廣播電視發射臺防雷技術探討

董順貴

摘 要：廣播電視發射臺（以下簡稱發射臺）是無線發射傳輸臺站，一般位于高山，雷雨季節易遭雷擊侵害。文章主要通過闡述雷電的種類和危害來進一步探討防雷措施。目的：保護發射臺免遭雷擊侵害。方法：通過一系列防雷技術。結果：在雷雨季節保護了發射臺工作人員和設備安全。結論：大力實施當前先進的防雷技術和努力開拓新的防雷技術。

關鍵詞：廣播電視；發射臺；防雷；技術

中圖分類號：TN934.81 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0041-02

引言

發射臺一般建于當地高山上，特殊的地理環境、氣象條件以及發射系統電子化、信息化程度的大幅提升等因素，使得雷電的危害日益嚴重，原有的防雷措施已無法保障工作人員和電子設備的安全。因此做好發射臺的防雷工作，對于無線廣播電視的正常運行有著重要的意義，同時還具有極大的經濟效益和社會效益。高山發射臺對防雷措施提出了更高的要求，本文結合高山發射臺的特點總結了雷擊危害形式，提出行之有效的防雷措施，以提高發射臺耐雷水平，保障工作人員和電子設備的安全。

1 雷電的種類以及危害

1.1 直擊雷

直接擊在建筑物或其他物體上的雷電叫做直擊雷。當發射臺塔架、電子設備、傳輸電纜以及其他物件上遭受雷擊時，雷擊瞬間會產生幾十千安甚至幾百千安的大電流，能夠產生電效應、熱效應和機械力。雷雨天氣里，發生直擊雷的概率非常低，但這種小概率事件也須引起重視，因為一旦遭受直擊雷，對發射臺的信號設備，那將是毀滅性的破壞，造成巨大的安全危害和經濟損失。

1.2 感應雷

雷電放電時，導體周圍能形成靜電感應和電磁感應現象。

（1）靜電感應雷。帶電積云接近地面時，會在附近的金屬導體上一端感應出異性電荷。另一端（遠離帶電積云端）會相應產生同性電荷，雷云周圍的金屬導體、電纜線就會產生很高的感應電壓。它會從電動勢最低處、就近點的導體或者設備進行放電。這種過電壓可能會造成電纜電線、接地不良的導體或設備放電而引起電火花，從而會威脅到發射臺的人身和設備的安全。（2）電磁感應雷。根據物理學麥克斯韋方程組：“變化的磁場產生電場（法拉第電磁感應定律）”、“變化的電場產生磁場（位移電流假說）”。因此，電磁感應雷是當云放電時，這種電場迅速變化引起周圍空間強磁場的變化。這種變化的磁場又能使周圍的金屬物件產生感應電流，從而損壞設備。

1.3 球雷

球狀閃電，為圓球形狀的閃電，是一團處于特殊狀態下的帶電氣體，所以它一般隨氣流運動漂浮，碰到任何物體都會發生爆炸。通常在雷暴時發生，發生的幾率極低。

1.4 云閃

云層內部、云與云之間的放電現象，十分常見，轉瞬即逝，發生的概率大概占雷電的三分之二以上，這種雷擊對人和設備危害很小。

2 防雷技術

高山發射臺防雷技術主要包括以下幾個方面措施：

2.1 安裝避雷裝置

發射臺室外防雷主要有接閃器、引下線、接地裝置、屏蔽及電磁隔離。其中接閃器主要包括避雷針、避雷網、避雷線和避雷帶。它們都是高山發射臺重要的外部保護措施，防止信號傳輸設備、鐵塔和電纜等遭受雷擊。發射臺基地的鐵質柵欄圍墻需進行可靠連接，統一逐點接地，這樣大的避雷帶能有效防止側擊雷的危害。宿舍區和機房區的窗戶也應當安裝屏蔽網，并進行可靠接地，減少感應雷從窗戶侵入室內。

2.2 選用屏蔽電纜和光纜

當室內的設備需要與室外的設備進行信號連接時候，最大程度的選用屏蔽電纜。屏蔽電纜能有效的避免因為感應雷而產生電磁脈沖等信號干擾和浪涌電壓現象。同時也需要將電纜屏蔽進行接地。另外最大程度的使用光纖進行信號數據的傳輸，光纜一般不會傳導雷電，但光纜的芯線和金屬保護套會導電，所以在實施過程中也需要將芯線和金屬保護套可靠接地，保證了在雷電環境中數據傳輸的安全。

2.3 采用接地和連接等電位技術

當電器設備遇到直接雷擊或者感應雷擊時，設備將受到損害甚至報廢。所以為防止遭受雷擊，所有電子設備、發射鐵塔，鐵質信號傳輸設備機柜、鐵質電視墻，機房鐵質操作控制臺都要進行接地處理。機房地板下全部采用銅帶鋪設成網格狀，所有設備都用銅線連接到銅帶上，盡可能多的與室外接地連接，形成等電位。在發生雷擊時能快速平衡電位差，保護發射臺的信號設備。宿舍區盡量利用自然接地體作為接地，如下水管道、墻體混凝土內的鋼筋，當然這些接地體的電阻都很大，所以還需另外再加設人工接地線，注意要求人工接地線的接地電阻很小（一般小于5歐姆為宜）。鐵質輸油管道、煤氣管道不能作為自然接地體連接，這些管道內是易燃易爆的物質，雷擊產生電火花時就會有爆炸危險，需單獨安裝接地引線。

接地質量也不容忽視，良性可靠的接地尤為重要，所有需要接地的系統都最好共用一個接地，這樣既能平衡各系統的零地電位差，又能防止地電位之間的反沖。直擊雷接地包括避雷針接地、避雷帶接地和突出金屬物接地。其接地引下線在入地端需設置斷接卡，以保證能定時檢測出各引下線在斷連時的連接狀態。感應雷接地包括工作接地、保護接地和防雷接地，在各接地中需單獨設置引下線入地，其地下距離為10米以上，接地端設置集中接地網。接地的好壞直接影響到發射臺的安全問題，所以在接地區域可以適當的埋一些鐵屑、木炭等，或者使用導電混凝土來增加導電性，降低接地電阻使雷電能夠及時有效傳到大地釋放掉。接地工程是深埋地下的隱蔽工程，后期不容易維修和保護。必須選用鍍鋅質量好的（熱鍍鋅工藝）鋼材，鍍鋅角鐵、鍍鋅鋼針、鍍鋅扁鋼等要保證壁厚。連接的焊接點必須牢靠，且做好防銹防腐處理。除了接地電阻符合要求外，各垂直接地體的距離也需設置適當，確保雷電流幅值大而超過工頻電流的并聯接地極的集合效應能夠在地中有很好的散流效果。一般垂直接地體間的距離為垂直接地體長度的2倍，最少為1.5倍。endprint

2.4 安裝避雷設備

避雷器就是以安全電壓為限制電位，釋放掉過電壓能量，保護設備免受雷電時過電壓危害。長期實踐經驗發現，弱電設備電源線路極易受雷電侵害，所以阻斷雷電入侵線路就需要通過安裝電壓保護裝置。

變壓器的防雷保護：（1）對變壓器易于因正、反變換過電壓損壞的特點，變壓器高壓側、低壓側安裝適宜的避雷器。避雷器型號應根據發射臺的特殊工況條件進行選擇。（2）調整避雷器的接地位置。避雷器的接地線上等效感抗對防護效果的影響，調整避雷器的接地位置至變壓器的機殼與二次側中性點的接地位置于一處。（3）變壓器的低壓側配置有計量設備的變壓器的防護。由于低壓計量設備的絕緣耐受水平較低，應采取相應措施加以防護。變壓器至計量箱之間盡量采用帶有金屬屏蔽層電纜，并將電纜的屏蔽層兩端接地；同時在計量箱內配置相應的SPD，既能保護計量設備又能降低低壓電纜感應的過電壓，減輕了變壓器低壓端的防護壓力。

第一級保護在高壓配電房的高壓端各相裝設防雷裝置；第二級保護在低壓配電房裝設閥門式防雷裝置；第三級保護在宿舍區、辦公區、機房區的每個配電箱旁邊都裝設電源避雷箱（目前安慶市廣播電視發射中心使用的是電源防雷箱LWS-B385/80）；第四級保護在信號機柜和機房控制臺都盡量使用抗電涌插座。做好電壓保護工作至關重要，最大程度保障電子設備的安全。

3 發射塔和天饋系統防雷

作為發射臺的最高建筑物塔架（包括塔架上的饋管）都要良性可靠接地，電流會自己選擇電阻最小的路徑走。如果天饋接地不好，雷電就容易從天饋引入到室內的發射機，損壞機器設備，危及人身安全。天線塔防雷設計必須做到以下三點：（1）在鐵塔基礎四周設一組閉合的接地網，并將鐵塔與地網可靠連接。（2）塔架應安裝避雷針。避雷針引下線和建筑的閉合接地網相互焊接可靠連通。（3）發射機房與塔架之間支撐饋管的鐵質過橋、吊饋管的鋼絞線都需要每隔一段距離就要進行接地。（4）饋管引入機房前，外皮應與就近的地網進行連接，確保可靠接地。饋管在引進機房入口處安裝相應的同軸SPD，同軸SPD接地端子的接地引線應從天饋線入口處外側的接地線、避雷帶或地網引接。鐵塔避雷針的保護范圍畢竟有限，在天饋線上加裝配套的避雷器也就顯得尤為重要，雙重保護能更好的保護發射設備的安全。

高山廣播電視發射臺防雷工作關乎著人身安全和設備安全，同樣也關系著廣播電視節目的播出安全。所以必須采取科學合理、因地制宜且行之有效的防雷方案并落實到實際工作中。結合當前科技，加大資金投入，大膽研發努力開拓新的防雷技術措施，最大限度的防御雷擊。當然防雷系統跟其他機器設備一樣也需要后期維護、定期檢查檢測，尤其是雷雨天氣之后及時針對性檢查接地電阻和防雷器件，如有失效，及時更換。

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