發(fā)射臺(tái)防雷措施淺析

□袁卓賓　楊勇

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發(fā)射臺(tái)防雷措施淺析

□袁卓賓楊勇

在信息爆炸的時(shí)代，無(wú)線廣播電視關(guān)乎當(dāng)?shù)鼐用竦娜粘Ｉa(chǎn)生活以及與外界的交流。而信號(hào)發(fā)射是無(wú)線廣播電視流程當(dāng)中不可缺少的組成部分，廣播電視發(fā)射臺(tái)是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)直接影響廣播電視節(jié)目能否安全、優(yōu)質(zhì)播出。由于接收、發(fā)射信號(hào)的需要和自身結(jié)構(gòu)的特殊性，廣播電視發(fā)射臺(tái)極易成為因雷電襲擊而受到較大危害的場(chǎng)所。本文以葫蘆島廣播電視臺(tái)首山發(fā)射臺(tái)防雷綜合改造工程為例，提出適合同類場(chǎng)所的綜合防雷保護(hù)措施，為雷害事故頻發(fā)的廣播電視發(fā)射臺(tái)提供一定的借鑒。

一、雷擊災(zāi)害的特點(diǎn)及防雷應(yīng)對(duì)方法

雷擊多發(fā)生在雨季，包括電性質(zhì)、熱性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)的破壞，可通過(guò)直擊雷、球形雷、雷電感應(yīng)、雷電侵入波四種形態(tài)對(duì)發(fā)射臺(tái)造成損害。因此做好雷電防護(hù)工作，就要以雷電泄放和均衡為核心，形成一個(gè)系統(tǒng)工程。

（一）雷電泄放

泄放就是將雷電與雷電電磁脈沖的能量以層次性為原則通過(guò)大地泄放，盡可能多、盡可能遠(yuǎn)地將多余能量在引入機(jī)房之前泄放入地；同時(shí)按照所設(shè)立的防雷保護(hù)區(qū)分層次對(duì)雷電能量進(jìn)行削弱。在現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)中，防雷區(qū)的設(shè)置具有重要意義，可以指導(dǎo)我們進(jìn)行屏蔽、接地、等電位連接等技術(shù)措施的進(jìn)行實(shí)施。

（二）均衡電流

均衡就是保持發(fā)射設(shè)備各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時(shí)保持基本相等，這實(shí)質(zhì)是基于均壓等電位連接的。由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線和等電位連接器（防雷器）組成一個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)，在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時(shí)間里，這個(gè)電位補(bǔ)償系統(tǒng)可以迅速地在被保護(hù)系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)所有導(dǎo)電部件之間建立起一個(gè)等電位，這些導(dǎo)電部件也包括有源導(dǎo)線。通過(guò)這個(gè)完備的電位補(bǔ)償系統(tǒng)，可以在極短時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)等電位區(qū)域，這個(gè)區(qū)域相對(duì)于遠(yuǎn)處可能存在數(shù)千伏的電位差。重要的是在需要保護(hù)的系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)部，所有導(dǎo)電部件之間不存在顯著的電位差。

（三）雷電防護(hù)措施

在實(shí)際工作中，雷電防護(hù)系統(tǒng)包括外部防護(hù)、過(guò)渡防護(hù)、內(nèi)部防護(hù)三大部分，各部分都有其重要作用，無(wú)可替代。其中，外部防護(hù)由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導(dǎo)入地下泄放；過(guò)渡防護(hù)由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過(guò)各入侵通道引入的感應(yīng)；內(nèi)部防護(hù)由均壓等電位連接、過(guò)電壓保護(hù)組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過(guò)電壓幅值。而對(duì)應(yīng)三大防護(hù)部分的設(shè)施設(shè)備分別為發(fā)射塔、發(fā)射機(jī)房、接地系統(tǒng)，因此葫蘆島廣播電視臺(tái)首山發(fā)射臺(tái)防雷綜合改造，主要就是這三大設(shè)施設(shè)備的綜合改造。

二、葫蘆島廣播電視臺(tái)首山發(fā)射臺(tái)情況簡(jiǎn)介

葫蘆島廣播電視臺(tái)首山發(fā)射臺(tái)位于海拔329米的首山半山腰上，設(shè)有高86米的發(fā)射塔1座，承擔(dān)著中央人民廣播電臺(tái)中國(guó)之聲、葫蘆島廣播電視臺(tái)新聞綜合廣播、交通文藝廣播3個(gè)頻率的轉(zhuǎn)播、發(fā)射任務(wù)。首山發(fā)射臺(tái)發(fā)射塔原有愛(ài)牢避雷系統(tǒng)一套，由于年久失修，存在腐蝕、斷裂現(xiàn)象，避雷針也有部分脫落。近年來(lái)，已經(jīng)發(fā)生多起因?yàn)樵馐芾讚粼斐尚盘?hào)中斷、設(shè)備受損等情況，造成直接經(jīng)濟(jì)損失累計(jì)數(shù)十萬(wàn)元，到了必須進(jìn)行防雷措施改造的地步。

三、實(shí)施防雷措施綜合改造，徹底解決雷害安全隱患

針對(duì)雷害產(chǎn)生的特點(diǎn)及危害程度，雷電防護(hù)的應(yīng)對(duì)措施，葫蘆島廣播電視臺(tái)在首山發(fā)射臺(tái)的防雷綜合改造工程實(shí)施中，首先進(jìn)行了發(fā)射塔的避雷改造。

（一）發(fā)射塔避雷改造

首先拆除原發(fā)射塔的愛(ài)牢避雷針，更換為由接閃器、球體、阻抗單元、底座等組成的ZGU-Ⅲ-3A2(TY)型優(yōu)化避雷針一套。在避雷針底部采用95m?電纜做引下線，并在腳塔支架上每2米做牢固點(diǎn)，直接與地網(wǎng)相連。

（二）發(fā)射機(jī)房避雷改造

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，70%-80%的感應(yīng)雷和雷電入侵波來(lái)自于電力傳輸線。因此，電源系統(tǒng)的防雷應(yīng)采取“多重保護(hù)，層層設(shè)防”的原則，根據(jù)設(shè)備的重要程度和地理位置進(jìn)行有重點(diǎn)、有層次的保護(hù)，以防范從直擊雷到工業(yè)浪涌保護(hù)器的各級(jí)過(guò)電壓的侵襲。

實(shí)際改造工作中，筆者所在的改造工作小組在首山發(fā)射臺(tái)一樓交流變電箱中，安裝100KA的型號(hào)為L(zhǎng)TSPD15KA/4(10/380)避雷器一臺(tái)作為一級(jí)防護(hù)；在二樓交流變電箱刀閘處安裝80KA型號(hào)為L(zhǎng)TSPD80KA/4避雷器一臺(tái)作為二級(jí)防護(hù)；在機(jī)柜每個(gè)空開上安裝40KA型號(hào)為L(zhǎng)TSPD40KA/4避雷器一臺(tái)作為三級(jí)防護(hù)。

機(jī)房增設(shè)均壓環(huán)及等電位端子排設(shè)施。機(jī)房四周以絕緣棒做支架，鋪設(shè)采用30cm×30mm銅排制作的均壓環(huán)。這樣的設(shè)置可以更好地就近連接機(jī)柜及其他設(shè)備接地，避免一切靜電對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響。

（三）新增信號(hào)源防雷器

為了保護(hù)所有的機(jī)器設(shè)備，改造工作小組在信號(hào)源方面對(duì)所有的發(fā)射機(jī)都安裝了型號(hào)為L(zhǎng)TP-C-FL10的避雷器；對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)所有攝像頭安裝了型號(hào)為L(zhǎng)TP-C-BNC的避雷器；在微波接收設(shè)備上安裝了型號(hào)為L(zhǎng)TP-C-N(2.4G)的避雷器；同時(shí)，為INTERNET網(wǎng)線安裝了隔離裝置。這些避雷設(shè)施的增設(shè)為雷雨季節(jié)發(fā)射系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（四）接地系統(tǒng)

防雷離不開接地。良好的接地系統(tǒng)是設(shè)備正常工作的保證，同時(shí)又是做好防雷工作的基礎(chǔ)。按照“共地不共線，分類接地線，不串不共用，一點(diǎn)接地法”的接地原則，改造工作小組根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)范要求，地網(wǎng)間采用40×4鍍鋅扁鋼進(jìn)行連接，組成聯(lián)合地網(wǎng)，接地電阻為系統(tǒng)要求的最小值。此接地系統(tǒng)的設(shè)置，在避免了接地線布局不合理、產(chǎn)生干擾雜波的同時(shí)，還可以使雷電流以及電源發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的大電流盡快入地。

在地網(wǎng)的接地極選用方面，改造工作小組采用了非金屬接地模塊。該模塊具有吸濕、保濕性、抗腐蝕、無(wú)污染，能增大接地體本身的散流面積，減少接地體土壤層間的接觸電阻，能充分發(fā)揮電解質(zhì)的導(dǎo)電作用，而且使用壽命長(zhǎng)，在不同的季節(jié)及長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)均能保持穩(wěn)定的阻值。

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，出于節(jié)省場(chǎng)內(nèi)作業(yè)面積的考慮，改造工作小組采用了水平接地極、垂直接地極、低電阻接地模塊和添加降阻劑等方法，并在接地系統(tǒng)中采用直線型的施工工藝。

具體操作為：在發(fā)電機(jī)房后身，挖掘一條總長(zhǎng)為20m、寬為0.6m、深為0.8m的地溝，在溝中每隔4米安裝一根長(zhǎng)2m、直徑5cm的銅柱作為垂直地極，添加降阻劑后夯實(shí)；同時(shí)，在地溝內(nèi)每隔5米再挖0.8m深、0.4m寬的兩個(gè)坑，安裝低電阻模塊，添加降阻劑后分層夯實(shí)。垂直接地體和低電阻接地模塊以及相互間并行連接，再用4mm×40mm鍍鋅扁鋼將該垂直地極和低電阻接地模塊焊接，在焊接處做防腐處理，與原有接地相連接。

接地示意圖如下：

通過(guò)一系列工程改造，首山發(fā)射臺(tái)擁有了較為完備的雷電防護(hù)綜合系統(tǒng)，并在當(dāng)年的雷雨季節(jié)中經(jīng)受住了嚴(yán)峻考驗(yàn)，機(jī)器設(shè)備運(yùn)行正常，保證了廣播電視節(jié)目的安全、優(yōu)質(zhì)播出。

參考資料：

1.《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94

2.《建筑物電子信息防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2009

3.《電器裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50169-92

4.《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》GBT21431-2008

5.《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-2008

（作者單位：葫蘆島廣播電視臺(tái)）