福清市五馬山機房綜合防雷改造設計方案

俞大明

一、設備所處雷電活動概況及環境

福清市五馬山高度350M，廣電機房位于山頂部，有九套各類發射機。根據福清市氣象臺統計，福清市年平均雷暴日約56.0d/a，屬高雷區。而在山頂更容易遭受直擊雷。上半年機房搬到原郵電機站，需要對整體防雷做出整改。

機房四周山坡陡度大，多為碎石土壤、強風化巖石、地表覆土層只有幾十厘米至一米，土壤電阻率高。

電源為10KV高壓架空輸入。對外通信線為光纖。

二、設計原則及要點

根據經濟、實用、高標準、采取：

多種雷電災害兼顧的綜合防雷設計;區域與整體統籌的總體防雷設計

系統防雷是一項綜合性工程，主要包括外部防雷和內部防雷兩個方面：

按照GB50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》高山臺站建筑物電子信息系統雷電防護等級B級。

一）防直擊雷裝置

我臺站防直擊雷的措施都完善，天線塔、衛星天線均有避雷針保護，屋面避雷帶都有避雷帶。

二）接地裝置

一般情況下工作接地電阻≤4Ω，保護接地電阻≤4Ω，電源重復接地電阻≤4Ω，和防雷接地電阻≤10Ω（二類建筑物）

本方案設計發射臺天線及機房共用一組接地系統，這樣可以有效地防止地電位間的反擊。

高山臺站土壤電阻率均較高，其接地電阻值只有符合保護接地地阻值（要求≤4Ω）就可以。

高山臺站降低接地電阻值有效的方法采用深埋回填田園土

地網采用的材料垂直接地體建議采用Φ16*2500銅包鋼，可以打入比較深。銅包鋼間距5米，如果無法打入整條銅包鋼則間距應為銅包鋼打入深度的2倍。

地網采用的水平接地體采用40*4熱鍍鋅扁鋼。焊點一定要做好防腐處理。

采用以上地網的總長度300-400米基本就可以達到≤4Ω的要求。

地網的形狀也是很重要的，建議圍繞機房建筑物和鐵塔，并沿合理的方向適當延伸2-4路。

機房的接地引入線至少為BV35mm2，至少應從不同的路由引入，這樣可以提高接地線的可靠性和防止接地線路諧振時產生高阻抗。

三）屏蔽等電位連接

屏蔽等電位連接是大家容易忽略的防雷措施。

工作接地、安全接地、防雷接地沒有共用一組地網，或沒有接地，造成各地網電位差，易導致設備被擊穿。

為減少需要防雷的空間內各金屬部件和各系統之間的電位差，即防雷地、電氣接地和工作接地采用共地連接，形成等電位網，防止導線共模干擾產生的電位差以及由此電位差造成的敏感設備損壞或致使誤動作，需要等電位連接。

電源線、信號線等應通過過電壓保護器進行動態等電位連接，各個內層保護區界面處要依次進行局部等電位連接，最后均要接到總等電位連接帶，可靠連通接地。

天饋線的外皮至少應在進入機房的界面等電位接地、金屬管道等在進入室內的界面等電位接地。

為減少靜電給設備及人員帶來的影響及身心傷害，設備接地也是防止和減少靜電危害的有效措施。

在機房內靠近設備分別安裝等電位接地排。將機房內每個機架按照工作接地和保護接地分別用BVR16mm?銅線分別接地，如果機架不是一體式（框架間焊接），或者是噴漆后再安裝則機架四條立柱間應跨接。機架內安裝的終端設備應采用BVR6mm?多股銅線就近接地。

走線架、金屬穿管道、大面積金屬門窗以及其它金屬管線，均應在進入機房的界面做等電位連接。

在實施屏蔽等電位連接的過程中要注意以下的細節

1、稀疏法拉第籠

我機站已行成大范圍的稀疏法拉第籠，利用建筑物的鋼筋混凝土框架的鋼筋網，

機房內設備的機柜要保持屏蔽的完整性，門要接地切要保證平常在閉合狀態。

2、同軸饋線的三點接地

同軸饋線當線路距離較遠時應三點接地，也就是天線端、離塔處、進入機房的界面。

當距離超過30米時應考慮中間增加接地點。

同軸饋線接地點不建議接于鐵塔，更不建議接于屋面避雷帶。

3、要注意到接地的牢固度和截面

接地線要考慮到接地的貫通性，要考慮接地的機械性更要考慮接地的電氣特性也就是大電流特性。具體的實施過程中要刮除接地點的油漆層和鋁合金構件表面的氧化鋁層。

4.對于空線對通信線及室外引入的多余線路確認不會再使用的線路建議移出機房或者整條抽掉，或者要做好接地，否則會對周邊的線路造成二次雷擊，

四）安全間距

機房的線路應強電與弱電分開安裝，最好是分別安裝在不同的鍍鋅線槽內，線槽兩端應分別接地。線槽盡量不要使用噴漆的，這是由于噴漆線槽不會形成法拉第籠，電磁波屏蔽效果不好。

即使是統一類的線路也要將從室外進入的線路再分開屏蔽敷設。

室外引入的線路，或者是雷電感應源線路與其它的線路平行敷設時距離越近其雷電感應風險越大。

消除室外引入的線路，或者是雷電感應源線路對相鄰線路影響的有效方法是將風險源線路與機房內線路盡可能地分開，常用的所有線路均綁扎在一起的做法是不可取的。

另外消除風險源線路對機房內線路線路影響的方法可以為將風險源線路在進入機房的界面后套穿金屬管、或安裝在鍍鋅線槽中將金屬管、金屬線槽兩端可靠接地。

五）浪涌過電壓保護器

1.電源線路保護

10KV電源線路架空引入，經變壓器降壓變為380/220V系統后，經配電房屏送電。低壓電源采用TN-S系統。

電源應在總配電屏及分配電箱安裝合適的浪涌過電壓保護器，且連接浪涌過電壓保護器的電源線、接地線線應盡可能短（≤0.5米），如果由于場地限制則應增加連接線的截面。

電源浪涌過電壓保護器應考慮到特性的匹配，各級之間的距離應大于10米否則應安裝退藕器。退藕器除了要考慮到電氣特性外更要考慮到雷電流的高頻特性，退藕線圈應為空心電感，電感量最好要達到30μH。

低壓配電系統SPD配置

根據現場防雷要求，本方案設計供電系統采取四級防雷保護。

第一級浪涌過電壓保護器采用10/350μS的避雷器，安裝于配電房電源總進線端。要求In≥15KA，Up≤2KV

第二級浪涌過電壓保護器安裝于在分配電箱電源入戶端。要求In≥40KA（8/20us），Up≤1.9KV。

第三級浪涌過電壓保護器安裝于機房的機架內（電源的輸入端）。要求In≥20KA（8/20us），Up≤1.75KV。

第四級排插式浪涌過電壓保護器作為終端設備配置。

對于有引出機房的線路應在出機房的界面安裝浪涌過電壓保護器，比如障礙燈、節日彩燈，抽水機線路等。

2、信號通訊系統保護

數據（信號）通信接口避雷器的配置：根據通信設備的具體情況，主要考慮由室外引入的數據（語音 或視頻信號線路的防雷保護。信號類浪涌保護器主要串接在線路的兩端設備的接口處。

為降低雷電流殘壓以及減少插入損耗，每條天饋線路前端裝天饋避雷器

對外傳輸線路為光纖電纜，只要做好光纜金屬加強筋、金屬擋潮層接地就可以。

饋管主要做好屏蔽層的三點接地就可以。

衛星天線除了做好屏蔽層接地外還需要在機房端終端設備饋線接口安裝合適匹配的浪涌過電壓保護器。

通過以上的保護措施，理論上可以有效地消除雷電對設備的危害，保證安全播出。