池州市太仆山電視發射臺防雷接地技改工程設計方案

胡四清

（國網池州市貴池區供電公司 安徽省池州市 247100）

池州市太仆山電視發射臺防雷接地技改工程設計方案

胡四清

（國網池州市貴池區供電公司 安徽省池州市 247100）

現狀；防雷；接地；等電位連接

1 引言

雷電對電子設備及人身安全危害很大，對建于高海拔孤山獨峰的廣播電視發射臺危害更大.池州市太樸山電視轉播發射臺距池州城區約20km，建于1993年，海拔722m，年雷暴日約為50T/a，因所處的特殊的地理環境及未能采取有效的系統防雷措施，部分設備致使在雷雨季節常常遭雷擊而損壞，直接影響廣播電視的正常發射，從而給周邊群眾文化生活造成很大影響。

筆者對該電視發射臺發生雷擊事故原因進行調查分析后，對接地及防雷裝置進行了設計及施工改造，取得了極好的效果。

2 現狀情況分析

2.1 直擊雷防護設施現狀

距發射臺機房北側約25m高坡處，現有一座全高52m的角鋼結構的發射塔，此塔兼做本臺防直擊雷的避雷針，鐵塔接地與機房接地共用一個接地裝置，測的鐵塔工頻接地電阻值為8.5Ω。由于接地電阻偏高，鐵塔接閃后，雷擊電流不能快速泄放，會導致在其周圍形成很強的交變電磁場，機房距離鐵塔不遠，沒有相應的屏蔽措施，強大的電磁場極易穿透建筑物進入機房內部，與機房內有源線路耦合，形成過電壓，經常造成設備損壞。

機房及其它建筑物均未敷設避雷帶和均勻帶，存在很大的安全隱患，雷擊發生時，對值班人員的安全構成威脅。

2.2 電源線路感應雷防護現狀

本臺主要電源采用來自電網10kV供電，線路由太仆山北側山坡架空敷設800m至發射臺配電房降壓變壓器，全線無架空避雷線.僅變壓器線路側安裝一組HY5WS-17/50氧化鋅避雷器。

0.4kV低壓采用接地制式TN-C-S系統，配電房進入機房總電源采用直埋電纜敷設，配電房變壓器低壓側無防雷保護裝置，天饋線及傳輸端口均未安裝防雷器。

2.3 通訊、信號線路現狀

至發射塔通訊電纜、同軸傳輸線采用了金屬管道敷設方式，進入機房前電纜的金屬外皮和敷設電纜的金屬管道均已接地，但與接地網相連接的接地引下線均已腐蝕，造成接觸電阻偏大。

通信設備的信號線接口和天饋線接口未安裝信號避雷器。

2.4 接地裝置及等電位連接現狀

發射臺原接地網沿發射塔東西方向放射形敷設，以長度各為150m的40×5扁鋼水平接地體為主。經現場測試，該地網工頻接地電阻為8.5Ω。機房接地，避雷器及變壓器接地均與此接地網連接，共用一套接地網。因該接地裝置的接地電阻過大，雷擊時造成地電位抬高，反過來向設備放電反擊損壞設備。

機房內設備有的有接地，有的沒有接地，未進行等電位連接，造成雷擊時各設備對地電位不同。

綜上所述，造成臺內雷擊事故的主要原因有，接地電阻偏大，所有電源線或信號線均未安裝相應的電源避雷器或信號過電壓設備，雷電波從電源線或信號入雷電高壓或雷電電磁感應高壓損害電子設備。

3 整改設計方案

根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB50343-2012）規定，按建筑物電子信息系統的重要性和使用性質確定雷電防護等級，該發射臺電子信息系統的雷電防護等級應劃定為B級。從該站現場勘察情況和引起雷擊事故原因來分析，該防雷工程整改重點是做好雷電波侵入防范、過電壓浪涌保護、接地網降阻和等電位連接。

圖1 雷電波侵入室內途徑示意圖

3.1 防直擊雷措施

在生活樓、機房房屋屋面安裝接閃帶，接閃帶沿屋檐、屋脊敷設，通過引下線將雷電引入接地裝置，有效的減少雷電對建筑物及人員組成傷害。（接閃帶采用鍍鋅圓鋼直徑12mm，接閃帶距屋脊120mm，采用支撐卡子固定，卡子間距1m，接閃帶與引下線連接，采用焊接。引下線設置4根引下線，引下線采用鍍鋅圓鋼12mm，沿建筑物的后墻明敷，距地面1.7m設斷接卡，穿PVC管埋地與地網相連）。

3.2 接地裝置改造方案

根據現場情況，在原有接地裝置的基礎上，沿發射臺建筑物和鐵塔，采用50×50×5×2500mm熱鍍鋅角鋼垂直接地體，-40×5mm熱鍍鋅扁鋼水平接地體，在垂直接敷設閉合環型及輻射型結合的接地結構，將鐵塔、機房、變壓器、配電房等、建筑物避雷帶接地組成聯合接地網，形成等電位接地體。

工程中采用埋設長效降阻劑及采用KBT-DF/B高效接地模塊，確保接地工頻接地電阻小于4Ω，以此為發射臺構建安全有效的接地系統。

圖2 接地平面布置圖

3.3 電源過壓保護

10kV高壓架空電源線，沿線增設雷電釋放點，山下第一基電桿（電阻率變化較大處）及中間地形突出處電桿各安裝一組無間隙氧化鋅避雷器并做好接地，最后二檔（180m）由架空線改為地埋鎧裝電纜并做好鋼鎧與接地網的聯接，變壓器高壓側配置標稱通流容量≥50kA的氧化鋅避雷器。

低壓側采取四級保護，確保設備安全（見圖3）。

電源一級在配電房總電源箱的進線安裝1臺發射基地專用電源防雷箱，標稱通流容量為100kA（8/20μs），最大通流容量200kA，共計1臺。

圖3 SPD分級安裝圖

電源二級在機房分配電柜進線處各安裝1套三相交流電源浪涌保護器，型號為KBT-BD60/60/4P，標稱通流容量≧60kA（8/20μs），最大通流容量120kA，共1套。

電源二級在機房穩壓器電源輸入端各安裝1套串聯式三相交流電源浪涌保護箱，通流容量40kA（8/20μs）。

電源三級在機房發射機電源輸入端安裝1套三相交流電源浪涌保護器，通流容量20kA（8/20μs）；在監控室單相電源輸入端安裝1臺單相交流電源防雷箱，標稱通流容量20kA（8/20μs）。

3.4 信號系統防雷保護

進入發射機房的信號電纜一般有網線、音視頻信號、控制線纜、數據線纜等。為了避免因信號線電纜侵入雷電高電壓和雷電電磁感應高電壓損壞電子設備，這些信號線路在進入設備前，屏蔽層需做好接地，同時安裝信號信號避雷器，信號避雷器的選擇，應根據線路的工作電壓（0～5V）、工作頻率、傳輸功率、接口速率（10m）、接口形式（BNC），標稱放電電流（5kA、8/20μs）、特性阻抗（75Ω）等參數，選用駐波系數＜1.2，和插入損耗＜0.2dB的信號避雷器。

進、出機房的信號線纜，宜選用有金屬屏蔽層的電纜.并宜埋地敷設。電纜金屬屏蔽層應做等電位連接并接地，信號避雷器的接地端及電纜內芯的空線對應接地。

圖4 機房等電位接地圖

3.5 機房等電位處理

根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB50343-2012）規定：電子機房應設置等電位連接網絡，電氣和電子設備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管槽、屏蔽線纜外層、設備防靜電接地、安全保護接地、防雷器接地端應以最短距離與該等電位連接網絡相連機房內無靜電地板，機房總接地干線采用截40×4的銅排，通過扁鋼連接至環形地網。

電源及信號線的布線，傳輸線地埋至機房入口，線路不得與接地線平行不得幫扎在接地扁鋼上。線路用直徑50的PVC管地埋，屏蔽金屬管進入機房的應就近接地處理。

發射臺防雷是個很復雜的系統工程，對于高海拔、電阻率大的發射臺，合理布置防雷設施，最大限度降低接地電阻，是做好全站防雷的根本保證。

[1]梅衛群，江燕如.建筑物防雷工程與設計.

TM862

A

1004-7344（2016）26-0276-02

2016-9-1

胡四清（1965-），男，助理工程師，大專，主要從事輸電線路工程及配電工程設計工作。