廣播電視發(fā)射臺(tái)防雷工程的實(shí)施與維護(hù)

趙勇

摘 ?要：電臺(tái)發(fā)射機(jī)設(shè)備及周邊附屬設(shè)施必須采取有效的防雷措施，以便保護(hù)設(shè)備設(shè)施的安全和人身安全。文章主要就當(dāng)前新型防雷設(shè)施器件提出進(jìn)一步完善辦法。

關(guān)鍵詞：雷電;防雷;維護(hù)

調(diào)頻廣播電視發(fā)射臺(tái)受地理環(huán)境限制，處在雷擊重災(zāi)區(qū)。防雷工程成為不可或缺的重要組成部分。

1 理論基礎(chǔ)

雷電是一種伴有閃電和雷鳴的壯觀且令人生畏的自然現(xiàn)象，其攜帶巨大能量。在云層形成的過(guò)程中，云的上部正電荷與下部負(fù)電荷，積聚到一定程度，在大氣電場(chǎng)以及溫差起電效應(yīng)等，產(chǎn)生一定的電位差，進(jìn)而在云與云、云與地之間發(fā)生放電，便形成了雷電現(xiàn)象。一般我們認(rèn)為直擊雷和感應(yīng)雷作為雷電的兩大種類(lèi)。具體如下：直擊雷的形成是由帶電雷云與大地二者之間放電。直擊雷放電過(guò)程十分短暫，一般大約為50—100μs，其產(chǎn)生的電流最高可達(dá)數(shù)十萬(wàn)安培。當(dāng)攜帶電流的云層距離地面較近，且其周?chē)o(wú)任何異性電荷時(shí)，便會(huì)在建筑物、路面設(shè)備感應(yīng)出相反的異性電荷。若電荷間的電壓到達(dá)定值后，由于高壓便會(huì)電離空氣對(duì)路面設(shè)備或建筑物進(jìn)行放電，這就是通常說(shuō)的直接雷。感應(yīng)雷有兩種產(chǎn)生的途徑，因?yàn)閹щ娎自频母袘?yīng)，其附近的金屬導(dǎo)體或電力線(xiàn)路會(huì)產(chǎn)生相反的異性電荷，若雷電對(duì)接閃器或周?chē)O(shè)備放電，那么放電物的異性電荷很快會(huì)和它所帶的電荷進(jìn)行中和，這樣，電力線(xiàn)路或帶電雷云周?chē)慕饘賹?dǎo)體感應(yīng)而生的電荷成為自由電荷，從而對(duì)大地局部會(huì)感應(yīng)出高電位，它會(huì)從電勢(shì)最低處、距離最近點(diǎn)或電氣元件最容易擊穿處進(jìn)行放電，產(chǎn)生感應(yīng)雷。另外的感應(yīng)雷則是直擊雷利用物體放電時(shí)的大電流以及在此電流附近形成的強(qiáng)磁場(chǎng)，使周?chē)慕饘賹?dǎo)體形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并進(jìn)行放電，產(chǎn)生感應(yīng)雷。從危害性角度講，直擊雷因其攜帶巨大能量，會(huì)對(duì)人身，機(jī)械設(shè)備以及建筑物造成不可挽回的傷害;而感應(yīng)雷的作用區(qū)域較寬，因此雷擊概率比直擊雷大了許多，對(duì)廣播、電視發(fā)射的電氣設(shè)備的危害尤甚;直擊雷與感應(yīng)雷二者有時(shí)伴相伴存在。

2、防雷工程設(shè)計(jì)

2.1 直擊雷防護(hù)

以發(fā)射天線(xiàn)塔和機(jī)房周邊多個(gè)避雷塔上的避雷針構(gòu)成避雷針陣列，按要求做到接地良好，對(duì)于直擊雷的預(yù)防起到顯著效果。

2.2 室外引入線(xiàn)的防雷方案

室外引入線(xiàn)指電視臺(tái)內(nèi)的各種發(fā)射設(shè)備饋線(xiàn)和各視頻信號(hào)線(xiàn)及其通信線(xiàn)等。陰雨打雷天，引線(xiàn)外皮會(huì)有較大幾率讓雷電壓通過(guò)機(jī)房，應(yīng)采取必要措施實(shí)施電氣阻塞。1）要求饋管外皮接地可靠。饋管尚未安裝到機(jī)房前，外皮就近和地網(wǎng)進(jìn)行連接，將連接距離最短化。2）引線(xiàn)盡量采用屏蔽型的電氣電纜，尚未進(jìn)入機(jī)房前，屏蔽層一定就近和地網(wǎng)進(jìn)行連接。

2.3 室內(nèi)設(shè)施防雷措施

1）機(jī)房?jī)?nèi)參考設(shè)備布置狀況，用銅皮鋪設(shè)地網(wǎng)，并且采用多點(diǎn)和室外的地網(wǎng)良進(jìn)行可靠連接，達(dá)到等電位的工作條件。2）參考國(guó)標(biāo)GB7450—87《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》及其具體情況，合理的集中的通過(guò)防雷保護(hù)器件保護(hù)各種電子設(shè)備的正常工作。比方說(shuō)，比方說(shuō)采用高頻信號(hào)保護(hù)器、同軸電纜保護(hù)器、音頻線(xiàn)保護(hù)器和數(shù)據(jù)線(xiàn)保護(hù)器等。3）機(jī)房?jī)?nèi)的電源接地、保安接地、屏蔽接地、工作電路接地等統(tǒng)一、就近和機(jī)房的共用地網(wǎng)實(shí)施良好的電氣連接。4）對(duì)機(jī)房進(jìn)行屏蔽。用扁鐵焊接成1500mm方格屏蔽機(jī)房。

2.4 電源系統(tǒng)的防雷策略

我們知道多數(shù)的雷擊均由供電系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)射臺(tái)，尤其感應(yīng)雷形成的高浪涌電壓對(duì)電氣設(shè)備的破壞力最大。所以，應(yīng)對(duì)供電系統(tǒng)選取分層的設(shè)防措施。

1）臺(tái)自維的架空高壓線(xiàn)路均配置架空避雷線(xiàn)（長(zhǎng)度300米）。避雷線(xiàn)，每桿進(jìn)行一次接地，終端桿配置一組避雷器。2）提高輸電線(xiàn)路的絕緣能力。將針式瓷瓶更換為瓷-擔(dān)。3）在低壓電源線(xiàn)路中梯次接入多級(jí)浪涌保護(hù)器。4）備份設(shè)備在雷雨天氣時(shí)進(jìn)行冷備。

3、實(shí)施過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)因素

1）參考建筑物的防雷標(biāo)準(zhǔn)與雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，可指出等電位連接和防雷分區(qū)的整體設(shè)計(jì)思路和要求：雷擊形成電磁脈沖，因其區(qū)域的不同，電磁脈沖的強(qiáng)度有一定的差異。通過(guò)電磁脈沖的強(qiáng)度來(lái)對(duì)防雷區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，并將這些防雷區(qū)域進(jìn)行等電位的可靠連接，可以和金屬物直接連接盡量直連，而信號(hào)線(xiàn)路和電力線(xiàn)路不能或者較難直連的則以防雷區(qū)域不同采取適宜的分析，選擇適合的防雷設(shè)備。通過(guò)實(shí)踐可知，選擇這 ?種分區(qū)等電位的均壓連接能有效抑制雷擊。盡可能選擇工地模式進(jìn)行鋪設(shè)地網(wǎng)，將建筑物接地、避雷針接地、電源接地、鐵塔接地、設(shè)備保護(hù)接地和機(jī)房統(tǒng)一進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)等電位的連接，可最大化縮小不同地點(diǎn)之間形成的電位差。采用工地模式，需接地系統(tǒng)要有一定的底線(xiàn)截面和接地體。實(shí)踐證明，雷擊電流利用鋪設(shè)的地網(wǎng)，會(huì)產(chǎn)生半球形在地面散開(kāi)，且電位離接地體20米外趨近于零。當(dāng)防雷區(qū)域相互之間的距離大于40M，在選擇接地方式時(shí)，主要采用地網(wǎng)鋪設(shè)和分別接地兩種主要方式。多應(yīng)用于我們比較常見(jiàn)的包括臺(tái)站鐵塔、變電室、機(jī)房等防雷區(qū)域。2）接地質(zhì)量是影響防雷效果的關(guān)鍵因素。因此，在采取電氣連接地網(wǎng)與各種接地線(xiàn)時(shí)，應(yīng)力求可靠，并做好對(duì)焊接點(diǎn)的防銹處理。在某些巖石較多的高山臺(tái)接地點(diǎn)，可適當(dāng)添加一些鹽，木炭以及鐵屑，又或者可以采用一些新型材料來(lái)實(shí)現(xiàn)降低接地電阻的目的。這類(lèi)常見(jiàn)的新型材料主要有高效降阻劑、導(dǎo)電混凝土等。

4、防雷系統(tǒng)的日常維護(hù)

1）定期對(duì)地網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)，對(duì)各接地電阻定期測(cè)試，確保其符合規(guī)范，保證各接地電阻能在整個(gè)防雷工程中發(fā)揮其要用。2）周期性的對(duì)各防雷元件、器件以及避雷器接觸點(diǎn)進(jìn)行檢查和檢測(cè)，特別需要注意的是，要對(duì)防雷元件定期調(diào)整，以使其能夠良好有效的運(yùn)轉(zhuǎn)。3）定期對(duì)防雷器件踐行檢查，在防雷器件失效之前及時(shí)進(jìn)行更換。