中波發射臺綜合防雷工程探討

摘 要：雷電是天氣現象之一，自然界每年都有幾百萬次閃電。雷電災害是“聯合國國際減災十年”公布的最嚴重的十種自然災害之一。最新統計資料表明，雷電造成的損失已經上升到自然災害的第三位。全球每年因雷擊造成人員傷亡、財產損失不計其數。而防雷的可靠性直接關系到發射臺發射設施能否安全穩定工作。結合本發射臺實際，作者對中波發射臺綜合防雷作初步探討。

關鍵詞：中波發射臺；雷電；綜合防雷

中圖分類號：TN830 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 10-0000-02

通過多年實踐，人們發現雷電作為一種破壞因素時，其呈現的形式不是單一的，有直擊雷、感應雷、雷電入侵波等，而雷電對我們廣播發射的破壞渠道也不是單一的。有空間通道、饋線通道、信號通道、供電通道、地電位反擊通道、地電流反沖通道和落雷點高位沖擊通道等。防雷技術就不能局限于任何一個單一的防雷器件，而要采用綜合治理、整體防范、多重保護、層層設防的綜合防雷措施。

綜合防雷案例：貴州省廣播電影電視局896中波發射臺，主要承擔在六盤水地區765KHZ和981KHZ廣播信號的轉播發射、以及該區域所有發射信號的監測任務。該臺位于貴州西部六盤水市區城郊，海拔高度1806米，地域空曠。該地屬多雷區，平均年雷暴日為56天。經測試高頻接地電阻為1.5歐姆，室外地網需改造。發射機房面積（二層）約為600㎡，配電室及生活區面積（3層）約為1300㎡，我們就綜合防雷系統做一個簡析如下：

一、防直擊雷系統：

直接雷擊是指雷電直接擊到物體上，其特點是能量大。直擊雷發生時雷電流具有強大的熱效應、沖擊波、動力效應等破壞作用。建筑物、架空電力線及信號傳輸線都有可能遭受直接雷擊。電力線發生直接雷擊，容易產生火花放電導致系統短路引起火災。當電力線遭受雷擊時，雷電流沿電力線進入機房，電源及用電設備常難逃被擊厄運。在雷電環境較為惡劣的地方，直擊雷擊斷電力線，發生接地短路事故時有發生。當傳輸線遭受直接雷擊，與其相連的中繼線路板會發生損壞、導致中繼線焦化、線對之間發生短路，致使傳輸中斷。接閃器本身不怕雷擊，它與其下面的引下線、接地系統共同構成建筑物的外部防護體系，或稱直擊雷防護體系。

防直擊雷措施：貴州省廣播電影電視局896中波發射臺有2根斜拉線發射天線，分別高76米，距機房一側60米；高102米，距生活區一側110米。用滾球法半徑計算機房和生活區不在發射天線保護范圍內。根據本臺所處的地理特點和設備的重要性，必須考慮直擊雷的各種隱患，如：直擊雷、側擊雷、滾雷等因素。因此在機房屋頂增設了一根提前放電避雷針，以消除直接雷擊帶來的隱患。

二、防感應雷系統

感應雷擊和雷擊電磁脈沖是造成電子設備損壞的主要原因之一。除了附近發生雷擊時，感應電磁脈沖可通過傳輸線形成入侵波。同樣道理，即使在遠處發生雷擊時，只要傳輸線通過那個區域，一樣可以引入感應雷電波。高壓傳輸線是雷電侵入的主要途徑之一。高壓變壓器低壓側至各用電設備均需安裝避雷器。電源系統的防雷應采取多重保護，層層設防的原則，根據設備的重要程度和地理位置進行有重點、有層次的保護。

防感應雷措施：在臺站高壓配電低壓側總配電屏的輸入端并聯安裝一套德國DEHN公司出品的電源復合防雷器（CSP100）作為電源系統一、二級防雷措施。

在機房分配電屏輸入端分別并聯安裝一套德國DEHN公司出品的電源防雷器（DGT-385）作為電源系統三級防雷保護，

在衛星接收機輸入和高頻頭輸出端各安裝一套75歐姆同軸式電涌保護器（AL-10KA）

在衛星接收機輸出端和發射機的輸入端加裝音視頻避雷器并與室內地網連接。

對衛星接收機的輸入饋線，凡裸露在室外的部分從高頻頭以下開始采用金屬管屏蔽，屏蔽用的金屬管在進入機房室內時采用35㎜2軟銅芯線連接接入室外地網，在衛星接收天線處的屏蔽金屬管就近接入衛星接收天線基座，然后采用50×5㎜的熱鍍鋅扁鋼焊接接入室外地網。

所有的防雷器接地引出線采用35mm2的軟銅芯線，就近接入室內地網。另在播控臺和監控系統處增加兩臺3KVA的穩壓電源。

三、地網系統

地網是提供雷電泄放的重要通道，一個良好的接地地網是非常重要的，它是防雷的基礎。良好的接地和合理的接地方式能夠充分發揮防雷器件的作用，接地電阻越大，越不利于過壓過流的消散，因此接地電阻應嚴格控制在規定的范圍內。896臺原有的機房接地地網主要由工作地網和建筑地網組成，原建5個1.2M×60CM的銅板作為高頻接地；其接地電阻為1.5歐姆。作一個雷擊放電產生后泄流截面積、泄流速度是重要的。根據測算這樣的瀉流能力是遠遠不夠的。必須重建兩個室外地網從而增大泄流面積，將機房地網、建筑地網、信息系統地網連接形成等電位聯合地網，其電阻值應小于1歐姆并必須與中波發射塔專用地網相隔一定距離，才能保證不影響臺站信號發射工作。保證快速泄流，保證跨步電壓達到安全值。

地網具體設計：896臺原有地網泄流能力不夠，需增加改造室外地網。接地裝置在電子設施中是很重要的，承擔著將故障電流、雷電流、靜電等有效導入大地，減小跨步電壓的任務。接地的防腐蝕性能對安全接地起著至關重要的作用。使用傳統的鍍鋅鋼材作為接地材料的應用已越來越少，以銅材為主導的接地材料越來越被廣泛應用。我們使用長效高導活性離子接地單元。它由金屬接地極，內外填充材料和非金屬保護帽組成。為增加金屬接地極的耐腐蝕性能，接地極金屬材料選用銅合金并經耐腐蝕處理，其幾何結構為管狀結構，管外焊接連接頭以連接接地引入線。銅管外徑為55毫米，壁厚2毫米。在相應國家標準中，同樣是處于耐腐蝕的要求，對于獨立接地體的金屬管、板的厚度要求是1.5毫米，考慮接地體的泄流能力，對獨立接地體截面積的要求大約是106平方毫米。我們所用的長效高導活性離子接地單元相應指標為2毫米和330平方毫米，泄流能力遠高于國家標準，特殊的防腐處理使其耐腐蝕能力也遠高于國家標準。

外置高導活性離子填充劑本身具有極低的導電率，并能夠滲透到周邊土壤中，形成樹根狀結構，其主要用途是改善接地體周邊土壤的導電率，進而降低接地電阻。接地電阻的影響因素中最重要的是土壤電阻率，并且接地電阻的絕大部分集中在環繞接地體周圍很小一部分的土壤中，外置高導活性離子填充劑取代了環繞接地體周圍這一很小部分的土壤，降低了接地電阻，同時由于其具有強滲透性，在填充劑外部形成樹根狀結構，等效于增加了接地體與土壤的接觸面積，同樣具有大幅度降低接地電阻的作用。

填充劑的材料配比是長效高導活性離子接地單元的核心技術之一，其目標是使得填充劑整體性能具有高導電性和強滲透性，同時填充劑還能夠在接地體安裝后大幅度地膨脹，使土壤，外填充劑和金屬接地體間緊密接觸，一方面減小了接觸電阻，另一方面外填充劑和金屬接地體間的緊密接觸隔絕了空氣，避免了其對金屬的腐蝕，與金屬接地體的鈍化處理共同作用，有效地防止了接地體的腐蝕，大幅度地延長了接地體的使用壽命。此外，填充劑還具有吸水、保水的功能，使水分含量長期、穩定地保持在一定的水平，接地電阻也長期、穩定地保持在低阻值狀態。

長效高導活性離子接地單元除配外填充劑以降低接地電阻，延長接地單元使用壽命外，還在金屬接地極內添加了活性液溶填充劑使整體性能更持久。內部活性液溶填充劑主要用途是補充外填充劑在長期使用過程中可能產生的活性離子的流失。

四、機房系統等位電網

建設機房室內地網：圍繞機房和配電室內用30×3mm銅排，做一個環形接地網。然后分兩個方向和新建室外地網和天線地連接。

建設機房室外地網：采用傳統與新技術、新產品相結合的原則。在機房樓四周開挖地溝，將其延伸到機房大樓后面土壤較好的地方，埋設環形水平接地體（50×5mm熱鍍鋅扁鋼）、離子接地極、垂直接地體（50×50×5㎜熱鍍鋅角鋼）。水平接地體埋設深度不小于0.8米。以達到泄放雷電流的標準。所有扁鋼用高山專用降阻劑包裹再回填土壤。

系統等位地網：將新建的機房室內地網、室外電源地、建筑地、以及站場內各類金屬線纜各類金屬管件、各金屬構件等均接入新建室外環形地網，各網間的連接點不得少于2處，形成場站的等電位地網。特別將機房屋面防雷網格從四個方向接入等位地網，各連接處均用焊接方式并做防腐處理。接地系統采用聯合等位接地方式，其接地電阻值設計為<1Ω。

五、結束語

防雷是一項系統工程，不能簡單地認為只要裝上幾個防雷裝置，做一個好的接地地網，就可以了。在許多地方，往往十分重視和強調防雷裝置和防雷材料的選擇，這無疑是正確的。但對整個防雷系統工程的其它方面，多級防雷的合理布局，屏蔽，布線，零地壓差、等電位，連接等等重視程度往往不夠。若忽視了這些方面，你再好的防雷設備裝置和材料都不可能很好地發揮其性能，弄不好還會帶來一定的負面影響。

參考文獻：

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[作者簡介]李永紅（1975-），女，貴州六盤水人，貴州省廣播電影電視局896臺，貴州師范大學計算機學院本科，工程師，主要從事廣播電視發射技術。