廣播電視發(fā)射臺(tái)避雷防雷策略

葛云浦

(東寧市文廣新局，黑龍江 東寧 157200)

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廣播電視發(fā)射臺(tái)避雷防雷策略

葛云浦

(東寧市文廣新局，黑龍江 東寧 157200)

對(duì)于廣播電視發(fā)射臺(tái)的架設(shè)問題，需要在完善軟硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上，針對(duì)暴露在外的廣播發(fā)射臺(tái)采取完善的防雷措施，以避免因雷擊問題而造成嚴(yán)重的影響與損失。同時(shí)，基于廣播電視發(fā)射臺(tái)所采用電子設(shè)備種類的不斷提升，相應(yīng)裸露線路也隨之增加，進(jìn)而給該項(xiàng)工作的落實(shí)帶來了一定的挑戰(zhàn)。

廣播電視；發(fā)射臺(tái)；避雷防雷；策略

隨著我國(guó)科技與經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，各廣播電視高山臺(tái)站的技術(shù)和設(shè)備得到了改進(jìn)，每個(gè)站臺(tái)承擔(dān)的無線電波信號(hào)傳輸任務(wù)也在逐漸增多，但新型設(shè)備所使用的大量微電子器件對(duì)雷電的承受能力較弱，無法耐受高電壓脈沖及浪涌電流。針對(duì)高山臺(tái)站所處地理位置特殊、室外線路多、遭受雷擊概率大的特點(diǎn)，采取有效的防雷措施，具有極大的實(shí)用價(jià)值與安全意義。

1 雷電的成因及其危害性

由于空氣對(duì)流過強(qiáng)而產(chǎn)生的瞬間放電過程就會(huì)產(chǎn)生雷電，一般出現(xiàn)在積雨云中。產(chǎn)生雷電時(shí)會(huì)伴有最高可達(dá)300 000A的強(qiáng)大電流和沖擊力，對(duì)人類、建筑及線路等都會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞力。雷擊方式有很多種，包括:直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷等。以感應(yīng)雷來說，感應(yīng)雷是直擊雷過后表現(xiàn)的二次雷電效應(yīng)，其具有的靜電作用和電磁感應(yīng)能夠讓地表有限區(qū)域內(nèi)附上反向電荷，由于電流分散過程中的電阻較大，導(dǎo)致部分區(qū)域產(chǎn)生高電壓。這些電量能夠通過電線和房間內(nèi)的通道等方式導(dǎo)入室內(nèi)，從而損壞室內(nèi)電子設(shè)施。通常感應(yīng)雷強(qiáng)度不高但產(chǎn)生幾率大，直擊雷只有擊中地面時(shí)才能造成破壞且破壞范圍小，感應(yīng)雷能夠被傳導(dǎo)到更大范圍進(jìn)行連續(xù)破壞，因此感應(yīng)雷更具危險(xiǎn)性。雷電還可以通過電磁脈沖的方式對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)和生命安全產(chǎn)生危害，表現(xiàn)為電磁輻射危害、電磁波危害等。其中最為嚴(yán)重的是電磁輻射帶來的電磁干擾現(xiàn)象，它能夠直接導(dǎo)致所有設(shè)備的損壞，造成巨大的損失。

2 廣播電視高山臺(tái)站雷擊過程分析

雷擊對(duì)廣播電視高山臺(tái)站的破壞途徑如圖1所示。

圖1 雷擊對(duì)廣播電視高山臺(tái)站的破壞途徑Fig.1 Damage of lightening to radio and television station in mountains

雷擊產(chǎn)生的電磁輻射能夠破壞廣播電視高山臺(tái)站的通電線，從而干擾站內(nèi)的電子設(shè)備。站內(nèi)的避雷針等防雷措施受到雷電擊中后，隨之出現(xiàn)的超強(qiáng)電流也能帶來大范圍的破壞。同時(shí)，廣播站的電子信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)一旦受到幾千安培電流帶來的電子輻射便能夠瞬間失靈。具體表現(xiàn)為:第一，電力線感應(yīng)雷引起的設(shè)備損壞。即使在電線中安裝了各種避雷裝置，但有些高山臺(tái)的地網(wǎng)電阻通常超過10 Ω，甚至達(dá)到30 Ω，因此電線里的殘余壓力仍很高。如:220 V低壓氧化鋅避雷器在1.5 KA時(shí)殘壓為1.3 KV，若考慮10 Ω地網(wǎng)電阻上的壓降，電源線上總殘壓為Uz=1.3 KV+1.5 KA×10 Ω=16.3 KV，設(shè)備由于不能夠承受如此大的電壓而被燒壞。第二，地網(wǎng)反擊導(dǎo)致信號(hào)發(fā)射電源體系故障。當(dāng)雷電流為100 KA(出現(xiàn)概率為20%)，地網(wǎng)電阻為10 Ω時(shí)，地網(wǎng)電壓能夠達(dá)到100萬伏。使用單獨(dú)接地線的電源變壓器距離較遠(yuǎn)，在小范圍內(nèi)可能產(chǎn)生設(shè)備表面向電源放電的反擊情況。如果在此時(shí)使用避雷器，那么雷電電流產(chǎn)生的各種能量可逆向破壞電源。第三，直擊雷被導(dǎo)入室內(nèi)造成破壞。直擊雷能沿著臺(tái)站內(nèi)的接地線進(jìn)入機(jī)房，由于設(shè)備的耐壓性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠從而造成設(shè)備的損壞。

3 廣播電視高山臺(tái)站防雷減災(zāi)的策略

3.1 建立完善的接地系統(tǒng)，進(jìn)行地網(wǎng)的等電位連接

廣播電視高山臺(tái)站主要建立在擁有大電阻的山頂上，接地系統(tǒng)環(huán)境較差。據(jù)研究，可以利用加大地網(wǎng)面積和采用角鋼等耐腐蝕的鋼材作為地網(wǎng)接地體，降低其間的電阻，從而保證地網(wǎng)的長(zhǎng)久連通性，同時(shí)可使用一些能降低電阻的物質(zhì)，確保廣播站的安全。但接地網(wǎng)必須要短，因?yàn)殚L(zhǎng)度越長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致電阻越大。假如高山臺(tái)站每種接地線的帶點(diǎn)都能相同，那么總體電位差大約為零，從而達(dá)到了保護(hù)效果。

3.2 建立多層安全保護(hù)措施，進(jìn)行防雷實(shí)踐

把雷電通過地網(wǎng)傳導(dǎo)到大地是防雷的有效措施。實(shí)踐得出，由于雷擊電量過于強(qiáng)大，必須采用多層安全保護(hù)措施。首先，可以將室外變壓器轉(zhuǎn)移到站內(nèi)，能夠有效降低變壓器受到雷擊的概率。其次，需要在高壓變壓器的出入線端口安裝高壓變壓器保護(hù)裝置作為第一層保護(hù)，再通過在電柜端口安裝穩(wěn)定電壓的裝置作為第二層保障。最后，在所有核心設(shè)備的端口安裝電源浪涌保護(hù)器作為第三層安全保障。

3.3 電源系統(tǒng)的防雷措施

高山臺(tái)站遭遇的雷擊事件很大一部分是從供電系統(tǒng)串入，雷擊造成電力設(shè)備設(shè)施損壞，比如:電力變壓器，從而造成節(jié)目停播的事件。第一，臺(tái)外高壓輸電線路防雷措施。目前，在線路路徑受地形和投資限制、選擇范圍不大的情況下，高壓輸電線路防雷設(shè)計(jì)主要采用:架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、裝設(shè)避雷器、提高線路絕緣水平等方法。第二，臺(tái)內(nèi)低壓輸電線路防雷措施。低壓線路的防雷屏蔽，其措施與高壓線路的防雷屏蔽相同，有條件的臺(tái)站可采取低壓電纜地埋的方法，從變壓器輸出的低壓電纜直接地埋進(jìn)入機(jī)房，兩端屏蔽層要做到良好接地，防止雷電從低壓線路中串入，也可考慮在電源引入端加裝隔離變壓器或其他雷電保護(hù)裝置。

3.4 天饋系統(tǒng)的防雷措施

第一，加裝避雷針。天線安裝位置應(yīng)在避雷針的保護(hù)角之內(nèi)，避雷針與天線之間的最小距離應(yīng)大于3m，避雷針高度要足夠高，保護(hù)角要小。第二，系統(tǒng)接地。天饋系統(tǒng)接地要良好，天線豎桿或鐵塔應(yīng)整體連接，饋線輸入端、輸出端、機(jī)房入口端均應(yīng)良好接地。有條件的臺(tái)站可加裝必要的防雷裝置。要切實(shí)監(jiān)督鐵塔建設(shè)廠家做好鐵塔防雷工程工作。在實(shí)際運(yùn)用這一技術(shù)時(shí)，需要明確接地裝置的構(gòu)成，主要為電線與接地體，進(jìn)而通過與大地的連接來實(shí)現(xiàn)自身作用的發(fā)揮，還要將發(fā)射臺(tái)帶電設(shè)備的連接裝置以及金屬導(dǎo)線等與防雷網(wǎng)相連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防雷的作用。同時(shí)，應(yīng)采用降低接地電阻這一技術(shù)來實(shí)現(xiàn)防雷擊，通常情況下，如防雷地網(wǎng)所處的位置不夠干燥，相應(yīng)的導(dǎo)電性能就會(huì)偏低，因此需要使用木炭、鹽、物理降阻劑等物質(zhì)來降低電阻，進(jìn)而提升防雷效果。

3.5 機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備設(shè)施的防雷措施

機(jī)房?jī)?nèi)部防雷措施極其重要，可采用機(jī)房屏蔽的方法來做好機(jī)房?jī)?nèi)部的防雷。由于屏蔽是利用各種金屬屏蔽體來阻擋和衰減施加在設(shè)備上的電磁干擾或過電壓能量，因此，機(jī)房的屏蔽可利用機(jī)房的鋼筋、金屬構(gòu)架、金屬門窗、地板等相互焊(連)接在一起，形成一個(gè)法拉第籠，并與地網(wǎng)可靠的電氣連接，形成初級(jí)屏蔽網(wǎng)。

3.6 廣播電視臺(tái)站的防雷措施

為了確保廣播電視節(jié)目的安全播出，需要落實(shí)完善的防雷措施以避免雷擊所造成的破壞，在實(shí)際落實(shí)這一內(nèi)容的過程中，要結(jié)合臺(tái)站的實(shí)際情況并根據(jù)以往經(jīng)常發(fā)生的雷擊問題，實(shí)施有針對(duì)性的防雷擊措施。在落實(shí)防雷擊措施前，需要以完善的方案設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)并做好定期檢修維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并給予有效解決，確保臺(tái)站的正常運(yùn)行，為提高廣播電視節(jié)目的播出質(zhì)量提供保障。

3.7 信號(hào)傳輸線路的防雷措施

第一，針對(duì)鐵塔天線引線，其需要和鐵塔內(nèi)側(cè)保持足夠的距離，以避免發(fā)生感應(yīng)電流。第二，位于鐵塔與機(jī)房間的引線需要用金屬線槽進(jìn)行包裹，然后安裝到避雷網(wǎng)上，以充分實(shí)現(xiàn)防雷效果。

4 結(jié)語(yǔ)

目前尚且沒有能夠完全防止雷電災(zāi)害的技術(shù)和設(shè)備出現(xiàn)，因此，必須認(rèn)真對(duì)待防雷工作，從各方面加強(qiáng)安全保護(hù)措施，同時(shí)提高工作人員的安全防范意識(shí)，加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)與保養(yǎng)，不斷研究防雷技術(shù)，利用科技手段減少自然災(zāi)害引起的破壞，確保高山臺(tái)站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

[1] 覃瑋.廣播電視安全播出的技術(shù)防范措施探析[J].電子測(cè)試，2016，(06):23-24.

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[4] 邢惟宏.廣播電視安全播出的技術(shù)防范措施探析[J].科技傳播，2016，(12):73.

Lightning protection strategy of radio and TV launch station

GE Yun-pu

(Dongning Culture and Broadcasting Bureau,Dongning 157200,China)

On the issue of the erection of radio and television stations,it is necessary to improve the hardware and software facilities on the basis of taking the sound lightning protection measure to avoid the impact and losses of lightning. At the same time,with the continuous improvement of the types of electronic equipment,the number of bare lines has also increased,which has brought some challenges to the implementation of this work.

Radio and television; Launch pad; Lightning protection; Strategy

2017-01-10

葛云浦(1963-)，男，高級(jí)工程師。

TM862

B

1674-8646(2017)06-0160-02