高山廣播電視發射臺的防雷電措施探討

文丨任和平

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。

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形成的，當帶電云層和地面或者地面附屬物的距離很低，有沒有異性電荷出現時，就會在地面或者地面附屬物上感應出異性電荷，當兩者電位差達到一定程度時就會形成云層。與地面或者地面附屬物之間的直接放電，形成直接性雷擊。直接雷擊通常可以達到十萬甚至幾十萬A，對地面附屬物形成毀滅性的破壞。由于直接雷能量大，對地面附屬物造成的危害較大，而感應雷作用的范圍不像直擊雷一樣只限于一點，感應雷的破壞范圍面積更大，往往會形成一個破壞面，所以廣播電視臺收到感應雷的概率會更大，有時還會出現同時遭受兩者攻擊的情況，所以廣播電視臺應當做好防雷措施。

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看，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和發射臺地理環境、建筑設施特點、設備分布特點等時機相結合，從科學的角度出發，制定切實可行的防雷方案。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 發射天線塔和建筑物的防雷措施

廣播電視發射臺大多數都是建立在當地的高山上，尤其是在西部多山地區，為了擴大覆蓋面，往往都是建立在最高的山頂上；廣播電視發射塔本身既可成為防雷的避雷塔，同時也可能變成“引雷器”或產生感應雷的導體，因此，切實做好發射塔的防雷措施成為高山廣播電視發射臺防雷的第一關。

（1）在建設發射塔時要按照國家94年頒布的《建筑物防雷設計規范》（GB50057—94）及其它相關標準設計好天線塔避雷針，要充分考慮保護范圍并留有充足的余地；盡量選擇安裝能有效降低雷擊產生二次效應的避雷針。

（2）建設良好的防雷地網；一個良好的防雷地網能有效地分流雷擊時產生的強大電流，較好地保護發射臺的設施、設備不受損壞；由于高山廣播電視發射臺大多缺水，土地干燥，多石，因此導電能力較差，在建設發射塔塔基時，一定要考慮鐵塔接地網形狀、密度、防雷等級、天線塔種類等因素，必要時在塔基回填土中加入中性降阻劑，如食鹽、木炭屑、鐵屑、長效降阻劑等，以降低接地電阻，達到重要發射臺天線塔接地電阻≤5歐姆，一般發射臺≤10歐姆的要求。

（3）當其它建筑物不在天線塔避雷針的保護范圍時，要考慮設計多支（等高或不等高）避雷針保護方案。在一些地形突出的高山發射臺（站），帶雷云層又低時，天線塔避雷針防雷是有限的。可采用設置避雷針和消雷器相結合的方案，并且在房頂女兒墻、房角或利用圍墻、柵欄裝設閉合的避雷帶、均壓網。引流線應視建筑物結構和布局進行設計。一般說，均壓網格不宜大于5M。均壓網、避雷帶應接有多根引流線，在建的房屋可考慮與建筑結構內的鋼筋良好連接。

2.2 電源系統的防雷措施

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。電臺架空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，可以再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

室外引入線是指電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，引線的塑料外皮很容易把感應雷或者感應電壓引入到設備房中，對此，必須應當采取措施進行電氣阻塞。

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。

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再進入設備房前先埋入地下，埋入地下的部分最好在10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。

2.4 室內設施的防雷

（1）設備房內應根據設備的擺放情況用銅線鋪設地網，并通過多個節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。

3 小 結

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，底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，這些在廣播電視臺的防雷工作中都是十分重要的。

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