大功率發射臺節傳機房防雷技術實踐

毛琳

摘 ? 要：本文針對大功率廣播發射臺節傳機房防雷技術工作展開了討論，通過分析了雷電對衛星接收天線、電子設備危害，針對性的提出了有關防雷措施，例舉了發射臺新建節傳機房防雷技術工作，從避雷針選用、衛星天線防雷接地、機房設備防雷技術等方面實踐，論述了如何做好發射臺節傳機房防雷工作。

關鍵詞：節傳機房 ?直接雷電 ?防雷技術

中圖分類號：TN948.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（a）-0060-02

發射臺節傳機房是發射臺的心臟，是發射機房播出節目信號的源頭。如何確保節目源不間斷、高質量是發射臺播出工作的重中之重。保障和防范節傳機房節目源不中斷應從多方面考慮和防范。在此，從雷電對建筑物、電子設備危害等方面，分析節傳機房應如何做好防雷工作。文中例舉了新建節傳機房在防雷技術方面所做的工作和實踐。希望對相關行業場所防雷技術工作有所幫助。

1 ?雷電產生的危害以及防范

1.1 雷電產生的危害

雷電是一種自然現象，也是自然災害的一種且危害性極大。雷電災害有許多種，直擊雷是危害最大的一種，其次是雷電產生的電磁脈沖，這種現象將對電子設備危害極大;還有雷電引起的電磁感應、靜電感應、雷電波侵入等等。由雷電引發的事故和造成的災害始終是人類探索征服自然界的課題。這里著重討論直擊雷和雷電產生電磁脈沖的危害。

直接雷擊對于它所經過的地方，無論是建筑物、樹木或者機械設備都將遭到不同程度的破壞和損毀，如果人蓄遭遇直接雷擊傷亡在所難免。直接雷擊還會引起各種連鎖反應，如：設備金屬部分遭遇直接雷擊僅靜電感應就會使設備瞬間電位升高，如果使金屬導體之間發生放電引起爆炸和火災后果更是不堪設想。

雷電電磁脈沖LEMP。人們在享受電子應用的便利和先進的同時，對它的“脆弱”也極為擔心。這些電子設備對電壓波動，雷電引起的電磁脈沖干擾和破壞非常敏感。

1.2 雷電的防范

目前的防雷技術，常用的是接閃、均壓、分流、搭接、屏蔽、接地等方法。也就是將雷擊的能量通過安全泄放和轉換，來防止雷電以各種方式對人類造成的危害。基于當前高層建筑成為城市發展的趨勢，而高層建筑又是雷電直擊的對象。如何解決這個問題，一是安裝避雷針、二是可靠的接地、三是根據建筑物內設備的重要性，對建筑物劃分若干個防雷保護區，分級加以保護和防范。在這里把防雷保護區分LPZO、LPZI、LPZ2。防雷保護區LPZO：是為防范物體或設備免遭直接雷的破壞，通過對于該區域導體采用傳導全部雷電流的方法將直接雷能量快速安全泄放，但是區內電磁場未得到衰減;防雷保護區LPZI：該區物體不處在直接雷擊下，雷電流與LPZO區相比將減小，如果建筑物本身屏蔽效果好的話，該區內的電磁場明顯衰減;防雷保護區LPZ2：該區采取了高屏蔽如建筑物整體屏蔽或設備機殼屏蔽并可靠接地等措施。

以上介紹的幾種方法，對防雷電電磁脈沖來說，在利于設備敏感性而確定合適連接點的同時，對防雷保護區內不同敏感度的空間，采取不同的防雷措施是當前技術上常用的方法。

2 ?節傳機房防雷重要性

廣播發射臺節傳機房擔負發射臺所有發射機節目源接收、分配。設備主要有衛星接收天線、LNB、功分器、衛星接收機、數字音頻四選一、擴展接口箱、音周電纜、內網等。如果衛星接收天線遭遇雷擊，首當其沖的是天線上的高頻頭（LNB），它一旦損壞節目源必然中斷，而停播往往不只是一部發射機，極有可能造成所有發射機的節目源中斷。如果雷電所產生高電壓沿線路進入機房，擊穿室內電氣設備絕緣，設備遭受破壞在所難免，對在場工作同志也極有可能造成傷害。因此，節傳機房防雷技術工作不容忽視。

3 ?節傳機房防雷技術實例

廣播發射臺節傳機房，基本配置兩付C波段衛星天線、兩付KU波段天線。KU波段是衛星廣播專用頻段，主要是能有效防止和避免與地面通信之間的相互干擾，KU天線采用2.5～3M為宜。C波段天線具有較強的抗雨衰，雪衰能力，這方面可彌補KU波段的不足，就目前衛星上行站功率而言，C波段采用的衛星天線為3.5～3.7M。衛星天線分布可根據發射臺節傳機房地理位置具體布局。下面從衛星提前放電避雷針選用，避雷網組成，防雷保護區劃分，附屬設備防雷，機房屏蔽等幾方面舉例談談防雷技術工作。

3.1 防雷保護區

發射臺節傳機房衛星天線屬于一類防雷保護區，極易遭受雷擊，應按LPZO設防。機房設備屬于二類防雷保護區，可按LPZ1設防;但是節傳機房設備基本屬于低壓、弱電設備，雷電電磁脈沖極易對它造成破壞，為避免這類設備遭受雷擊，亦可將它歸類為一類防雷保護區重點防范。對于線路可分為三類防雷保護區，按LPZ2設防。以上僅作為參考，具體工作中應根據當地雷電影響和危害性程度設防，盡可能按高標準防雷設防。

3.2 衛星提前放電避雷針

衛星提前放電避雷針是一種無源、免維且安全可靠的避雷針。它具有落雷準確、保護范圍大、雷擊點落于非避雷針概率小等特點。

通常衡量避雷針質量和效果的技術標準，就是取決于該避雷針能否產生最快的上行先導。也就是當空中雷電云層形成初時，地面與云層兩者之間會產生一個5kV/M的電場，這個電場會使處在該區域內高凸的地方，如：建筑物、樹、塔（桿）或物體頂端，逐漸形成電暈放電現象;當閃電電擊開始，雷電云層所形成的一個，攜帶電荷的下行先導，會沿著地面高凸的（也就是最捷徑）路徑飛速入地，并在地面迅速建立起一個電場;此時，該區域地面所有建筑物或物體也會生成許許多多個上行先導，而第一個上行先導與下行先導會合點就是此次閃電的電擊點。衛星提前放電避雷針就是能夠產生一個比普通避雷針更快上行先導的避雷針。既衛星提前放電避雷針安裝在何處，一旦此處發生雷擊該避雷針就能夠以最快的速度讓閃電電流迅速流過此通道入地達到防雷擊目的。

3.3 避雷針、衛星天線共用避雷網

節傳機房可將衛星天線安裝在樓頂，便于日常維護和管理。土建的時應將衛星天線設計安裝在樓頂，同時將避雷針和天線防雷及接地系統一并考慮。如某機房在樓頂安裝了4付衛星天線，為了對天線及建筑物形成防雷保護，選用了提前放電時間△T為25微秒的ESE2500衛星提前放電避雷針，安裝高度15m，可對（Rp）45m的半徑范圍實現防雷保護。由于篇幅有限有關計算不再論述。

具體做法可根據建筑物樓頂面積，合理規劃衛星天線、避雷桿位置，盡可能的將衛星天線、避雷針基座與建筑物施工時同時預埋。衛星天線、避雷針基座澆筑應高于樓面500～800mm，3.0～3.7M天線基座尺寸1000×1000mm，2.0～2.5M天線基座尺寸800×800mm，避雷針基座尺寸500×500mm;基座內分三層布設鋼筋，底層與樓板鋼筋相連，且靠近樓面，中間層和上層相連，中間層到樓面可預先設計安裝4～6根φ24～36mm圓鋼，圓鋼底端加工成U型，焊接在中間層鋼筋網上，圓鋼上端預留應高出屋面100～150mm，高出屋面部分必須加工成螺桿，以便日后安裝天線或避雷桿基座。這樣設計施工使避雷桿、天線組成了共用避雷網和同一防雷系統，在天線和避雷針整體施工時，可將衛星天線和避雷針與屋面避雷網、連接線、防雷入地引線，用扁鋼連接加工成兩組焊接后沿最短路徑接入接地體。關于避雷針高度、保護范圍半徑、接地電阻，土壤電阻率要求等許多文章都已論述，在此不做介紹。

3.4 節傳機房附屬設備防雷

節傳機房雖然沒有使用高電壓設備，但是高頻頭、衛星接收機、計算機、內網終端系統、自臺監控系統等都是低電壓和弱電設備，對防雷、防雷電電磁脈沖來說這些設備表現的極其脆弱。因此，在防雷電技術方面：決不允許將防雷接地線與以上這些設備地線共用，機房機柜、控制桌的接地和屏蔽系統不能與衛星天線避雷系統相連，這樣才能保證當雷擊時，雷電流沿最低的電阻路徑走防雷系統入地，盡量不使雷電流進入機房和機器設備，最大程度避免雷電流對設備造成危害。

3.5 節傳機房防雷屏蔽措施

雷電電磁輻射對電子設備影響很大。資料顯示雷電電磁輻射對1km以內的電子設備會形成不同程度影響，如果雷電波沿電氣線路傳播它的影響將更嚴重更遠。這對于使用電子設備的節傳機房來說，無論是本機房遭遇雷擊，還是附近建筑物遭遇雷擊，所產生的雷電電磁脈沖一旦侵入建筑物都會對電子設備帶來災難。因此，節傳機房不僅要對機房建筑體加裝屏蔽網，并且設備外殼也要采取必要的屏蔽措施，同時還要對設備的電源線和信號線等采取防過電壓、等電位聯結以及接地等保護措施。

⑴節傳機房線路：首先是低壓線路，通常該線路是由發射臺低壓配電室專線輸送，此線路應采用金屬鎧裝電纜或護套電纜通過地溝鋪設到節傳機房，同時對金屬管兩端作可靠接地處理，并且電力線不可與饋線和信號線同槽鋪設;其次是輸入和輸出機房的網絡線路和信號線路，這些網線、信號線應采用穿金屬管入室，并對金屬管兩端作接地處理;再次是外部引線與內部接線鋪設時，也不要同槽鋪設，即使同槽鋪設，應使用兩條鍍鋅管分別將內外線路盡可能的加以屏蔽隔離。

⑵機房設備應有專屬機柜，將功分器、衛星接收機、數字音頻四選一、擴展接口箱、音頻調度系統、交換機、服務器等安裝在機柜中;計算機、顯示器、控制按鍵等安裝在專屬控制桌。機柜、控制桌應安放在防靜電地板上，并對金屬外殼做可靠接地處理。

⑶機房線路的布局和線路走向。根據相關實驗，當雷電擊中建筑物時，建筑物柱子磁場最強，建筑物柱子極可能成為上行先導的導電體，成為引流的導體，當有雷電流流經該鋼筋結構柱子時，柱子周圍將形成空腔電磁振蕩的高頻信號，而這個信號產生的磁場，將對機房內設備尤其電子設備產生嚴重的干擾和損壞。因此，機房線路鋪設應防止引流柱子可能形成的空腔電磁振蕩干擾。建議盡量避開柱子，可在兩根柱子之間設計地溝，地溝中安設數條鍍鋅管，作為穿各類線路使用。

4 ?結語

隨著科學技術的飛速發展，電子信息時代將成為一個時代的特征，成為人們日常生活、工作的必備品，而防雷技術始終是人類征服大自然的課題。本文例舉的發射臺節傳機房防雷技術工作，希望對同行能有所幫助，也懇請指教。

參考文獻

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