老中波發(fā)射臺綜合防雷工程改造安裝

吳天懷 楊 富

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七一八臺）

老中波發(fā)射臺綜合防雷工程改造安裝

吳天懷 楊 富

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七一八臺）

摘 要：隨著近年來中波臺發(fā)射設(shè)備及配套設(shè)施的更新，老中波臺原有的防雷方式已不適應(yīng)現(xiàn)有發(fā)射設(shè)備的防雷要求。為了防止雷電對中波臺發(fā)射設(shè)備產(chǎn)生的損壞，造成停播等事故，需要根據(jù)雷電對中波臺發(fā)射設(shè)備的侵襲途徑、危害方式，結(jié)合中波臺的實際情況，采取多層次、綜合性的防雷措施。從而有效抵御雷電對中波臺發(fā)射設(shè)備造成的危害，確保中波臺的安全優(yōu)質(zhì)播出。

關(guān)鍵詞：雷電；老中波臺；防雷改造

老中波臺建臺時間較長，建設(shè)之初，都使用電子管發(fā)射機。受當(dāng)時技術(shù)和條件限制，防雷標(biāo)準(zhǔn)低。基本上是以發(fā)射天線通過其底部放電球方式防雷。隨著近年來全固態(tài)數(shù)字發(fā)射機運用的普及，原有的防雷方式已不適應(yīng)現(xiàn)有發(fā)射設(shè)備的更新?lián)Q代。以貴州省新聞出版廣電局七一八臺為例，建臺至今已四十多年。臺址位于黔西南州興義市郊，海拔高1034 m，地域空曠，屬多雷區(qū)。近年來，對原天線饋線進(jìn)行了更換，饋線由六線式矩形饋線更換為50 Ω同軸電纜并埋入地下。天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)已由原來單頻單塔改為雙頻共塔調(diào)配方式，發(fā)射機由原來電子管發(fā)射機更新為全固態(tài)數(shù)字發(fā)射機，增加了一個發(fā)射頻率，相應(yīng)也增加了發(fā)射機數(shù)量。但防雷設(shè)施未得到改善，已不適應(yīng)現(xiàn)有設(shè)備的防雷要求。遇到雷雨季節(jié)，常拉閘停播或有設(shè)備部分受到損壞，曾造成一次性損壞五面衛(wèi)星接收器高頻頭的情況。由于原有防雷措施比較單一，且嚴(yán)重老化。現(xiàn)使用的衛(wèi)星接收器，信號源系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、發(fā)射機及發(fā)射機房都未有很好的防雷措施，因此，必須結(jié)合雷電的危害方式和該臺的實際情況，采取有效的防雷措施。

1 雷電的危害方式

1.1 直擊雷

直接雷是指雷電直接擊到物體上，其特點是能量大。直擊雷發(fā)生時雷電流具有強大的熱效應(yīng)、沖擊波、動力效應(yīng)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雷擊。電力線發(fā)生直接雷擊時，容易產(chǎn)生火花放電，導(dǎo)致系統(tǒng)短路引起火災(zāi)。當(dāng)電力線遭受雷擊時，雷電流沿電力線進(jìn)入機房，與其相連的中繼線路板會發(fā)生損壞，導(dǎo)致中繼線焦化，線對之間發(fā)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(tǒng)共同構(gòu)成建筑物的外部防護(hù)體系或稱直擊雷防護(hù)體系。

1.2 電磁感應(yīng)

電磁感應(yīng)是由于雷電流迅速變化在其周圍產(chǎn)生瞬變的強電磁場，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。依據(jù)電磁感應(yīng)原理，在雷電入地瞬間，距雷擊中心1.5～2 km范圍都可能產(chǎn)生危險的過壓。當(dāng)建筑物附近發(fā)生雷擊或按閃器接閃時建筑物及內(nèi)部的設(shè)備都處在這個危險的電磁環(huán)境中。依據(jù)電磁感應(yīng)原理，如果瞬變磁場中的導(dǎo)體是一個開環(huán)，則會產(chǎn)生感生電壓；如果是一個閉合回路則要產(chǎn)生感生電流，閉合回路的面積越大，則通過磁通量越多，產(chǎn)生的感生電流也越強。

1.3 過壓電流引入

雷擊電力線路或線路附近發(fā)生雷擊產(chǎn)生的瞬變電磁場在電力線路上形成高壓，以及雷電的下行先導(dǎo)在線路上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)均有可能沿供電線路進(jìn)入設(shè)備而使設(shè)備損壞。

感應(yīng)過壓同樣可以沿信號傳輸線引入，與電力線相比沿傳輸線引入的過壓能量通常相對小一些，這是因為在電磁耦合中較多的能量耦合到電力線上。而在傳輸線孤立架設(shè)，沒有其他線路與其分擔(dān)時，大部分雷電能量同樣會耦合其上，這就是為什么有時一根電話線引入的雷擊能致人于死地。

1.4 地電位反擊

地電位反擊是雷電入地的瞬間，由于各系統(tǒng)接地裝置間電位不同而產(chǎn)生的電位差，沿接地線到達(dá)設(shè)備的外殼、電力線的中繼線、直流地的基準(zhǔn)零電位點瞬間抬高數(shù)千伏直至數(shù)萬伏，危及人身和設(shè)備安全。造成這些后果的直接原因是要求分開接地的條件不具備，卻仍然采取分地措施。

2 改造前的防雷概況

該臺改造前防雷主要是以發(fā)射天線通過其底部放電球連接地網(wǎng)泄防雷電，放電球接地端實測電阻為2.1 Ω，地網(wǎng)有部分受損。發(fā)射機房緊臨辦公大樓，辦公大樓、機房有建筑防雷地；發(fā)射設(shè)備只有工作接地，且時間長，已老化；無室內(nèi)地網(wǎng)和室外地網(wǎng)。天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)已改為雙頻共塔方式，有防雷措施，天線饋線已改為50 Ω同軸電纜并埋入地下，信號源系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)均無防雷措施。

3 綜合防雷改造安裝

根據(jù)雷電的危害方式和該臺實際情況，采取了以下防雷措施。

3.1 在機房外建室外地網(wǎng)和機房室內(nèi)地網(wǎng)

地網(wǎng)是提供雷電泄放的重要通道，一個良好的接地網(wǎng)是非常重要的，它是防雷的基礎(chǔ)。

3.1.1 建設(shè)室外地網(wǎng)。在室外地網(wǎng)建設(shè)中，采用傳統(tǒng)與新技術(shù)、新產(chǎn)品相結(jié)合，采用近年在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的新技術(shù)產(chǎn)品長效高導(dǎo)活性離子接地極作為垂直接地體。離子接地極具有占地面積小、施工難度低、降阻效果持久穩(wěn)定、耐腐蝕和使用壽命長等特點。

根據(jù)實際情況，在機房樓四周開挖地溝，地溝深度不小于0.8 m，并將其延伸到機房大樓前土壤較好的地方，用50×5 mm的熱鍍鋅扁鋼作為水平接地體，用50×50×5 mm熱鍍鋅角鋼、離子按接地極作為垂直接地體。采用多套離子接地極與水平接地極連接后構(gòu)成一個環(huán)形網(wǎng)，并從兩個方向引入機房。垂直接地體坑內(nèi)填入高山降阻劑并回填土壤；所有水平接地體扁鋼用高山降阻劑包裹后再回填土壤。

3.1.2 建設(shè)機房室內(nèi)地網(wǎng)。圍繞機房室內(nèi)四周用40×4 mm熱鍍鋅扁鐵，做

一個環(huán)形接地網(wǎng)。然后分兩個方向和新建室外地網(wǎng)連接。用30×3 mm紫銅排與室內(nèi)地網(wǎng)連接，并延伸至地溝、信號源及發(fā)射機控制系統(tǒng)，構(gòu)成環(huán)形接地排，以方便所有設(shè)備就近接地。

3.1.3 高頻接地。高頻接地采用1500×600×5 mm紫銅板水平埋入坑內(nèi)，用降阻劑和土壤回填，200×0.5 mm銅帶引出，并將發(fā)射機高頻末端機箱槽路附近接地端，用專用接地引線與引出銅帶連接，以減少發(fā)射機之間的相互干擾。

3.1.4 發(fā)射天線防雷接地改造。鑒于該臺發(fā)射天線地網(wǎng)有部分受損，防雷接地老化，放電球使用時間長，表面有凹凸不平痕跡，需要進(jìn)行改造。在鐵塔附近用離子接地極作為垂直接地體，50×50×5 mm熱鍍鋅扁鋼作水平接地體構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)，從兩個方向接入天線放電球接地端，以降低發(fā)射天線接地電阻，增大泄流能力。更換放電球并調(diào)整好間隙。

3.2 防直擊雷措施

3.2.1 根據(jù)該臺所處地形特點及建筑物情況，必須考慮直擊雷的各種隱患，如直擊雷、側(cè)擊雷、滾雷等因素。因此在辦公大樓屋頂加裝提前放電避雷針，避雷針安裝于鍍鋅金屬管上并通過引下線從兩個方向接入室外地網(wǎng)。

3.2.2 在發(fā)射機房屋面安裝防雷網(wǎng)格，從四個方向與原建筑防雷地連接后接入室外地網(wǎng)，各連接處均用焊接方式并做好防腐處理。

3.3 防感應(yīng)雷措施

3.3.1 在高壓變壓器低壓側(cè)總配電柜低壓輸入端并聯(lián)安裝一套德國DEHN公司生產(chǎn)的電源復(fù)合防雷器（CSP100）作為電源系統(tǒng)一級防雷。

3.3.2 在機房兩臺穩(wěn)壓器380 V輸入端分別安裝一套德國DEHN公司生產(chǎn)的電源防雷器（DGT-385）作為電源系統(tǒng)二級防雷。

3.3.3 在機房發(fā)射機和播控設(shè)備的電源輸入端分別安裝一套德國DEHN公司生產(chǎn)的交流電源防雷器（DGT-275），作為電源系統(tǒng)的三級防雷。

3.3.4 信號源系統(tǒng)防雷。在衛(wèi)星接收機高頻輸入端和高頻頭輸出端分別安裝一套75 Ω同軸信號避雷器。

在音頻阻抗變換器輸入端、音頻切換器輸入端、音頻處理器輸入端和發(fā)射機音頻輸入端，分別安裝音視頻避雷器。所有避雷器均用35 mm2銅線就近接入地網(wǎng)。

3.4 系統(tǒng)等位地網(wǎng)。將新建的機房室內(nèi)地網(wǎng)、室外地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、辦公樓和機房建筑地、屋頂水塔金屬支架、衛(wèi)星接收器金屬支架、各類金屬線纜、金屬管件、構(gòu)件等接入室外新建環(huán)形地網(wǎng)。特別將機房屋面防雷網(wǎng)格從四個方向接入室外地網(wǎng)，各網(wǎng)間的連接點不得少于二處，構(gòu)成臺內(nèi)等電位地網(wǎng)，各連接點均用焊接方式并做好防腐處理。接地系統(tǒng)采用聯(lián)合等電位連接后，其接地電阻設(shè)計值為≤1 Ω。該臺改造后實測為0.75 Ω，一年后檢測為0.5 Ω，達(dá)到設(shè)計要求。

4 結(jié)語

老中波發(fā)射臺的防雷改造是個系統(tǒng)工程，包括天線、調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、傳輸饋線、機房及發(fā)射系統(tǒng)、信號源及播控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、接地與均壓等部分。因此，除了使用好的防雷器件、材料，還要有好的施工質(zhì)量、合理布局、多級防雷、綜合防范等措施，才能保證中波發(fā)射臺的安全播出。