調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)防雷系統(tǒng)研究

賈明章 王翔

【摘要】調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)發(fā)射設(shè)備，很容易受到雷電的影響，從而引發(fā)各種故障，造成播出事故，因此要高度重視調(diào)頻廣播臺(tái)發(fā)射臺(tái)防雷系統(tǒng)的構(gòu)建。本文對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)防雷系統(tǒng)進(jìn)行研究，加強(qiáng)調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)防雷測(cè)試，強(qiáng)化調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)抵御雷電等自然災(zāi)害功能，有效保障安全播出。

【關(guān)鍵詞】調(diào)頻廣播;安全播出;防雷系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.06.019

由于調(diào)頻廣播發(fā)射信號(hào)的傳播方式為視距傳播，調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)的發(fā)射天線大都安裝在海拔相對(duì)較高的發(fā)射塔上。與其它建筑物相比，調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)極易受雷擊影響，因此調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)避雷裝置，保證人員和設(shè)備安全。另外，由于受多種環(huán)境的影響，防雷系統(tǒng)易出現(xiàn)各種問(wèn)題，如生銹、觸點(diǎn)不良影響其使用安全，為保證調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)防雷裝置設(shè)備的安全運(yùn)行，需要對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。

1. 雷電的類型和危險(xiǎn)性

雷是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，因其能量巨大，所以很容易造成強(qiáng)大的破壞力，對(duì)建筑物和人員生命健康造成嚴(yán)重威脅。當(dāng)云團(tuán)形成時(shí)由于大氣場(chǎng)的作用以及溫差的電影響，正電荷會(huì)積聚在云層的各個(gè)部分，到達(dá)某一水平之后云與云之間將產(chǎn)生放電，從而造成雷電現(xiàn)象。到目前為止人類無(wú)法使用雷電能量，常常遭受雷電的危害。雷電的類型主要有直擊雷和感應(yīng)雷，其中直擊雷是由于雷電云與地面間的放電而造成的，在沒(méi)有相對(duì)電荷的環(huán)境下地面和建筑物都能感應(yīng)到相對(duì)的電荷。當(dāng)電位差過(guò)大，被破壞的空氣將直接向地面釋放。直擊雷放電電流有時(shí)高達(dá)幾十萬(wàn)安培，放電過(guò)程很短，50μs左右。感應(yīng)雷產(chǎn)生原因一是由于帶電雷云的先導(dǎo)作用，雷云附近的導(dǎo)體或輸電線路上感應(yīng)出異性電荷，當(dāng)雷電對(duì)附近目標(biāo)或接閃器放電時(shí)，所帶電荷迅速和放電物所帶的異性電荷中和，而雷云附近的導(dǎo)體或輸電線路上感應(yīng)的電荷變?yōu)樽杂呻姾?，形成?duì)地局部感應(yīng)高電位，它要從距離其最近處、電壓低處或元器件最易擊穿處尋找放電通道，從而形成感應(yīng)雷。如果雷射到附近的靶子或末端設(shè)備，它就會(huì)被該物體所攜帶的異性電荷中和，靠近雷云的導(dǎo)線或輸電線，感應(yīng)到的電荷變成自由電荷，在地面上形成局部感應(yīng)高電勢(shì)。二是雷電直接撞擊放電體產(chǎn)生很大電流，這一迅速變化的電流必然在其周圍產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)并在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)到高壓，最終找到放電通道，因此產(chǎn)生的感應(yīng)雷。直擊雷能量高，對(duì)建筑、人員、設(shè)備等都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。感應(yīng)雷范圍寬，雷擊概率遠(yuǎn)大于直擊雷，危害調(diào)頻廣播的傳輸與傳輸裝置。現(xiàn)代電子器件的集成電路工作電壓越低，PCB線間距越小，器件抗雷擊能力越弱。隨著廣播事業(yè)的發(fā)展，調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)發(fā)射系統(tǒng)中的電子設(shè)備、通訊設(shè)備、外掛線越來(lái)越多，雷擊的幾率也隨之增大，坐落在高山上的發(fā)射臺(tái)，由于地形特殊，更可能受到雷擊。因此，加強(qiáng)調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)的防雷檢測(cè)是十分重要的，相關(guān)人員必須做好防雷工作，大大減少雷擊造成的停播事故。

2. 防雷檢測(cè)注意要點(diǎn)

2.1 前期準(zhǔn)備

在進(jìn)行防雷檢測(cè)之前要做好充足的準(zhǔn)備工作，通過(guò)實(shí)地調(diào)查綜合各種資料編制較為全面的調(diào)查報(bào)告，技術(shù)員應(yīng)以書(shū)面形式切實(shí)履行各部門(mén)職責(zé)，嚴(yán)格監(jiān)督施工過(guò)程的質(zhì)量與效率避免可能發(fā)生的問(wèn)題，保證施工安全。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

為檢測(cè)調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)防雷系統(tǒng)的質(zhì)量，需加強(qiáng)有關(guān)部門(mén)職能培訓(xùn)，按更加有效的措施進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。學(xué)習(xí)相關(guān)圖紙及設(shè)計(jì)方案，全面了解周邊環(huán)境、地理環(huán)境、氣候條件，深入調(diào)查研究，并結(jié)合具體情況評(píng)估。第一，要更好地選擇用于測(cè)試樣品，選擇比較適合和科學(xué)的場(chǎng)地并結(jié)合相關(guān)測(cè)量結(jié)果做進(jìn)一步分析。第二，在檢修及試驗(yàn)后一定要確認(rèn)有關(guān)資料，保證防雷系統(tǒng)能夠正常使用。第三，在檢查人員的簽字后由相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)書(shū)面確認(rèn)，調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)主管部門(mén)要認(rèn)真審查有關(guān)檢測(cè)報(bào)告，根據(jù)實(shí)際情況采取更合理、科學(xué)的應(yīng)對(duì)措施解決施工中遇到的實(shí)際問(wèn)題。以此為基礎(chǔ)促進(jìn)防雷探測(cè)設(shè)備的質(zhì)量從而減少事故的發(fā)生，保證調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)的安全。

2.3 檢測(cè)優(yōu)化

人工接地體可減小調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)的水平、垂直電阻作為輔助設(shè)備。試驗(yàn)結(jié)果表明，人工接地體能有效地減小接地電阻的影響，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況基礎(chǔ)地體與人工接地體應(yīng)交叉使用，構(gòu)成比較完備的結(jié)構(gòu)。人造接地體性能相對(duì)穩(wěn)定，基礎(chǔ)接地體無(wú)法替代它。在調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)進(jìn)行防雷性能檢測(cè)時(shí)必須對(duì)人工接地體進(jìn)行檢測(cè)，各種數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性也很重要，如有意外發(fā)生應(yīng)立即關(guān)機(jī)。均壓環(huán)檢測(cè)是對(duì)廣播站和電視發(fā)射臺(tái)進(jìn)行均衡環(huán)檢測(cè)的關(guān)鍵部件，要保證相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及管理體系更加科學(xué)合理，同時(shí)還要保證設(shè)備質(zhì)量符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為避免各種意外必須及時(shí)進(jìn)行檢查。在現(xiàn)行調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)中，避雷針是一種很普遍的裝置，質(zhì)量直接影響到調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)的防雷裝置是否正常。一般情況下防雷系統(tǒng)主要安裝在調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)發(fā)射塔頂部或建筑邊緣，但這些地點(diǎn)很容易被攻擊，為提高設(shè)備的安全性需要將更先進(jìn)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，確保避雷針的位置符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，防止廣播發(fā)射臺(tái)受到雷擊傷害。導(dǎo)線選擇對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射塔防雷效果也十分重要，若線纜性能敷設(shè)較好將大大提高避雷針的使用效率，但反過(guò)來(lái)又會(huì)影響避雷針的使用效果。引信與地線之間用感應(yīng)裝置相連，有了這些裝置就會(huì)把雷引向別處以免損壞建筑。在選線時(shí)應(yīng)特別注意線材性能高，將對(duì)整流罩的使用起到很好的作用，還能對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)進(jìn)行大規(guī)模保護(hù)。

3. 調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)防雷系統(tǒng)

3.1 發(fā)射塔和建筑物防雷措施

調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)發(fā)射塔通常處于地面構(gòu)造的最高點(diǎn)，因?yàn)樘炀€塔本身有時(shí)可以作為防雷塔使用，有時(shí)也可以作為“引雷器”或產(chǎn)生感應(yīng)雷的導(dǎo)體，因此發(fā)射塔塔防雷是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。由于調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)遭受了大量雷擊，尤其是電感雷電峰值引起的沖擊電壓會(huì)損害設(shè)備，為此對(duì)電源系統(tǒng)采用分層式要塞設(shè)計(jì)。首先站內(nèi)自保持架空高壓線路上設(shè)300～500M架空防雷，每一極接地一次（端子不是例外），在接線盒上加一套防雷系統(tǒng)。二是若已有的線路安裝避雷線有困難則可在高壓輸電線的端子極及端子前的1、3、2、4極加1套防雷系統(tǒng)，可在高壓電力線路終端桿、終端桿前第一、三或第二、四桿上各增設(shè)一組避雷器，同時(shí)在第三或第四桿增設(shè)一組高壓保險(xiǎn)絲。這樣可使架空高壓線路引入的感應(yīng)雷得到較好的泄放。

3.2 室外引入線的防雷措施

室外引出線是指懸掛輸變電設(shè)備饋線、饋線管的鋼股、波導(dǎo)固定架、塔橋、塔燈電力線等各種管道。鉛護(hù)套很容易將雷電、感應(yīng)電壓引入到設(shè)備室內(nèi)，所以必須采取相應(yīng)的防范措施，確保給料管的端部完全接地。進(jìn)料管前必須與鄰近地接地網(wǎng)相連，進(jìn)料管絲線、機(jī)架及橋架均有一定距離。進(jìn)入計(jì)算機(jī)室前各種電線都要用屏蔽電纜，把屏蔽層與最近的地面網(wǎng)相連。如果電線過(guò)長(zhǎng)或條件允許，則須先水平埋入地下，長(zhǎng)度應(yīng)大于10M。如無(wú)屏蔽電纜則可按以上要求將導(dǎo)線插入鐵套管埋地，在設(shè)備間連接電纜時(shí)如果不用芯線，則需對(duì)其進(jìn)行充分接地。

3.3 室內(nèi)設(shè)備防雷措施

根據(jù)計(jì)算室內(nèi)部設(shè)備的配置采用銅制鋪設(shè)，并通過(guò)多個(gè)點(diǎn)與戶外接地網(wǎng)良好連接，創(chuàng)造等電位環(huán)境。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7450-87《防雷電子設(shè)備指南》及實(shí)際情況科學(xué)、集中使用防雷裝置，保護(hù)電子設(shè)備。如：同軸式電纜保護(hù)（CSP）、高頻信號(hào)保護(hù)（HFP）、數(shù)據(jù)線路保護(hù)（DLP）、有聲線路保護(hù)（TLP）等。綜合計(jì)算機(jī)房的屏蔽接地、機(jī)箱接地、電源接地（中性線、中性線）、工作線路接地、安全接地、過(guò)電壓保護(hù)接地等，可共用最近的計(jì)算機(jī)機(jī)房。有地網(wǎng)和可靠的電氣連接。發(fā)射臺(tái)可將電腦機(jī)房的鋁門(mén)窗、暖氣管、水管、配線架等導(dǎo)線與附近的地網(wǎng)相連。

3.4 執(zhí)行防雷措施時(shí)需要注意的問(wèn)題

按照IEC—1024、IEC—1312規(guī)范規(guī)定的防雷區(qū)和等電位連接的概念劃分防雷區(qū)，每個(gè)區(qū)域的雷擊脈沖強(qiáng)度和各區(qū)域接線之間有等電位連接，可直接連接的金屬物體直接連接，不能直通的對(duì)象（電力線路、信號(hào)線等）是根據(jù)不同防雷范圍科學(xué)劃分。防雷裝置通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了等電位均衡接合是防雷的有效途徑。布設(shè)接地網(wǎng)時(shí)為實(shí)現(xiàn)等電位連接必須采用避雷針接地、建筑物接地、塔臺(tái)地、電接地（中性）、裝置間及設(shè)備的保護(hù)性接地，使用此一般接地方式最重要的是盡量減小各接點(diǎn)間的電位差，確保接地主體與接地系統(tǒng)的接地截面積足夠大。結(jié)果表明，如果雷電流經(jīng)“地面”進(jìn)入半球狀地球，那么在20m處的電勢(shì)將接近于零。站、變電所、電機(jī)室等避雷區(qū)距離大于40M時(shí)，可把地網(wǎng)放置在不同地區(qū)單獨(dú)接地。良好的接地性能對(duì)達(dá)到防雷效果至關(guān)重要，各種類型的地線及接地網(wǎng)絡(luò)必須保證可靠的電氣連接，也可采用GDSZ系列高效率減阻劑和DDT系列導(dǎo)電混凝土等新型材料降低接地電阻，對(duì)地網(wǎng)要有良好的維護(hù)，并定期檢測(cè)接地電阻，保證接地電阻符合設(shè)計(jì)要求。定期調(diào)整防雷裝置的泄放間隙，以確定各種安全裝置和防雷系統(tǒng)的接點(diǎn)是否正?；蚴А?/p>

4. 結(jié)語(yǔ)

調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)因其特殊性，極易受到雷擊，對(duì)安全播出構(gòu)成威脅。調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)的雷電保護(hù)工作，首先要制定科學(xué)可行的防雷方案，其次必須建立和嚴(yán)格執(zhí)行定期檢查和維修制度，應(yīng)選擇更為適當(dāng)?shù)睦纂娞綔y(cè)方法，以優(yōu)化整個(gè)防雷系統(tǒng)，提高調(diào)頻廣播發(fā)射設(shè)備的安全性，真正有效的避免雷電侵害，有效保障安全播出。

參考文獻(xiàn)：

[1]林樾.高山發(fā)射臺(tái)防雷研究與實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020，（11）：66-69.

[2]童清鋼.縣級(jí)高山發(fā)射臺(tái)防雷探索與實(shí)踐[J].東南傳播，2013，（1）：128-129.

[3]童億若.高山發(fā)射臺(tái)防雷接地工程實(shí)踐研究[J].電視技術(shù)，2019，43（20）：45-46.

[4]飛.廣播電視高山無(wú)線發(fā)射臺(tái)避雷網(wǎng)設(shè)計(jì)方案[J].廣播與電視技術(shù).2015，（10）.111-116.