老中波發射臺綜合防雷工程改造安裝

吳天懷 楊 富

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七一八臺）

老中波發射臺綜合防雷工程改造安裝

吳天懷 楊 富

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七一八臺）

摘 要：隨著近年來中波臺發射設備及配套設施的更新，老中波臺原有的防雷方式已不適應現有發射設備的防雷要求。為了防止雷電對中波臺發射設備產生的損壞，造成停播等事故，需要根據雷電對中波臺發射設備的侵襲途徑、危害方式，結合中波臺的實際情況，采取多層次、綜合性的防雷措施。從而有效抵御雷電對中波臺發射設備造成的危害，確保中波臺的安全優質播出。

關鍵詞：雷電；老中波臺；防雷改造

老中波臺建臺時間較長，建設之初，都使用電子管發射機。受當時技術和條件限制，防雷標準低。基本上是以發射天線通過其底部放電球方式防雷。隨著近年來全固態數字發射機運用的普及，原有的防雷方式已不適應現有發射設備的更新換代。以貴州省新聞出版廣電局七一八臺為例，建臺至今已四十多年。臺址位于黔西南州興義市郊，海拔高1034 m，地域空曠，屬多雷區。近年來，對原天線饋線進行了更換，饋線由六線式矩形饋線更換為50 Ω同軸電纜并埋入地下。天線調配網絡已由原來單頻單塔改為雙頻共塔調配方式，發射機由原來電子管發射機更新為全固態數字發射機，增加了一個發射頻率，相應也增加了發射機數量。但防雷設施未得到改善，已不適應現有設備的防雷要求。遇到雷雨季節，常拉閘停播或有設備部分受到損壞，曾造成一次性損壞五面衛星接收器高頻頭的情況。由于原有防雷措施比較單一，且嚴重老化。現使用的衛星接收器，信號源系統、供電系統、發射機及發射機房都未有很好的防雷措施，因此，必須結合雷電的危害方式和該臺的實際情況，采取有效的防雷措施。

1 雷電的危害方式

1.1 直擊雷

直接雷是指雷電直接擊到物體上，其特點是能量大。直擊雷發生時雷電流具有強大的熱效應、沖擊波、動力效應等破壞作用。建筑物、架空電力線及信號傳輸線都有可能遭受雷擊。電力線發生直接雷擊時，容易產生火花放電，導致系統短路引起火災。當電力線遭受雷擊時，雷電流沿電力線進入機房，與其相連的中繼線路板會發生損壞，導致中繼線焦化，線對之間發生短路，致使傳輸中斷。接閃器本身不怕雷擊，它與其下面的引下線，接地系統共同構成建筑物的外部防護體系或稱直擊雷防護體系。

1.2 電磁感應

電磁感應是由于雷電流迅速變化在其周圍產生瞬變的強電磁場，使附近導體上感應出很高的電動勢。依據電磁感應原理，在雷電入地瞬間，距雷擊中心1.5～2 km范圍都可能產生危險的過壓。當建筑物附近發生雷擊或按閃器接閃時建筑物及內部的設備都處在這個危險的電磁環境中。依據電磁感應原理，如果瞬變磁場中的導體是一個開環，則會產生感生電壓；如果是一個閉合回路則要產生感生電流，閉合回路的面積越大，則通過磁通量越多，產生的感生電流也越強。

1.3 過壓電流引入

雷擊電力線路或線路附近發生雷擊產生的瞬變電磁場在電力線路上形成高壓，以及雷電的下行先導在線路上產生的靜電感應均有可能沿供電線路進入設備而使設備損壞。

感應過壓同樣可以沿信號傳輸線引入，與電力線相比沿傳輸線引入的過壓能量通常相對小一些，這是因為在電磁耦合中較多的能量耦合到電力線上。而在傳輸線孤立架設，沒有其他線路與其分擔時，大部分雷電能量同樣會耦合其上，這就是為什么有時一根電話線引入的雷擊能致人于死地。

1.4 地電位反擊

地電位反擊是雷電入地的瞬間，由于各系統接地裝置間電位不同而產生的電位差，沿接地線到達設備的外殼、電力線的中繼線、直流地的基準零電位點瞬間抬高數千伏直至數萬伏，危及人身和設備安全。造成這些后果的直接原因是要求分開接地的條件不具備，卻仍然采取分地措施。

2 改造前的防雷概況

該臺改造前防雷主要是以發射天線通過其底部放電球連接地網泄防雷電，放電球接地端實測電阻為2.1 Ω，地網有部分受損。發射機房緊臨辦公大樓，辦公大樓、機房有建筑防雷地；發射設備只有工作接地，且時間長，已老化；無室內地網和室外地網。天線調配網絡已改為雙頻共塔方式，有防雷措施，天線饋線已改為50 Ω同軸電纜并埋入地下，信號源系統和供配電系統均無防雷措施。

3 綜合防雷改造安裝

根據雷電的危害方式和該臺實際情況，采取了以下防雷措施。

3.1 在機房外建室外地網和機房室內地網

地網是提供雷電泄放的重要通道，一個良好的接地網是非常重要的，它是防雷的基礎。

3.1.1 建設室外地網。在室外地網建設中，采用傳統與新技術、新產品相結合，采用近年在各個領域廣泛應用的新技術產品長效高導活性離子接地極作為垂直接地體。離子接地極具有占地面積小、施工難度低、降阻效果持久穩定、耐腐蝕和使用壽命長等特點。

根據實際情況，在機房樓四周開挖地溝，地溝深度不小于0.8 m，并將其延伸到機房大樓前土壤較好的地方，用50×5 mm的熱鍍鋅扁鋼作為水平接地體，用50×50×5 mm熱鍍鋅角鋼、離子按接地極作為垂直接地體。采用多套離子接地極與水平接地極連接后構成一個環形網，并從兩個方向引入機房。垂直接地體坑內填入高山降阻劑并回填土壤；所有水平接地體扁鋼用高山降阻劑包裹后再回填土壤。

3.1.2 建設機房室內地網。圍繞機房室內四周用40×4 mm熱鍍鋅扁鐵，做

一個環形接地網。然后分兩個方向和新建室外地網連接。用30×3 mm紫銅排與室內地網連接，并延伸至地溝、信號源及發射機控制系統，構成環形接地排，以方便所有設備就近接地。

3.1.3 高頻接地。高頻接地采用1500×600×5 mm紫銅板水平埋入坑內，用降阻劑和土壤回填，200×0.5 mm銅帶引出，并將發射機高頻末端機箱槽路附近接地端，用專用接地引線與引出銅帶連接，以減少發射機之間的相互干擾。

3.1.4 發射天線防雷接地改造。鑒于該臺發射天線地網有部分受損，防雷接地老化，放電球使用時間長，表面有凹凸不平痕跡，需要進行改造。在鐵塔附近用離子接地極作為垂直接地體，50×50×5 mm熱鍍鋅扁鋼作水平接地體構成環形網，從兩個方向接入天線放電球接地端，以降低發射天線接地電阻，增大泄流能力。更換放電球并調整好間隙。

3.2 防直擊雷措施

3.2.1 根據該臺所處地形特點及建筑物情況，必須考慮直擊雷的各種隱患，如直擊雷、側擊雷、滾雷等因素。因此在辦公大樓屋頂加裝提前放電避雷針，避雷針安裝于鍍鋅金屬管上并通過引下線從兩個方向接入室外地網。

3.2.2 在發射機房屋面安裝防雷網格，從四個方向與原建筑防雷地連接后接入室外地網，各連接處均用焊接方式并做好防腐處理。

3.3 防感應雷措施

3.3.1 在高壓變壓器低壓側總配電柜低壓輸入端并聯安裝一套德國DEHN公司生產的電源復合防雷器（CSP100）作為電源系統一級防雷。

3.3.2 在機房兩臺穩壓器380 V輸入端分別安裝一套德國DEHN公司生產的電源防雷器（DGT-385）作為電源系統二級防雷。

3.3.3 在機房發射機和播控設備的電源輸入端分別安裝一套德國DEHN公司生產的交流電源防雷器（DGT-275），作為電源系統的三級防雷。

3.3.4 信號源系統防雷。在衛星接收機高頻輸入端和高頻頭輸出端分別安裝一套75 Ω同軸信號避雷器。

在音頻阻抗變換器輸入端、音頻切換器輸入端、音頻處理器輸入端和發射機音頻輸入端，分別安裝音視頻避雷器。所有避雷器均用35 mm2銅線就近接入地網。

3.4 系統等位地網。將新建的機房室內地網、室外地網、鐵塔地網、辦公樓和機房建筑地、屋頂水塔金屬支架、衛星接收器金屬支架、各類金屬線纜、金屬管件、構件等接入室外新建環形地網。特別將機房屋面防雷網格從四個方向接入室外地網，各網間的連接點不得少于二處，構成臺內等電位地網，各連接點均用焊接方式并做好防腐處理。接地系統采用聯合等電位連接后，其接地電阻設計值為≤1 Ω。該臺改造后實測為0.75 Ω，一年后檢測為0.5 Ω，達到設計要求。

4 結語

老中波發射臺的防雷改造是個系統工程，包括天線、調配網絡、傳輸饋線、機房及發射系統、信號源及播控系統、電源系統、接地與均壓等部分。因此，除了使用好的防雷器件、材料，還要有好的施工質量、合理布局、多級防雷、綜合防范等措施，才能保證中波發射臺的安全播出。