無線廣播電視發射臺的防雷問題研究

張開誠

【摘要】由于地球自轉產生負電荷，在地球上空形成了帶正電荷的電離層，這又導致了地球上空大氣電場的形成。這種大氣電場在晴朗的天氣下地面附近的電壓約為120V/m。在雷雨天氣，雷暴云形成時云層底部因為受到地面的影響形成正電荷，這時云層電場和晴天時正好相反。當云層、云層之間、云層和空氣之間的磁力強度超過空氣擊穿值時就會產生放電現象，也就是閃電云的形成。當云和大地以及地上附屬物間的磁力強度超過空氣擊穿值的時候，就會產生云和地面之間的擊穿放電，也就是落地雷的形成。

【關鍵詞】發射臺 廣播電視 防雷措施

在雷雨天，雷暴云中強烈的上升氣流和不同形態的水形成帶電粒子，通過擴散作用、粒子俘獲作用、粒子間的碰撞分離等過程產生粒子間的碰撞和分離，使得不同尺度的粒子攜帶上不同性質的電荷，這種電荷又在重力作用和氣流作用下產生分離，形成帶有正負不同極性的電荷區，當云中的電場達到100kV/m以上的時候，有可見性的閃電就會發生，而這種閃電因為電壓大，極其容易破壞地面上的高層建筑，發射臺的發射塔一般都比較高，并且帶有磁場，更容易在雨天受到雷擊，所以如何防止廣播電視發射臺設備被雷擊，就成為我們今天研究的課題。

1雷電的種類和危害

眾所周知，雷電是一種攜帶有巨大能量的自然現象，云層形成的過程中，在大氣電場以及溫差起電等效應下，正負電荷在云層中的不同部位堆積。當到一定程度時，云與云之間、云和地之間就會發生放電現象。面對這種龐大的能源，人們不僅至今還無法有效利用，反而會經常遭受雷電的損害。雷電主要分為直擊雷和感應雷。直擊雷是帶電云層和大地之間放電形成的。在形成雷云的過程中，某些云積累起正電荷，隨著電荷的積累，電位逐漸升高；另一些云層則帶負電荷。當帶不同電荷的雷云接近到一定程度時，發生迅猛的放電，出現耀眼的閃光。當雷云很低，周圍又沒有異性電荷的雷云出現時，就會在地面或地面建筑物上感應出異性電荷，形成帶電云層向地面或地面建筑物放電，放電電流可以達到十萬甚至幾十萬安，放電時間為50～100us。這種放電就是直擊雷。由于直接雷能量大，對地面建筑物造成的危害很大。而感應雷作用的范圍不像直擊雷只限于一點，感應雷的破壞范圍面積更大，往往會形成一個破壞面，廣播電視發射臺設備受到感應雷破壞的概率會更大，有時還會出現同時遭受兩者攻擊的情況，所以廣播電視發射臺（站）更應當做好防雷避雷措施。

2廣播電視發射臺的防雷措施

要做好防雷工作必須要增強防雷意識，把防雷保護當做一項重要的系統工程來做。在設防中應采取全方位、多層次的綜合治理措施，應當將國家和行業防雷技術標準與發射臺的地理環境特點、建筑設施特點、設備分布特點等相結合，從科學的角度出發，制定切實可行的防雷方案和措施。大量實踐證明，做好防雷工作應當從下面四個方面入手：

2.1發射天線和接收天線的防雷

發射天線防雷的一般方法是在鐵塔上端安裝避雷針。它是防止直接雷擊和靜電感應雷擊的有效措施。當遇直接雷擊時，它能安全地把雷電流導入大地。當雷云臨近發射天線時，它能把感應的靜電電荷引起的尖端放電和雷電中和。接收天線的防雷，在接收天線的豎桿上安裝避雷針。避雷針的高度應能滿足對天線設施的保護。避雷針高于天線頂端的長度應大于天線最大尺寸，避雷針與天線之間的最小水平間距大于3米。避雷針和豎桿的接地與防雷接地系統連接。天線饋線還要安裝天線避雷器或快速放電裝置。天線塔的防雷是發射臺防雷的第一關，因為它是室外的高建筑，塔體又多為金屬材料。

2.2供電系統的防雷

廣播電視發射臺的大量雷擊是由供電系統引入的，尤其是感應雷產生峰值很高的電壓對電設備的破壞比較常見。所以在實踐中應當對供電系統采用分層設防的方案進行防雷。架空的高壓線應當安裝架空避雷線，避雷線長度應該在300-500米之間，避雷線上的每一根電桿都應當有接地裝置，在終端電線桿還應當裝上避雷針。如果已經建設好的線路進行避雷線的安裝比較困難，可以在高壓電力線終端桿和終端桿的第一、第三或者第二第四根電線桿上增設一組避雷器，同時在第三或者第四根電線桿上增設高壓保險絲，這樣一來，架空高壓線引入的感應雷就會有較好的排放。

2.3室外引入線的防雷

室外引入線是指發射臺內各種發射設施的饋線、吊饋管鋼絞線以及一系列的固定架和鐵塔過橋線、塔燈電源線、各類管道、各種視頻音頻傳輸線、通信線等等。在雷電天氣，這些引線很容易把感應雷或者感應電壓引入到設備房中，對此，必須采取措施進行電氣阻塞。

（1）應當保證饋線兩端接地良好，饋線在接入到設備房之前外皮應當和地網進行就近連接，設備吊饋管鋼絞線、過橋線、固定架應當保持一定的距離并且之間進行接地。

（2）設備中的各種引線應當使用屏蔽電纜，在絞線進入設備房之前，其屏蔽層應當就近和地網進行連接，在條件允許時或者引線較長時可以在進入設備房前先埋入地下，埋入地下的部分最好在30米以上。如果沒有屏蔽電纜，可以將引線穿入鐵管，再按照上述辦法埋入地下。引入到設備房的電纜如果有不使用的纜線，可以進行兩端接地。

3室內設施的防雷

（1）設備房內應根據設備的擺放情況用銅皮帶或銅線鋪設地網，并通過多個接點和室外的地網連接，使其形成一個等電位環境。

（2）機房內屏蔽接地、電源接地、機器外殼接地、過壓保護接地、工作線接地等應當統一，就近和設備房地網進行連接。另外設備房的鋁合金門窗、暖氣管、水管、過線架等各種導體接地就近和母線進行接地或者連接地網。

4結語

總之，想要實現良好的防雷效果，接地的質量是十分重要的，各種接地線和地網之間必須有比較可靠的電氣進行連接，地線或者地網的焊接點應當進行專門的防銹處理，在巖石比較多的地方安裝接地線可以用鹽、鐵屑、木炭等進行填埋處理，當然條件允許的也可以用DDT導電混凝土等新興的導電材料，以達到降低接地電阻的目的，這些在廣播電視發射臺的防雷工作中都是十分重要的。