基于閃電定位資料的太樸山廣電發射臺雷電防御分析

張　磊，許　勇，付亞平，王玉璽

(1.池州市氣象局，安徽池州　247000；2.山西省雷電防護監測中心，太原　030002；

3.東至縣氣象局，安徽東至　247299)

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基于閃電定位資料的太樸山廣電發射臺雷電防御分析

張磊1，許勇1，付亞平2，王玉璽3

(1.池州市氣象局，安徽池州247000；2.山西省雷電防護監測中心，太原030002；

3.東至縣氣象局，安徽東至247299)

摘要：結合安徽省閃電定位監測資料對池州市廣電發射臺所在地的雷電環境進行了分析，并結合實際情況提出了發射臺整體性的防雷裝置改進建議，為發射臺防雷裝置的設計提供了一定的依據和借鑒。近年來實際運行證明該套方案是切實可行的。

關鍵詞：閃電定位資料；雷災事故；廣電發射臺

雷電災害是聯合國公布的最嚴重的十種自然災害之一，雷擊會造成建筑物和發電、通訊等設備受損，擊傷人、畜，引發火災。2007年5月24日凌晨4時，池州市出現強雷暴天氣，池州市原三臺山電視發射臺遭雷擊，電視播控機房由于雷擊起火，經消防人員現場搶救后于5時45分左右撲滅大火。此次事故不僅燒毀了播控機房，造成了財產損失，還嚴重影響了池州市的電視轉播，間接損失不可估量。通過對太樸山新發射臺周圍雷電環境的分析，對防雷裝置的設計、改進提出了建議，為池州市廣電發射臺正常運行奠定了基礎。

1發射臺概況

1.1地理位置

池州市位于安徽省西南部，屬暖溫帶與亞熱帶的過渡帶，氣候溫和濕潤，年平均氣溫16 ℃左右，年降雨量約1 500 mm。太樸山地處池州市貴池區,距主城區12 km，風景秀麗的九華天池景區就在此地。太樸山綿延數百里，山勢高峻，最高山峰海拔734 m，池州太樸山廣電發射臺即建在太樸山山頂。

1.2雷電環境

池州市貴池區近50余年的氣象資料顯示，池州市年平均雷暴日為42.8 d，雷暴高發期集中在7—8月，其它月份也有雷暴發生，但相對較少。

利用2005—2011年安徽省閃電監測資料對太樸山電視發射臺閃電密度及強度進行了分析。以太樸山電視發射臺為中心，將周圍10 km×10 km內的閃電數據進行分析處理，制成發射臺所在地閃電密度及強度的分布圖(圖1)。由圖1可看出發射臺所在地的閃電密度為7.5 次/(km2·a)，閃電平均電流為110 kA。發射臺屬于雷電活動頻繁、閃電強度較高的區域。

2發射臺防雷狀況

2.1直擊雷防護

在現場勘察時發現，發射臺主要接閃裝置基本具備；接閃帶及其引下線有不完善的部分，建筑物頂部及圍墻內有孤立的金屬物。

2.2站內低壓配電系統

機房的配電為三相五線制，宿舍樓有配電箱采用三相四線制，有兩個穩壓裝置，一臺備用柴電機組，變壓器按農用電配置。

圖1　發射臺周邊閃電密度(a)與強度(b)分布(+為太樸山發射臺)

2.3通訊路徑

發射臺通訊路徑有光纜、電話線、地面微波接收、衛星地面接收。天線均為拋物面天線，口徑在0.5～3.0 m，未完成安裝。

2.4機房內信號段線纜

機房內信號段線纜數量多，規格多，聯通的設備多，模擬信號幅值小(多為峰值1 V以下)易受干擾，環境電磁干擾強，是臺站功能的核心段。

2.5接地情況

接地體初步確定有4個：變壓器電力接地體、老塔的塔基接地體、新建的機房樓接地體、新塔的塔基接地體。老機房和圍墻及新做的門樓以及其他地方是否有接地金屬體待查。

3改進措施

在三臺山發射臺被雷擊后，經過對三臺山發射臺認真的現場勘察，并結合規范對太樸山發射臺整體的防雷提出了改進建議。結合太樸山發射臺雷電環境分析及規范規定，發射臺定為二類防雷對象。防雷措施主要包括接閃器和接地安裝、等電位連接、閃電電涌侵入防護三部分。經過近年的運行，防雷效果達到了預期目標[1-2]。

3.1接閃器與接地系統

對宿舍樓及機房樓頂原有接閃帶進行整改完善，對辦公樓及宿舍樓接閃帶原有引下線進行整改并增設引下線，每隔18 m用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼做引下線，與接地裝置可靠連接。機房樓頂的微波天線支撐基礎用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼與接地體可靠連接。

將站內所有的地下金屬體全部連成一體，形成一個接地體。新建發射塔接地與老發射塔接地體間，用50 mm×5 mm熱鍍鋅扁鋼3條并行連接，用500 mm×400 mm×60 mm接地模塊做垂直接地體在其間間隔5 m設置，形成電氣連通。溝槽深度1 m。

將新機房的接地引出部分及電力接地體與新塔接地體用50 mm×5 mm熱鍍鋅扁鋼連通；其他部分的接地體照此處理。

3.2等電位連接

將發射機房和設備機房作為一個整體，根據各設備的工作頻率，在防靜電地板下用300 mm×1 mm×400 mm的銅板構筑網格型均壓裝置，兩個房間內的所有設備PE線及所有金屬物均與其就近連接。均壓裝置通過25 mm2以上的多股銅纜連到接地匯接箱。

金屬門窗就近與機房的等電位裝置使用10 mm2多股銅纜連接。

3.3電源線路的閃電電涌侵入防護

高壓線路在山上經過長距離架空后雷擊概率顯著增高，因此電源系統采用多級電涌保護器保護[2-3]。

總配電選擇的電涌保護器開關為間隙型，參數為Ⅰ類試驗，沖擊放電電流25 kA，電壓保護水平為2.0 kV。分配電選擇的電涌保護器為限壓型，參數為Ⅱ類試驗，標稱放電電流40 kA，電壓保護水平1.8 kV。設備配電選擇的電涌保護器為限壓型，參數為Ⅱ類試驗，標稱放電電流20 kA，電壓保護水平1.5 kV[3]。為防止電涌保護器遭雷擊損壞后，電源對地短路，在電涌保護器前端安裝空氣開關作為短路保護裝置[4]。

3.4信息線路的閃電電涌侵入防護

弱電系統過電壓保護主要是在發射機視頻線路、音頻線路、電話線路前端分別加裝信號電涌保護器，信號電涌保護器串聯安裝于通信線路上，在通信線路上設計安裝信號電涌保護器時，不但要考慮電涌保護器的保護作用，同時還要考慮電涌保護器與通信線路的匹配。選擇信號電涌保護器要正確確定三項技術指標的匹配[5]。

電壓匹配：信號電涌保護器的工作電壓應該依據通信線路的工作電壓來確定，電涌保護器的最高工作電壓必須大于信號線路工作電壓的1.2倍。

速率匹配：安裝在通信線路上的電涌保護器，其支持的最高傳輸速率必須大于通信線路的傳輸速率，否則將引起通信中斷和誤碼增加等情況。

阻抗及接口匹配：信號電涌保護器是串聯安裝，應選擇與通信設備同類型的接口，以保證阻抗的匹配，使衰減最小。

信號電涌保護器的常用參數參照表1[6]。

按照相關規范要求[3，5]，將信號同軸電纜屏蔽層、低壓線路電纜金屬鎧裝層兩端與接地裝置做了可靠的連接。

4結語

由于發射臺安裝的防雷裝置不完善，而且山區環境情況復雜，即過分強調低的接地阻值可提升防雷性能的問題，這樣做既不符合規范要求還耗費了大量的人力物力。在雷擊事故發生后，發射臺方面認識到了問題的嚴重性，并按照上述建議進行了整體性的改進。發射臺改造后沒有再發生雷擊事故，表明此次改造后的防雷裝置效果明顯。

表1　信號電涌保護器的常用選擇參數

參考文獻：

[1]岑剛.廣播電視發射塔防雷工程的質量控制[J].沿海企業與科技,2010(10):137-138.

[2]廖才科，鄭世文，楊隆輝，等.泰寧縣峨眉峰電視發射臺防雷工程整改設計方案[J].福建氣象：2010(3):45-47.

[3]GB 50057—2010建筑物防雷設計規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2011.

[4]GB 50054—95低壓配電設計規范[S]. 北京：中國計劃出版社，1995.

[5]GB 50343—2012建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[6]虞吳，臧庚媛，趙大銅.現代防雷技術基礎[M].北京:氣象出版社，1995.

中圖分類號：P429

文獻標識碼：B

作者簡介：張磊 (1988—)，男，漢族，山西陽泉人，本科，助理工程師，主要從事防雷技術。

收稿日期：2015-10-03

文章編號：1006-4354(2016)01-0040-03

張磊，許勇，付亞平，等.基于閃電定位資料的太樸山廣電發射臺雷電防御分析[J].陜西氣象，2016(1)：40-42.