雷措施，改善工作環(huán)境和技術(shù)條件，保障廣播電視節(jié)目的安全優(yōu)質(zhì)播出。本文以貴州省廣播電視局七六四臺(tái)為例，對(duì)雷電的防范措施展開探索和分析，提出防雷技改方案，以供同行交流和借鑒。

【關(guān)鍵詞】廣播電視;防雷;技改

中圖分類號(hào)：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1673-0348（2020）017-031-04

Abstract： Radio and TV transmitting stations contain many TV facilities， which easily lead to lightning accidents. Based on the author's working experience for many years， this paper discusses how to take technical measures to upgrade the network， buildings， signal sources and power supply and distribution systems under the jurisdiction of radio and TV radio transmitting mountain stations， increase lightning protection measures， improve working environment and technical conditions， and ensure the safe and high-quality broadcast of radio and TV programs. In this paper， taking the 764 station of Guizhou Radio and Television Bureau as an example， the lightning protection measures are explored and analyzed， and the technical innovation scheme of lightning protection is put forward for peer exchange and reference.

Key words： radio and television， lightning protection， technical innovation

降低雷電災(zāi)害，遏制雷擊事故是世界性難題，更是廣播電視高山臺(tái)站亟待攻克的技術(shù)難題。隨著廣播電視技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化發(fā)展，集成化程度越來越高，雷電對(duì)微電子技術(shù)設(shè)備的破壞力也越來越大，為預(yù)防和抗擊雷電災(zāi)害，七六四臺(tái)安排資金對(duì)雷公山技術(shù)區(qū)防雷設(shè)施進(jìn)行了改造，修建了3個(gè)防雷帶、11個(gè)防雷坑和4根25米高的避雷柱等。同時(shí)，分別對(duì)兩條自管10KV高壓線路實(shí)施入地暗埋改造，使雷電災(zāi)害有所下降。但是，由于使用年限較長和受雷公山低溫潮濕氣候環(huán)境的影響。目前，該防雷系統(tǒng)接地匾鐵銹蝕斷裂、防雷坑年久失修、接地阻值逐年增大，防雷功能基本失效。只要到雷雨季節(jié)，雷電便通過信號(hào)源、電源、電磁波等方式侵入發(fā)射系統(tǒng)，造成致命破壞。經(jīng)實(shí)地勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)多處防雷措施不合格，防雷配置未符合國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。其中：①兩座65米高發(fā)射塔自身具有防雷功能，但接地引下線銹蝕嚴(yán)重，影響防雷效果，現(xiàn)場測(cè)得接地電阻為11歐姆至16歐姆，超出規(guī)范要求。②多數(shù)建構(gòu)筑物和露天設(shè)備設(shè)施直擊雷防護(hù)措施和等電位連接措施不完善影響防雷效果。③機(jī)房部分線路在LPZ0-1區(qū)處未設(shè)置相應(yīng)的防電磁脈沖和防雷電過電壓保護(hù)措施。④原設(shè)置的防雷接地系統(tǒng)不合理，加上年久失修，接地電阻值增大，影響防雷效果。

1. 建構(gòu)筑物直擊雷防護(hù)措施

針對(duì)臺(tái)站的位置、屋面接收天線的布置、地理環(huán)境、氣象特征、建筑物自身?xiàng)l件以及防雷效果等因素，采取在各建筑物屋面設(shè)置優(yōu)化先導(dǎo)避雷針進(jìn)行直擊雷防護(hù)，避雷針保護(hù)范圍根據(jù) GB50057-2010 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中滾球法計(jì)算，滾球半徑取45米，按二類防雷設(shè)計(jì)，建筑物防雷類別中滾球半徑按 GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的表中取值。

式中：

h——接閃器高度，r0為避雷針在平面上的保護(hù)范圍，hr——滾球半徑，hx——被保護(hù)物高度，rx為避雷針在建筑物高度平面上的保護(hù)范圍。

根據(jù)對(duì)各建筑物的測(cè)量（配電房22M*8M*5、主機(jī)房31M*15M*8M、1#宿舍58*7*3、2#宿舍48M*7M*3M）數(shù)據(jù)顯示和滾球法計(jì)算：

（A）配電房需設(shè)置一組5米高優(yōu)化先導(dǎo)避雷針做直擊雷保護(hù)。

（B）主機(jī)房需設(shè)置一組6.5米高優(yōu)化先導(dǎo)避雷針做直擊雷保護(hù)。

（C）1#宿舍需設(shè)置一組7.5米高優(yōu)化先導(dǎo)避雷針做直擊雷保護(hù)。

（D）2#宿舍需設(shè)置一組7.5米高優(yōu)化先導(dǎo)避雷針做直擊雷保護(hù)。

（E）油庫用房 6M*4M*3M 設(shè)置獨(dú)立避雷針作保護(hù)（按公式2計(jì)算），避雷針高度為 12.5米，避雷針距油庫用房5米。

4避雷針設(shè)置在各建筑物屋面中央位置，采取在屋面澆筑400mm*400mm*300mm的C30混凝土基礎(chǔ)墩作為避雷針基礎(chǔ)固定。

避雷針針桿采用DN80鋼管，針尖（接閃器）采用 QRBLZ-200-16優(yōu)化先導(dǎo)避雷針。

避雷針引下線采用?12熱鍍鋅圓鋼兩根從避雷針基座板處焊接連接至地面共用接地裝置上。

所有屋面金屬構(gòu)件（接收天線機(jī)架、天線支撐桿、金屬線管等）都與避雷針引下線電氣焊接貫通。

2. 低壓電源系統(tǒng)AC380V-AC220V-DC12V防雷擊過電壓和雷電波侵入的防護(hù)措施

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求低壓電源系統(tǒng)防雷擊過電壓和雷電波侵入的防護(hù)措施應(yīng)采取在線路進(jìn)入各防雷區(qū)界面處設(shè)置電涌保護(hù)器（SPD）作保護(hù)，逐級(jí)降低使被保護(hù)的設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行的耐壓水平，如第一級(jí)設(shè)置Imax（8/20us或10/350us）80/100KAUP≤2.5KV tA≤100ns的電涌保護(hù)器（SPD），第二級(jí)應(yīng)設(shè)置Imax（8/20us）40KAUP≤1.5KVtA≤100ns的電涌保護(hù)器（SPD），第三級(jí)應(yīng)設(shè)置Imax（8/20us）20KAUP≤1KV tA≤100ns的電涌保護(hù)器（SPD）作保護(hù)（根據(jù)單位目前需要，僅進(jìn)行部分保護(hù)）。

針對(duì)雷公山高山臺(tái)的特點(diǎn)，本次主要對(duì)機(jī)房電源系統(tǒng)作三級(jí)保護(hù)。

第一級(jí)設(shè)置在引入機(jī)房總電源配電柜處，型號(hào)選用 QR-380M-80KA/4共2組;

第二級(jí)設(shè)置在進(jìn)入機(jī)房總電源配電箱處，型號(hào)選用 QR-380M-60/4共2組;

第三級(jí)設(shè)置在機(jī)房UPS電源輸出端，型號(hào)選用 QR-220M-20/4共4組。

3. 各信號(hào)線（視頻、饋線、網(wǎng)絡(luò)、微波等）進(jìn)入機(jī)房內(nèi) LPZ0-1 區(qū)處防雷電感應(yīng)的防護(hù)措施

各信號(hào)線（視頻、饋線、網(wǎng)絡(luò)、微波等）進(jìn)入機(jī)房內(nèi) LPZ0-1區(qū)處防雷電感應(yīng)的防護(hù)措施采取在視頻、饋線、網(wǎng)絡(luò)、微波進(jìn)入機(jī)房內(nèi)LPZ0-1 區(qū)處安裝相應(yīng)接口、參數(shù)匹配的信號(hào) SPD 作保護(hù);主要考慮接口類型、插入損耗、工作信號(hào)頻率、最大功率、工作電壓與線路參數(shù)相匹配的各型電涌保護(hù)器（SPD）;根據(jù)工作條件要求，此次方案共考慮設(shè)置 7 組信號(hào) SPD。

4. 各區(qū)域內(nèi)防雷接地系統(tǒng)的接地降阻措施

接地是防雷工程中最為重要的內(nèi)容之一，也是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來，甚至擴(kuò)大雷害程度。各類建筑物、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)場地等其接地電阻要求各不相同，一般接地可分為：建筑物防雷接地，電子避雷器接地、設(shè)備安全保護(hù)接地、屏蔽接地、靜電接地、交流工作接地、直流工作接地（邏輯地）。

廣電系統(tǒng)的設(shè)施設(shè)備都存在和包含這些接地系統(tǒng)，那么這些接地系統(tǒng)它們各要求的電阻值及設(shè)備要求的電阻值都不相同，如果每個(gè)接地都是單獨(dú)設(shè)施，首先是條件不允許，其次增加防雷工程的成本，因此規(guī)范要求將這些接地系統(tǒng)在同一區(qū)域內(nèi)實(shí)行聯(lián)合共用，將接地電阻值取其設(shè)備要求的最小值，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明這樣是非常有效和合理的解決辦法。

GB/T21413-2015《建筑物防雷裝置檢測(cè)驗(yàn)收規(guī)范》要求不同系統(tǒng)電阻值允許值如下表：

注：

A）電子信息系統(tǒng)機(jī)房宜將交流工作接地（要求<4Ω）交流保護(hù)接地（要求<4Ω）直流工作接地（按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具體要求確定接地電阻值）、防雷接地共用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值確定。

B）無線發(fā)射臺(tái)站共用接地裝置在土壤電阻率小于100Ω·m時(shí)，宜<1Ω;土壤電阻率為100Ω～m300Ω ·m時(shí)，宜<2Ω;土壤電阻率為 300Ω·m～1000Ω·m 時(shí)，宜<4Ω;當(dāng)土壤電阻率>1000Ω·m時(shí)，可適當(dāng)放寬要求。

此次針對(duì)七六四臺(tái)轄區(qū)的接地系統(tǒng)改造主要分為機(jī)房同一區(qū)域的建筑物防雷接地系統(tǒng)采取聯(lián)合共用接地實(shí)施降阻措施;對(duì)油庫用房和高壓配電房實(shí)施獨(dú)立接地改造;對(duì)變壓器塔桿和過渡桿采取獨(dú)立接地。

機(jī)房同一區(qū)域的建筑物防雷接地系統(tǒng)采取聯(lián)合共用接地實(shí)施降阻接地電阻值小于4歐姆（現(xiàn)場測(cè)試原接地電阻值為11.5 歐姆）;對(duì)油庫用房獨(dú)立接地電阻值小于10歐姆;高壓配電房獨(dú)立接地電阻值小于4 歐姆;變壓器塔桿接地電阻值小于4歐姆;過度桿獨(dú)立接地電阻值小于10歐姆。如圖2所示。

鑒于規(guī)范要求接地電阻值允許值來看，結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境和廣電設(shè)備的重要性，此次改造擬采用目前較先進(jìn)的接地材料和技術(shù)實(shí)施聯(lián)合多用的辦法，采取垂直接地和水平接地相結(jié)合，材料采用QR 高效物理防腐降阻劑、高效物理防腐接地模塊、垂直接地角鋼、和水平接地扁鋼，以及鋼管內(nèi)填充降阻劑等新工藝、新方法。

5. 等電位連接措施

采取在同一區(qū)域內(nèi)的防雷接地系統(tǒng)和設(shè)施設(shè)備實(shí)施等電位連接，所有建筑物屋面的金屬構(gòu)件、支架、設(shè)備金屬外殼均采用Φ10熱鍍鋅圓鋼與避雷針帶引下線焊接貫通;兩路10KV高壓輸電線路輸入端采用 40*4 熱鍍鋅扁鋼引入地面采取環(huán)型閉合回路焊接并深埋，形成獨(dú)立避雷網(wǎng)帶;機(jī)房區(qū)域內(nèi)的接地系統(tǒng)用 40*4 熱鍍鋅扁鋼路焊接貫通，將地面金屬設(shè)備支架、外殼、金屬管、鎧裝電纜及屏蔽層與接地扁鋼連接貫通，建立均壓環(huán);在機(jī)房內(nèi)用 40*4 熱鍍鋅扁鋼設(shè)置MEB端子板，將機(jī)房內(nèi)設(shè)備工作接地、安全保護(hù)接地、靜電地板支架接地、SPD接地、配電箱外殼接地、機(jī)柜接地連接在 MEB端子板上使之形成等電位。

6. 施工工藝及方法

（1）施工方法：垂直接地極用 L50mm×5mm 鍍鋅角鋼和鋼管降阻劑組成;水平接地極采用L40mm×4mm 鍍鋅扁鋼制作;水平接地溝開挖寬度根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境由施工人員調(diào)整，埋設(shè)深度按設(shè)計(jì)要求確定，接地溝長度根據(jù)現(xiàn)場有施工技術(shù)員確定;水平接地極敷設(shè)后，先在接地體頂部回填 30cm的碎土并夯實(shí)，再回填其它土石方，且邊回填邊（加水）夯實(shí)。

（2）各焊接連接點(diǎn)（普通電氣焊接應(yīng)符合 GB50169-92 相關(guān)要求，化學(xué)熱熔焊接工業(yè)應(yīng)表面光滑，焊接頭中縫無夾渣）;且各電氣連接處其過度接觸電阻不大于 0.03Ω。

（3）凡焊接處（特別是普通電氣焊接處）都應(yīng)涂刷瀝青漆或防銹銀粉漆作防銹蝕處理。

（4）避雷針安裝應(yīng)滿足垂直偏差±5%，抗風(fēng)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（5）各焊接搭接長度應(yīng)滿足 GB/T21413-2015《建筑物防雷裝置檢測(cè)驗(yàn)收規(guī)范》要求。

7. 施工部分安裝示意圖如圖1、圖2所示

8. 結(jié)束語

通過對(duì)技術(shù)區(qū)防雷系統(tǒng)升級(jí)改造后，經(jīng)測(cè)試，轄內(nèi)主機(jī)房、值班室、高壓室、柴油機(jī)房等重點(diǎn)部位接地電阻均小于4歐姆，防雷配置基本符合國家GB50057-2010、GB50343-2012、GB50169-2006等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使年內(nèi)雷擊事故和雷電災(zāi)害明顯下降，有效保障廣播電視設(shè)施和工作人員的人身安全，提高節(jié)目播出質(zhì)量，更好地滿足基層群眾公共文化服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂曉梅.論廣播電視發(fā)射臺(tái)站的防雷技術(shù)[J].科技傳播，2016（10）.

[2]田世杰，李瑞珍.發(fā)射臺(tái)站廣播電視設(shè)備防雷接地措施[J].數(shù)字傳媒研究，2016，33（1）：59-61.