高山廣電發射機設備防雷電侵襲基本對策

【中圖分類號】TP 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0362-01

雷電是空氣對流層的一種放點現象，雷電易造成人員傷亡、建筑物和電氣等損毀。雷電的危害無孔不入，在整個空間對電子設備的侵襲很難防范，尤其是廣電系統的電氣設備精密，且設備都安裝在山頂，雷電對其侵襲更為突出，應采取切實措施防止雷電的侵襲。

一、電力桿線路的走向與防雷

電力桿線設置的路徑與走向是防雷電侵襲的前提條件，選址要根據地形構造、地貌結構及地勢高低來考慮。因為高山地形與雷云之間產生異性電荷與山的地貌結構、地勢高低、氣溫冷熱及空氣濕度大小都有關系。為此，電力桿線設置方位、路徑的取向，成為防范雷電侵襲的一項重要工作。

電力桿線路的路途遠，距離雷云接觸的異性電荷范圍廣，引入雷電的幾率大，系統設備遭受雷擊的故障最為突出，據統計約占90%以上。為此，在規劃時要尊重現代防雷的原則，必須尊重科學，從實際出發，因地制宜，即重視防雷的原則規范，又要有一定的靈活性，盡可能的選取防避雷電侵襲的地勢方位走向，務使系統設備供電的電力桿線路的走向，符合避雷要求，否則危患無窮，損失嚴重。

例如，我臺無線調頻發射機，電視發射機設立在城區西北邊沿的千丈巖的山頂，海拔380余米，電力供電源變壓器設置在山下城區西北邊沿，電力桿線路沿著這座山的東南坡架空三相四線輸送山頂（有放雷措施），電力干線沿著這座山的凹地布線占總線距三分之二，在距山頂的三分之一線距的電力桿線是設置在山脊凸陡山坡，在這三分之一的線距中，二十多年來經常遭受雷電侵入，致使高壓電力變壓擊毀十余次。究其原因，這座山的供電電力桿線路徑的地形方位，在下午3時后，太陽西下，在沒有陽光后，城區中的熱濕空氣流向這座山的環形山窩內，沿著電力桿線路徑的方位走向，進入喇叭型結構的地貌區域，熱濕空氣流沿著陡凸山坡的山頂方形上升，當雷雨云層來臨時，隨著氣壓的降低，帶雨云層的電荷與電力干線及地面之間產生了異性的電荷，即帶雨雷云與電力桿線及地面之間建立了雷電閃擊性放電的通道，當條件成熟時雷云就產生了閃擊放電，它以電壓波的形式沿著導線兩端流動，在220/380伏的電源線上就出現雷電電峰值浪涌放電電流，可達幾十甚至幾百千安，放電時間為50-100微秒，這種放電導致了電氣設備的嚴重破壞。為防止和避免這種情況的發生，在工程的技術指導上必須堅持兩條：

1、桿路走向應盡量避開高點地勢，山地凹凸地形落雷幾率大于峽谷。

2、桿線應盡量選擇帝鄉構造緩慢上升的平坦緩坡地勢，以防帶雨云層積累起電荷的雷云，達到一定程度時，發生迅猛的放電。

為改變千丈巖電力桿線布局這種易遭雷擊的現實，2002年5月對現有防雷不和規范要求的防雷系統加以整改和調整。

1、對鐵塔下避雷裝置即接閃器（針、帶、網、線）引下線和接地地網進行了整改。

2、供電桿原三相四線電源線改為避雷線使用（原固定不變），頂上平行4線組合連接引入地網，供電電源線改為4*16MM包集束架空絕緣電纜設置在供電桿的避雷線下方。

3、山頂上的頂頭電桿半山抽水機房的電桿與山下變壓器房的電桿分別加裝避雷針和地網。

通過整改和加強措施后，基本上沒有發生雷電強閃擊事故。

二、高壓供電變壓器地址的選址與防雷

變壓器地址的選址是防雷的關鍵。電力高壓變壓器設立在高山上是避雷最有效果的措施。

2003年8月我臺決定建立3000瓦調頻發射機（TF（S）-3000全固態3KW調頻），1000瓦×3臺調頻發射機（寧波廣播電臺的3套節目），由于城區千丈巖機房的經驗教訓，在規劃實施前，對各座高山的地形構造、地貌結構、地勢高低、方位取向及高山頂的高低地勢，構造形狀進行了分析，經過周密調研，確定選擇在海拔556米的五獅山山頂。五獅山的地理位置位于縣內地理位置中心的區域。它的優勢有110KV高壓電源，地形構造和地貌狀態符合防雷條件要求，又有部隊駐防維護管理等方便條件。

規劃確定后在山頂造了一問8平方米的變壓器房和設備機房，它們之間的距離是100米，供電220/380伏，電源4×16MM鎧包集束絕緣電纜經地理進入電源機房，深度達一米，鎧包入戶段金屬外皮與接地裝置相連接，在電纜與變壓器加空連接處，并使電纜兩端金屬外皮與接地裝置一起接地，保證了良好的接地狀態，在機房輸入線上四線都裝置了氧化鋅避雷器，在發射設備上加裝了避雷器，有效地防范了雷電對設備的損害。

由于選址科學合理，有效地防止了雷擊。設備安裝于這樣的位置，即使雷電進入高壓線，但是變壓器的變壓（有高到低變）降低了雷電電壓瞬間浪涌雷電流的上升幅度降低雷電流的強度，加上變壓器的隔離作用，有效地降低了雷電對機器設備的損害，建臺6年來還沒有發生過因雷擊而造成的設備故障。

三、發射機房的防雷設備

發射機房的防雷必須強調科學性，經濟實用和耐久可靠，為此，務必做到引入線，保護線，接地線連接牢固，地網可靠，泄放暢通，把雷電電流安全引入地網。

第一、應切實做好防直接雷保護裝置的工作

一是避雷針裝置在高于發射天線數米，并做到按照標準保護角45度。桅桿與天線之間應有一定距離，一般的做法是避雷針成為天線塔桿的主柱。發射天線裝在避雷針下主桅桿大于1.5米以下設置，避雷針接觸雷電強度大，范圍廣，首先要確保它有良好的電流泄放通道。良好的接地體最好使用銅帶，厚度盡可能厚些，地網內也一樣。如果考慮經濟原因，也可以用扁鋼帶，作為引下線到地網（熱鍍鋅的）。我臺經常使用4×4厘米長度1.2米或1米三角鐵，垂直打入地溝，再用熱鍍鋅扁鐵與三角鐵焊接，方法是魚骨型地溝，地表下挖不出地溝，無優質的土壤結構，深度不夠就從實際出發因地制宜，哪里好挖就向哪個方向施工，靈活運用也可到海邊挖些海泥，充入地溝（實踐證明效果很好）或者購買一些降阻泥充入地網溝。

二是機房地線應予充分考慮。地網在高山上往往難以做到沿著房屋四周封閉，所以對地網組成要靈活考慮，但機房建筑物保護地、鐵塔防雷地、設備工作地三者應做到共同構成完整電氣通路，這樣才能有效地將雷電流泄入大地，即傳導、分流、消雷，且要求鐵塔與建筑物連接（含地下樓頂有困難時也要確保樓頂避雷帶與鐵塔之間多點地網聯通，起碼要引出二條扁鐵帶與機房重復焊接并埋入地下，一直連接到機房接地點）。

第二、機房設備應合理配方

一是機器設備之間的保護地必須等電位連接，用實心銅導線進行連接，保護地線的連接不能使用扁平編織線（細銅絲組成）或多股膠質線（細銅絲）。扁平編織線或多股膠質線，這類線在空氣濕度較大的地區不到兩年就被氧化腐蝕，特別是高山機房，雨季氣候，被云霧籠罩，潮氣濕度更大，更容易被氧化腐蝕。我臺經過20多年的教訓，目前已更換了這類線，使用實心銅芯導線，在雷雨季節來臨時，雷電閃擊而引起的故障下降了許多，且此類線電感較大，不利于泄放雷電浪涌電流，使用時盡可能大于3毫米的實心銅芯線，相同的銅質材料更好。

二是電源配電箱的電源以及各類設備使用的電源引入線必須安裝相關避雷器。最好是使用氧化鋅避雷器，這種避雷器效果好，其特點是動作迅速、流容量大、殘壓低、無續流、安裝簡便等。避雷器的接地線直流接地電阻不得大于4歐姆，否則影響效果。

三是機房各類線的布設要科學。為防感應雷擊破壞效應，不可將機房避雷器接地線與電源供電線，以及各類信號線路混合捆扎。光講美觀不講效果的亂捆扎，一旦發生雷擊，避雷器作用時強大的泄放電流將在瞬間感應臨近線路，從而造成相關設備的損壞。這種情況往往容易忽視，但在防雷工作中要牢記，不可忽視，否則后果不堪設想。

雷電是一種自然現象，對廣電設備具有特殊的敏感性。高山廣電設備多數處于野外環境條件，90%的故障是由雷電引發的，但我們只要以科學的態度遵守防雷的技術原則，只要把防雷工作做細，做扎實，做到全方位防護，層層設防，雷電侵襲是可以做到防患于未然。