無線廣播電視發(fā)射臺的防雷問題及解決策略

貢覺多吉

（作者單位：西藏自治區(qū)廣播電視局普蘭中波轉(zhuǎn)播臺）

無線廣播電視發(fā)射臺是信號傳遞與發(fā)送的重要工具，也是無線廣播電視進(jìn)行信號傳輸時的重要硬件組成部分。無線廣播電視發(fā)射臺的運行狀況直接關(guān)系到廣播電視節(jié)目的播出質(zhì)量，做好防雷工作、預(yù)防雷擊事故，能夠更好地保障無線廣播電視發(fā)射塔的正常運行，確保節(jié)目的正常播出。

1 無線廣播電視發(fā)射臺

在電子技術(shù)和信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景之下，人們的生活空間充斥著越來越多的電磁波。無線通信主要是以電磁波為載體進(jìn)行信號傳輸，無線廣播電視發(fā)射臺是進(jìn)行信號發(fā)射、信號傳遞的關(guān)鍵載體，其運行效果與廣播電視節(jié)目的播出效果和播放質(zhì)量密切相關(guān)。廣播電視信號發(fā)射塔需要一定的高度，才能實現(xiàn)有效的信號傳輸，而過高的高度也會使其成為雷擊的一大目標(biāo)，容易引發(fā)雷擊事故，影響信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。做好無線廣播電視發(fā)射塔的防雷工作能夠保障信號的穩(wěn)定傳輸，提升廣播電視節(jié)目的發(fā)送質(zhì)量，也能夠避免由于雷擊事故造成的不必要的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

2 無線廣播電視發(fā)射塔面臨的雷電類型與防護(hù)要點

雷電是一種常見的自然現(xiàn)象，這種自然現(xiàn)象會引發(fā)雷擊事故，尤其是地面高層建筑更容易出現(xiàn)事故。一旦無線廣播電視發(fā)射塔出現(xiàn)雷擊事故，將會直接影響到信號的傳輸，進(jìn)而會對廣播電視節(jié)目的播出造成不利影響。做好無線廣播電視發(fā)射塔的防雷技術(shù)處理，能夠確保節(jié)目的正常播出，因此，工作人員需要充分認(rèn)識到雷擊災(zāi)害對節(jié)目播出質(zhì)量、設(shè)備運營狀況，以及經(jīng)濟(jì)效益等方面帶來的影響，積極采取必要的防護(hù)措施。雷電主要包括直擊雷、感應(yīng)雷以及雷電入侵波3種類型，下面將展開敘述。

2.1 直擊雷

所謂直擊雷，就是帶電云層直接對地面某一突起物體進(jìn)行放電的雷電現(xiàn)象。直擊雷往往伴隨著較強的電磁效應(yīng)，能夠產(chǎn)生峰值幾萬，甚至高達(dá)幾百萬伏的電高壓，直擊雷的破壞效果十分驚人，且會產(chǎn)生極為強烈的熱效應(yīng)和機械效應(yīng)，對建筑物造成極大的破壞。如果直擊雷作用于無線電無線廣播電視發(fā)射塔，其產(chǎn)生的巨大沖擊電流，不僅會對設(shè)備內(nèi)部造成極高的電壓，影響電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣層的正常使用，也會對被擊中的物體造成物理性破壞，使其產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，影響廣播電視節(jié)目的正常播出，影響信號的正常運行[2]。

對于直擊雷，技術(shù)人員可以通過采用接閃器、引下線、接地體的方式進(jìn)行防護(hù)。就接閃器而言，廣播電視發(fā)射鐵塔本身就是良好的接閃器，因此不需要再次進(jìn)行安裝。鐵塔附近分布的機房、辦公樓等建筑物頂端都設(shè)有避雷帶，能夠準(zhǔn)確地校驗鐵塔和避雷帶防雷的保護(hù)范圍[3]。如果廣播電視發(fā)射臺的機房、辦公樓等建筑與鐵塔的距離較遠(yuǎn)，這時可以采用避雷網(wǎng)的形式，在機房等建筑物上接閃器。引下線主要沿建筑物周圍呈對稱狀分布，引下線的材料主要采用圓鋼或相應(yīng)面積的扁鋼，且使用數(shù)量上不能少于兩根，如果長度不足，技術(shù)人員需要對引下線進(jìn)行接長處理，且接長處理時必須保證接長部分與原有部分牢固焊接。接地體主要選擇扁鋼，要將多根接地體相互焊接，組成環(huán)形的接地網(wǎng)，并在接地網(wǎng)的四周焊接引下線，從而使內(nèi)部電位得以均衡，在此基礎(chǔ)上，當(dāng)雷電對其進(jìn)行電擊時，可以將雷電電流引入土壤并進(jìn)行散流。

2.2 感應(yīng)雷

感應(yīng)雷也叫雷電感應(yīng)，是由靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷兩種形式組成的雷電類型[4]。感應(yīng)雷一旦發(fā)生，會使得地面物體產(chǎn)生與雷電本身相反電極的電荷，這時一旦物體被雷擊中，在正反電極的電荷作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的火花。從雷電現(xiàn)象的產(chǎn)生原理來看，地球上空本身存在一定的電離層，因而形成了地球大氣電場，而在雨天環(huán)境下，大氣電場極易產(chǎn)生放電效應(yīng)，放電效應(yīng)就是雷電現(xiàn)象，對于一些高層建筑物來說，其更容易由于電荷感應(yīng)遭受雷電打擊。感應(yīng)雷的出現(xiàn)會導(dǎo)致被雷擊中的建筑物內(nèi)部設(shè)備，尤其是其中的導(dǎo)體和金屬設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的電火花，而電火花容易引發(fā)火災(zāi)、爆炸。這不僅會影響設(shè)備的正常使用，也會對內(nèi)部人員的人身和財產(chǎn)安全造成直接危害。無線廣播電視發(fā)射塔本身就屬于局部區(qū)域內(nèi)高程較高的建筑，一旦被雷電電荷誘導(dǎo)，就會使發(fā)射塔設(shè)備中急劇產(chǎn)生大量電荷，進(jìn)而誘發(fā)電子設(shè)備發(fā)生爆炸，具有較強的破壞性。

感應(yīng)雷的主要危害形式是沿著架外設(shè)置在外部的電力線纜、通信電線纜等入侵到建筑物內(nèi)部。對感應(yīng)雷進(jìn)行防護(hù)，需要多級電源系統(tǒng)的通力配合，一般來說，需要結(jié)合電源系統(tǒng)進(jìn)行4級防護(hù)，各級選擇適合自身的SPD，并且，室內(nèi)所有設(shè)備都需要安裝具有防雷功能的插座，從而保障雷電防護(hù)的全面性。由于廣播電視發(fā)射塔發(fā)射臺辦公地處于信號鐵塔保護(hù)范圍之內(nèi)，因此受到直擊雷的危害概率較小，但信號鐵塔本身又屬于一大引雷裝置，能夠?qū)χ車^大范圍內(nèi)的裝置進(jìn)行帶動，因此技術(shù)人員可以通過等電位連接的方式，合理布局接地線、天線等電位，實現(xiàn)其與接閃器的直接相連，更好地保障設(shè)備間的等電位連接。

2.3 雷電侵入波

雷電侵入波是無線廣播電視發(fā)射塔被雷電擊中后，其內(nèi)部的供電電線和金屬管道與雷電相互作用形成的強力沖擊波。雷電侵入波是沿管道或具體的傳輸路線進(jìn)行快速傳播，一旦雷電侵入波傳送到發(fā)射塔的信號傳輸設(shè)備中，就會對設(shè)備內(nèi)的絕緣層進(jìn)行破壞，也會造成低壓電波進(jìn)入高電壓系統(tǒng)，從而使得整個電力系統(tǒng)由于不匹配而產(chǎn)生故障，對于無線廣播電視發(fā)射臺的安全、穩(wěn)定運行有著極其不利的影響。此外，廣播電視發(fā)射塔遭遇雷擊時，機房周圍主要的雷擊部位也會產(chǎn)生一定的電磁脈沖，這些電磁脈沖會在空間輻射的影響下直接進(jìn)入廣播電視發(fā)射臺內(nèi)部的機房，使得機房設(shè)備的電壓受到影響，進(jìn)而對設(shè)備的運行產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)υO(shè)備造成一定的損害。

為有效避免雷電直擊，技術(shù)人員需要在天饋系統(tǒng)中安裝避雷針。避雷針安裝完成后，天饋系統(tǒng)一旦遭遇電擊，就可以將接收到的電流全部引入地下。一般來說，技術(shù)人員需要以機房和鐵塔為中心挖設(shè)相應(yīng)的地溝，并將鍍鋅角鐵釘入地下，使其與扁鐵相互焊接，構(gòu)成輻射型的防雷地網(wǎng)。屏蔽干擾的裝置也能夠保障系統(tǒng)設(shè)備的安全運行，因此要在信號線路的始端和終端安裝過電流保護(hù)裝置，從而避免由于雷擊干擾使系統(tǒng)信號設(shè)備的浪涌電壓和過電流情況受到影響，這能夠在很大程度上抑制浪涌電壓產(chǎn)生破壞效應(yīng)[5]。

3 無線廣播電視發(fā)射臺的防雷思路

廣播電視發(fā)射臺承擔(dān)著信息發(fā)射與接收的雙重任務(wù)，為確保廣播電視發(fā)射設(shè)備的正常運行，需要做好防雷防護(hù)。不僅要將防雷工作作為重點，本著多層次、全方位的理念進(jìn)行設(shè)置，還要考慮到發(fā)射臺周圍的地理環(huán)境、發(fā)射臺內(nèi)部的設(shè)備分布情況以及建筑設(shè)施的主要特點，從而以此為基礎(chǔ)結(jié)合國家級行業(yè)的防雷標(biāo)準(zhǔn)采取切實可行的防雷措施。

無線廣播電視發(fā)射臺的防雷工作要想有序推進(jìn)，首先需要明確防雷電問題的產(chǎn)生根源，對防雷工作有全面、系統(tǒng)的認(rèn)識與了解，將防雷工作作為工作重點有序推進(jìn)，實現(xiàn)室內(nèi)、室外的全方位防護(hù)措施共舉，并且要結(jié)合內(nèi)部設(shè)備、外部地理環(huán)境以及無線廣播電視發(fā)射臺的信號特點進(jìn)行針對性的防雷措施制定。從室外防雷布置來看，由于發(fā)射臺設(shè)備本身大多是電子管源器件形成的集成電路或大規(guī)模集成電路以及全固態(tài)電路等，在進(jìn)行防護(hù)臺發(fā)射臺防雷設(shè)計時，需要做好等電線連接。由于信號鐵塔本身就是一個引雷裝置，能夠在周圍20 km內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)雷影響，而辦公樓、設(shè)備往往與鐵塔的距離較近，在應(yīng)用中可以將建筑物與鐵塔接地線連接，進(jìn)而形成聯(lián)合地網(wǎng)，并利用地下室深井地網(wǎng)，實現(xiàn)機房內(nèi)地排和另一地網(wǎng)的相連，使所有接地網(wǎng)形成聯(lián)合地網(wǎng)，更好地實現(xiàn)設(shè)備間的等電位連接。此外，在內(nèi)部重要設(shè)備的電源線接線入口處，需要安裝有效的過電壓保護(hù)裝置，以此減弱雷電入侵對設(shè)備造成的破壞性作用。

室內(nèi)防雷作為無線廣播電視發(fā)射臺防雷措施的重要組成部分，其中主要運用到的工具包括避雷針、避雷器、避雷線以及地網(wǎng)[6]。例如，對于設(shè)備房來說，在進(jìn)行防雷布控時，需要就其設(shè)備進(jìn)行防雷，可結(jié)合內(nèi)部設(shè)備的工作情況、陳列情況鋪設(shè)地網(wǎng)，發(fā)揮地網(wǎng)材料的連接優(yōu)勢。一般來說，地網(wǎng)鋪設(shè)工作主要借助銅線或銅皮帶將各節(jié)點與室外地網(wǎng)有效銜接，使室內(nèi)室外形成統(tǒng)一的整體。技術(shù)人員可借助金屬導(dǎo)體，如水管過電線、暖氣管等，與母線相接，實現(xiàn)接地操作。在對機房進(jìn)行避雷處理時，技術(shù)人員要對機器外殼接地、電源接地以及工作線接地等進(jìn)行統(tǒng)一。此外，技術(shù)人員還要對設(shè)備房中的地網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)督，仔細(xì)觀察地網(wǎng)的工作狀態(tài)，從而保證地網(wǎng)的有序運行。

4 無線廣播電視發(fā)射塔的室外防雷措施

4.1 基于天線的防雷措施

在無線廣播電視發(fā)射臺中，天線的主要類型包括信號發(fā)射和接收天線，對其安裝相應(yīng)的避雷針，能夠有效避免使用過程中直擊雷和感應(yīng)雷帶來的傷害。避雷針能夠?qū)⒅睋衾桩a(chǎn)生的電流直接引入大地，避免直擊雷對無線廣播電視發(fā)射臺內(nèi)部設(shè)備造成影響。如果帶電的雷云和電視臺之間的距離較短，避雷針能夠?qū)崿F(xiàn)靜電電荷引入大尖端進(jìn)行放電，中和雷電的電荷。而接收電線和發(fā)射電線的避雷方式一致，在實際的使用過程中，需要保證避雷針本身的長度比天線的尺寸長，且與天線保持超過3 m的距離。在避雷針安裝完成后，技術(shù)人員要保證快速發(fā)電裝置和避雷裝置安裝的一致性，從而保障防雷工作的全面落實。在天線塔防雷方面，由于發(fā)射塔本身處于室外，且塔體的主要構(gòu)成部件是金屬，一旦出現(xiàn)雷云，塔身極易受到雷電傷害，因此要做好全面完善的布雷防控。

4.2 基于整個供電系統(tǒng)的防雷措施

對于無線廣播電視發(fā)射塔來說，供電系統(tǒng)是其重要的組成部分，供電系統(tǒng)也是防雷措施、防雷布控中的一大重點，一旦發(fā)射塔遭受雷擊，其主要的被破壞對象就是供電系統(tǒng)。部分雷擊會伴隨電壓產(chǎn)生，并且其本身附帶的電壓峰值較高，會對無線廣播電視發(fā)射臺內(nèi)部設(shè)備的正常運行造成極大的影響。鑒于此，無線廣播電視發(fā)射臺的供電系統(tǒng)主要借助分層防雷手段進(jìn)行防雷布控。需要注意的是，如果外部高壓線呈現(xiàn)架空狀態(tài)，技術(shù)人員需要利用架空避雷針進(jìn)行防雷布控，且架空避雷針的長度要控制在400 m左右。避雷針需要經(jīng)過電力桿塔，且電力桿塔需要接地裝置配合，因而避雷針主要設(shè)置在電力桿塔的重點位置。一些無線廣播電視發(fā)射臺本身已經(jīng)完成了供電線路的安裝，但是卻沒有相應(yīng)的避雷措施，這時對其進(jìn)行改進(jìn)的難度較大，一般是將避雷器安置在桿塔中，從而保障感應(yīng)電流能夠有序引入。但避雷器最好安裝在第一、第三根供電桿塔或者第二、第四根供電桿塔中。

4.3 基于室外引入線的防雷措施

室外引入線的種類繁多，不僅包括電源線、通信線，還包括其他設(shè)備的饋線，以及發(fā)射塔所需要設(shè)置的過橋線。無線廣播電視發(fā)射臺內(nèi)部的設(shè)備房極其容易遭受感應(yīng)雷的破壞，而感應(yīng)雷一旦進(jìn)入設(shè)備房，又會對設(shè)備房內(nèi)部的設(shè)備產(chǎn)生影響，因此，做好設(shè)備房內(nèi)的防雷處理十分必要。做好接地處理是前提性工作，饋線在進(jìn)入設(shè)備房前就需要完成接地操作，使其與接地網(wǎng)充分相接。此外，為配合后續(xù)的鋼絞線、過橋線，技術(shù)人員要留足空隙，方便后續(xù)的接地處理。設(shè)備的線纜材料方面也有嚴(yán)格要求，需要對電纜進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，如屏蔽線纜在進(jìn)入設(shè)備房之前也需要提前做好接地處理，使其與接地網(wǎng)密切相接。如果引線較長，在將過長的引線接入設(shè)備房之前，需要將其埋入地下；如果屏蔽電纜較短，則可以先將屏蔽電纜放置于鐵管中，再將鐵管埋入地下。

5 無線廣播電視發(fā)射塔的防雷策略

5.1 選擇合適的防雷設(shè)備

對于無線廣播電視發(fā)射塔來說，在進(jìn)行防雷處理時，要結(jié)合實際情況選擇合理的防雷設(shè)備，一般來說，主要的防雷設(shè)備包括避雷針和避雷器。其中，避雷針的主要原理是對雷電流進(jìn)行及時捕捉，使雷電流能夠被轉(zhuǎn)移到大地中，從而避免大量雷電流對發(fā)射臺中的設(shè)備造成不良影響。而避雷器能夠結(jié)合相關(guān)設(shè)備的運行參數(shù)，明確實際電壓的使用情況，并限制雷電現(xiàn)象造成的電位差，實現(xiàn)合理導(dǎo)通，有效吸收過高浪涌，有效降低電位。避雷針和避雷器，兩者都有各自的使用弊端和應(yīng)用局限，需要技術(shù)人員進(jìn)一步創(chuàng)新改革，引入合適的防雷裝置，才能更好地保證廣播電視發(fā)射塔的防雷效果，提升無線廣播電視發(fā)射臺的整體防雷水平，更好地保障廣播電視發(fā)射臺的平穩(wěn)、有序運行。

5.2 采取有效的防雷措施

技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合不同的區(qū)域、場所及問題采取相應(yīng)的防雷措施，依據(jù)實際情況具體分析。如在進(jìn)行接地處理的過程中，技術(shù)人員需要嚴(yán)格按照相關(guān)的操作流程和規(guī)范，安裝合適的電源變壓器、音頻切換器等信號源設(shè)備，及時對發(fā)射器在遭受雷擊時的實際情況進(jìn)行準(zhǔn)確把握，并以此為根據(jù)，對設(shè)備中的易損點進(jìn)行有效防護(hù)，提升系統(tǒng)元件的防雷效果。對于低壓線路來說，其防雷技術(shù)的改進(jìn)，需要技術(shù)人員結(jié)合廣播電視發(fā)射臺的工作特點，采用電纜直埋線引入的方式有效避免雷擊傷害。例如，在機房配電室的低壓線路中安裝電力變壓器，并將鍍鋅角鋼作為焊接處理，使其與地網(wǎng)密切相連。這種做法能夠有效控制和減少電擊過程中對于廣播電視發(fā)射臺中低電壓配電設(shè)備的破壞。此外，技術(shù)人員還需要結(jié)合廣播電視發(fā)射臺的實際情況提升機電的防雷效果，可以安裝三相電源避雷器，更好地提升整體的防雷效果。

5.3 減少架空線路敷設(shè)

減少架空線路的鋪設(shè)能夠有效避免廣播電視發(fā)射臺遭受雷擊的影響。架空線路容易遭受雷擊，而其一旦遭遇雷擊，會直接影響發(fā)射臺內(nèi)部電子設(shè)備的運營狀況。架空線路長期暴露在室外環(huán)境中，相較于其他設(shè)備而言，如果防護(hù)措施不到位或不及時，更容易遭到雷擊破壞，也會將雷擊引入機房，進(jìn)而威脅機房內(nèi)部電子設(shè)備的安全運行。針對這一情況，技術(shù)人員要盡可能地減少無線廣播電視發(fā)射塔的架空線路，必要時可以采用多點連接、多層屏蔽的方式。

6 結(jié)語

廣播電視發(fā)射臺作為重要的媒介信息處理部門，受限于具體高程和周圍環(huán)境，容易受到雷電災(zāi)害的影響。一旦廣播電視發(fā)射臺遭受雷電襲擊，不僅會對內(nèi)部設(shè)備的穩(wěn)定運行造成影響，還會產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。針對這種情況，做好防雷措施、優(yōu)化無線廣播電視發(fā)射臺的防雷布控、科學(xué)應(yīng)用防雷技術(shù)等，能夠減少雷電威脅對于廣播電視發(fā)射臺的影響，更好地保障廣播電視等安全穩(wěn)定全面發(fā)展。在防雷技術(shù)的應(yīng)用過程中，技術(shù)人員要結(jié)合室內(nèi)、室外技術(shù)，科學(xué)地選擇防雷設(shè)備，采取有效的防雷措施。同時，技術(shù)人員要盡可能地減少架空線路的鋪設(shè)，應(yīng)結(jié)合科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢創(chuàng)新防雷檢測技術(shù)，優(yōu)化防雷方法，更好地保障防雷工作的高效運行，保證廣播電視發(fā)射臺避免遭受雷擊威脅，從而使節(jié)目信號更加穩(wěn)定地傳輸。