高山廣播電視發(fā)射臺(tái)接地系統(tǒng)探索

張新權(quán)

【摘要】廣播電視發(fā)射臺(tái)具有較多的用電設(shè)備，其接地系統(tǒng)的可靠性對(duì)于保證其安全性發(fā)揮著直接的作用。但是位于高山地區(qū)的接地系統(tǒng)要保證效果存在一定的難度。本文結(jié)合高山發(fā)射臺(tái)的特點(diǎn)，探討了廣播電視發(fā)射臺(tái)強(qiáng)化接地系統(tǒng)功能的應(yīng)用要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】高山地區(qū);廣播電視發(fā)射臺(tái);接地系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.20.020

梅州市梅縣區(qū)廣播電視臺(tái)發(fā)射中心位于梅州城區(qū)東南部。海拔453米的高山上，雖然海拔不是很高，但每年的雷雨季節(jié)，雷擊現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。如果接地系統(tǒng)不完善，重則發(fā)射設(shè)備會(huì)經(jīng)常給打壞，影響正常播出不算，還會(huì)給單位造成不小的經(jīng)濟(jì)損失，輕則電視畫(huà)面會(huì)有條紋，廣播節(jié)目伴音會(huì)帶有雜音。因此有必要結(jié)合廣播電視發(fā)射臺(tái)的特點(diǎn)強(qiáng)化完善接地系統(tǒng)的功能。

1. 高山發(fā)射臺(tái)強(qiáng)化接地必要性

依據(jù)高山廣播電視臺(tái)的防雷實(shí)踐來(lái)看，其遭受雷擊體現(xiàn)出如下特點(diǎn)。（1）高山發(fā)射臺(tái)受環(huán)境的影響遭受到多樣化雷擊影響。高山雷電具有多個(gè)種類，不僅會(huì)受到空中豎雷的影響，還會(huì)存在滾地雷，感應(yīng)雷等雷電的干擾，并且會(huì)持續(xù)性很久，具有很強(qiáng)的破壞性。（2）發(fā)射站易受到雷擊的影響。因臺(tái)站基本建設(shè)在高山頂，發(fā)射塔處于周邊比較空曠的環(huán)境中，塔頂上部有天線，易到雷擊。（3）高山地區(qū)的雷電破壞力特別強(qiáng)，由于臺(tái)站位于高山，所在區(qū)域的土層厚度較薄，許多地方的地表多是巖石，在發(fā)生雷擊后由于殘存的電壓不能快速加以釋放，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生破壞作用。為了保證發(fā)射臺(tái)的安全，有必要保證接地系統(tǒng)的可靠性。

2. 接地系統(tǒng)分類

發(fā)射臺(tái)要保證安全運(yùn)行，保證機(jī)房接地的可靠是基本，接地系統(tǒng)的效果與發(fā)射臺(tái)運(yùn)行效果密切相關(guān)。發(fā)射臺(tái)機(jī)房采用的接地系統(tǒng)可以有多種類型，不同的接地系統(tǒng)采用了不同類型，體現(xiàn)出不同的功能。

2.1 工作接地

工作接地可以分為多種，包括信號(hào)回路接地、邏輯接地等。工作接地是為了保證系統(tǒng)與相連的各類設(shè)備全部能安全可靠的運(yùn)行。通常情況下，廣播電視發(fā)射臺(tái)內(nèi)各類電氣設(shè)備的電路電平在低水平狀態(tài)，信號(hào)幅度較小，可以在特定范圍內(nèi)承受地電位差或由于外部電磁場(chǎng)產(chǎn)生的干擾。但是如果電流過(guò)多，會(huì)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量會(huì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)射臺(tái)難以正常運(yùn)行。如果裝設(shè)了接地系統(tǒng)，可以有效消除地電位差產(chǎn)生的影響，可以將電磁場(chǎng)對(duì)于發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響控制到最低水平，發(fā)射臺(tái)運(yùn)行的可靠性得以保證。

2.2 屏蔽接地

屏蔽接地可以消除電磁干擾的不利影響，需要在屏蔽體與干擾源間建立絕緣有效的連接。不僅如此，人處于磁場(chǎng)中，會(huì)由于吸收過(guò)量電磁輻射會(huì)引發(fā)生物學(xué)影響，對(duì)于人體會(huì)造成了多方面的傷害，所以實(shí)施屏蔽接地能消除電磁存在的干擾，還可以消除電磁場(chǎng)對(duì)人身體造成的不利影響。

2.3 防雷接地

防雷接地借助避雷裝置的作用可以將雷電產(chǎn)生的電流引入到地表，是實(shí)施防雷的重要措施。例如借助避雷器防雷，其一端連接于被保護(hù)設(shè)備，另一端連接到接地裝置發(fā)生直擊雷后，避雷器可以將雷電引到地下，雷電流經(jīng)過(guò)引線與接地裝置可以流入到地表，有效避免雷電流對(duì)發(fā)射臺(tái)各類電子設(shè)備的破壞作用。除此之外，雷電還會(huì)引發(fā)靜電效應(yīng)，靜電效應(yīng)雖然破壞力較小，也可能引發(fā)火災(zāi)，所在要保證防雷接地可靠性，避免損失的發(fā)生。

2.4 安全保護(hù)接地

這種接地可以經(jīng)細(xì)分為接地與接零，當(dāng)發(fā)射臺(tái)機(jī)房設(shè)備受到破損后，會(huì)減弱絕緣能力，如果缺少采取防護(hù)措施，發(fā)射臺(tái)在工作中，由于設(shè)備的外殼部分持續(xù)處于帶電狀態(tài)，工作人員如果誤觸，易此導(dǎo)安全事故，因此針對(duì)設(shè)備保護(hù)與人身安全，都要做好安全保護(hù)接地。當(dāng)前許多廣播電視臺(tái)針對(duì)機(jī)房供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了中性線接地的優(yōu)雅，供電主要為三相四線制，利用接零方式實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)接地即可以從地網(wǎng)中接引接地母線，然后通過(guò)導(dǎo)體將設(shè)備的金屬外殼與零線進(jìn)行連接。通過(guò)安全保護(hù)接地裝置，以解決電磁輻射對(duì)于廣播信號(hào)產(chǎn)生的影響，保證廣播電視臺(tái)發(fā)出的信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)傳輸。

3. 發(fā)射塔機(jī)房接地系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 發(fā)射塔機(jī)房接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向

發(fā)射臺(tái)機(jī)房工程設(shè)計(jì)中，與建筑物發(fā)生共用的接地系統(tǒng)多采用安全保護(hù)接地裝置、防雷接地裝置、弱電接地為主，基礎(chǔ)材料為鋼作，工頻接地電阻需要低于1歐姆。針對(duì)鐵塔的防雷接地需要保證電阻低于4歐姆。

3.2 發(fā)射臺(tái)機(jī)房接地的基本要求

針對(duì)發(fā)射機(jī)房的設(shè)計(jì)，一般情況下需要將樓體的基礎(chǔ)作為發(fā)射塔的接地極。在具體操作時(shí)，要保證樓體部分的基礎(chǔ)底板中的上下兩層內(nèi)的主鋼筋可以接入到建筑物內(nèi)的接地系統(tǒng)。施工中要將外圈加工，制成環(huán)形，主軸線的基礎(chǔ)梁與結(jié)構(gòu)地板形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以形成接地體實(shí)測(cè)接地電阻值如果不能能達(dá)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則需要采用人工接地體進(jìn)行架設(shè)。裝設(shè)接地體時(shí)要滿足以下多種要求：首先要保證接地體的引下線與樓體建筑的基礎(chǔ)接地網(wǎng)要保證連接的可靠。其次，機(jī)房?jī)?nèi)的綜合布線采用了電纜屏蔽方案時(shí)，接地網(wǎng)要確保各個(gè)段的屏蔽層同時(shí)加以接地。最后，樓體接地設(shè)計(jì)可以采用等電位的方式實(shí)施接地，一般采用鍍鋅扁鋼順著墻內(nèi)采用暗敷的方式，建立總等電位主母線，保證樓體內(nèi)的各類導(dǎo)電體可以與總等電位加以聯(lián)結(jié)。

3.3 防雷設(shè)計(jì)方案

發(fā)射臺(tái)建筑中，重點(diǎn)防雷設(shè)備為發(fā)射天線或天線塔，這些設(shè)備位于建筑物的項(xiàng)部，此區(qū)域的設(shè)計(jì)施工要保證防雷效果，如何有效的防雷設(shè)計(jì)特別關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)階段，為了保證防雷效果，樓體針對(duì)防雷裝置的可靠接地可以利用樁基鋼筋網(wǎng)加以連接，將地基主筋和接地極加以連接，利用主筋引下線，在設(shè)計(jì)防雷施工工藝時(shí)，要確保焊點(diǎn)的牢固，為了避免氣候變化而生銹，對(duì)于焊接處的外表需要有刷防銹漆，必要時(shí)要采用鍍鋅處理工藝。在建筑樓體中，金屬管道為了保證防雷性，進(jìn)出位置要與接地裝置加以連接。針對(duì)建筑體內(nèi)的防雷引出線，為了防止對(duì)于其它設(shè)備產(chǎn)生破壞，接地要采用單獨(dú)的方式，提高安全性，電視臺(tái)通常針對(duì)鐵塔部位的防雷接地的設(shè)計(jì)，都會(huì)將鐵塔自身基礎(chǔ)作為接地體，設(shè)計(jì)接地多采用了呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，塔基施工中會(huì)使用降阻劑，在塔基地下半米處，使用熱鍍鋅扁鋼構(gòu)成環(huán)形閉合網(wǎng)，形成閉合回路。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)密度可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的條件來(lái)加以有針對(duì)性設(shè)計(jì)，在施工條件都可以保證的前提下，臺(tái)站可安裝AR避雷針，采用這種方式可以避免由于雷擊而存在的二次效應(yīng)。

3.4 檢修接地

（1）依據(jù)測(cè)量接地電阻，使用接地電阻測(cè)量?jī)x加以測(cè)試，測(cè)試前需要斷開(kāi)需機(jī)房發(fā)射機(jī)與底線的連接，避免測(cè)量?jī)x受到高壓的損壞。如果接地電阻過(guò)大，應(yīng)及時(shí)加以恢復(fù)，以免造成事故。（2）平時(shí)可以采用萬(wàn)用表檢測(cè)底線與中性線間相電壓，要小于2伏以上，可認(rèn)為底線正常。（3）針對(duì)發(fā)射機(jī)的單機(jī)片控制系統(tǒng)，如果存在錯(cuò)誤動(dòng)作問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)對(duì)接地系統(tǒng)做必要的檢查。發(fā)射系統(tǒng)多以交流地，安全保護(hù)接地與避雷地作為最為關(guān)鍵的地線，針對(duì)設(shè)置于發(fā)射天線下的部分，可不單獨(dú)實(shí)施防雷保護(hù)接地，發(fā)射塔借助避雷系統(tǒng)可以有效保證機(jī)房的防雷效果。

4. 接地系統(tǒng)的施工方案

高山上廣播電視無(wú)線發(fā)射臺(tái)針對(duì)防雷可以細(xì)分為直擊雷防護(hù)以及感應(yīng)雷防護(hù)。直擊雷防護(hù)是在發(fā)射塔的上部安設(shè)避雷針，還可以在臺(tái)站周邊區(qū)域加裝避雷塔。針對(duì)感應(yīng)雷，由于是發(fā)射臺(tái)站防雷的重點(diǎn)，將臺(tái)站機(jī)房?jī)?nèi)部的電位加以連接，采用安裝電壓保護(hù)器以保護(hù)機(jī)房的電源系統(tǒng)，還要保證信源系統(tǒng)、天饋系統(tǒng)等盡量控制雷電存在的干擾。

4.1 施工要點(diǎn)

（1）鐵塔的接地網(wǎng)：圍繞新發(fā)射鐵塔，可以布置環(huán)形水平式的地網(wǎng)，環(huán)形網(wǎng)之間互通，鐵塔間采用十字連接，水平地網(wǎng)埋深0.8m，水平接地材料選擇了規(guī)格為5*50mm的熱鍍鋅扁鋼，間隔3—3.5米打入地下，使用的材料采用了外形為熱鍍鋅角鋼，打入2m深度，地網(wǎng)要保證垂直與水平方向焊接，焊接長(zhǎng)度要大于100mm，和發(fā)射塔地網(wǎng)加以連接。（2）避雷網(wǎng)：配電房?jī)?nèi)設(shè)備防雷屏蔽網(wǎng)，防雷屏蔽網(wǎng)和鐵塔地網(wǎng)加以聯(lián)通，與老發(fā)射鐵塔地網(wǎng)加以相連。（3）工作地網(wǎng)：在配電房西面，新發(fā)射機(jī)房北面，新發(fā)射機(jī)房等區(qū)域各布置水平地網(wǎng)，需要埋深0.8m，材料選擇了熱鍍鋅扁鋼。每問(wèn)隔3—5m打人垂直接地棒，材料規(guī)格為5*50*50熱鍍鋅角鋼。垂直接地棒與水平地網(wǎng)焊接。配電房以及機(jī)房地網(wǎng)的周邊，可以設(shè)計(jì)有接地坑，接地坑的深度設(shè)計(jì)為2m，可以放入一根熱鍍鋅角鋼，周邊土壤需要加以降阻劑。

4.2 實(shí)施中的具體工藝要求

（1）熱鍍鋅扁鋼具有導(dǎo)電性能好，抗腐蝕性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高以及電阻率小的特性。采用焊接實(shí)現(xiàn)各種導(dǎo)線間的連接。施工中針對(duì)接地裝置可以采用熱焊接來(lái)對(duì)熱鍍鋅扁鋼的接地加以連接。（2）在埋入熱鍍鋅扁鋼過(guò)程中，需對(duì)開(kāi)挖槽中鋪設(shè)柔性接地體，柔性接地體作為一類柔性接地體，可以實(shí)現(xiàn)接地模塊與降阻劑的共同作用，可以降低高山巖石的電阻率，以有效快速泄排雷電電流。（3）施工中要保證工程質(zhì)量，每項(xiàng)施工結(jié)束后可以分步測(cè)試各施工地的電阻值。

4.3 接地網(wǎng)改造后的實(shí)效

防雷接地工程經(jīng)過(guò)了30天的施工后竣工，臺(tái)站的接地電阻要保證≤1Q。自驗(yàn)收后，臺(tái)站的運(yùn)行已經(jīng)過(guò)了夏季的雷擊考驗(yàn)，從效果來(lái)看，整個(gè)臺(tái)站新建立的防雷系統(tǒng)穩(wěn)定。雷雨天氣時(shí)，發(fā)射臺(tái)機(jī)房?jī)?nèi)信源系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)等設(shè)備均安全運(yùn)行穩(wěn)定。防雷接地項(xiàng)目可以達(dá)到預(yù)期的效果，可以確保雷雨季節(jié)發(fā)射臺(tái)的設(shè)備可靠與人員安全，雷擊防護(hù)的安全系數(shù)得以提升。

5. 結(jié)束語(yǔ)

廣播電視發(fā)射臺(tái)作為最為重要的組成內(nèi)容，保證其運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性直接關(guān)系到播出質(zhì)量，因此需要確保發(fā)射臺(tái)運(yùn)行的安全可靠。發(fā)射臺(tái)運(yùn)行中，接地系統(tǒng)發(fā)生故障是對(duì)其安全產(chǎn)生影響最為直接的因素，因此需要接地設(shè)計(jì)特別重要。接地系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，要全方面的分析，要有合理的方案，保證保發(fā)射臺(tái)接地系統(tǒng)可以發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張登爾.發(fā)射臺(tái)接地系統(tǒng)改造的分析和思考田[J].廣播電視信息，2010（2）.

[2]曹維春.淺析廣播電視發(fā)射臺(tái)接地研究明[J].電子世界，2012（9）.

[3]孫建東.廣播發(fā)射臺(tái)機(jī)房的避雷及接地系統(tǒng)研究[J].中外企業(yè)家，2015（6）.

[4]王麗娟.特大城市雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控的路徑優(yōu)化研究[D].上海：中共上海市委黨校，2018.

[5]楊世剛，趙桂香，潘森，等.我國(guó)雷電災(zāi)害時(shí)空分布特征及預(yù)警[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2010，19（6）：153—159.