發(fā)射臺防雷措施淺析

□袁卓賓　楊勇

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發(fā)射臺防雷措施淺析

□袁卓賓楊勇

在信息爆炸的時代，無線廣播電視關(guān)乎當?shù)鼐用竦娜粘Ｉa(chǎn)生活以及與外界的交流。而信號發(fā)射是無線廣播電視流程當中不可缺少的組成部分，廣播電視發(fā)射臺是否能夠正常運轉(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)射信號的需要和自身結(jié)構(gòu)的特殊性，廣播電視發(fā)射臺極易成為因雷電襲擊而受到較大危害的場所。本文以葫蘆島廣播電視臺首山發(fā)射臺防雷綜合改造工程為例，提出適合同類場所的綜合防雷保護措施，為雷害事故頻發(fā)的廣播電視發(fā)射臺提供一定的借鑒。

一、雷擊災害的特點及防雷應對方法

雷擊多發(fā)生在雨季，包括電性質(zhì)、熱性質(zhì)和機械性質(zhì)的破壞，可通過直擊雷、球形雷、雷電感應、雷電侵入波四種形態(tài)對發(fā)射臺造成損害。因此做好雷電防護工作，就要以雷電泄放和均衡為核心，形成一個系統(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大地泄放，盡可能多、盡可能遠地將多余能量在引入機房之前泄放入地；同時按照所設(shè)立的防雷保護區(qū)分層次對雷電能量進行削弱。在現(xiàn)代雷電防護技術(shù)中，防雷區(qū)的設(shè)置具有重要意義，可以指導我們進行屏蔽、接地、等電位連接等技術(shù)措施的進行實施。

（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)本身所有金屬導電體的電位在瞬態(tài)現(xiàn)象時保持基本相等，這實質(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線和等電位連接器（防雷器）組成一個電位補償系統(tǒng)，在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時間里，這個電位補償系統(tǒng)可以迅速地在被保護系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)所有導電部件之間建立起一個等電位，這些導電部件也包括有源導線。通過這個完備的電位補償系統(tǒng)，可以在極短時間內(nèi)形成一個等電位區(qū)域，這個區(qū)域相對于遠處可能存在數(shù)千伏的電位差。重要的是在需要保護的系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)部，所有導電部件之間不存在顯著的電位差。

（三）雷電防護措施

在實際工作中，雷電防護系統(tǒng)包括外部防護、過渡防護、內(nèi)部防護三大部分，各部分都有其重要作用，無可替代。其中，外部防護由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放；過渡防護由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應；內(nèi)部防護由均壓等電位連接、過電壓保護組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。而對應三大防護部分的設(shè)施設(shè)備分別為發(fā)射塔、發(fā)射機房、接地系統(tǒng)，因此葫蘆島廣播電視臺首山發(fā)射臺防雷綜合改造，主要就是這三大設(shè)施設(shè)備的綜合改造。

二、葫蘆島廣播電視臺首山發(fā)射臺情況簡介

葫蘆島廣播電視臺首山發(fā)射臺位于海拔329米的首山半山腰上，設(shè)有高86米的發(fā)射塔1座，承擔著中央人民廣播電臺中國之聲、葫蘆島廣播電視臺新聞綜合廣播、交通文藝廣播3個頻率的轉(zhuǎn)播、發(fā)射任務(wù)。首山發(fā)射臺發(fā)射塔原有愛牢避雷系統(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，已經(jīng)發(fā)生多起因為遭受雷擊造成信號中斷、設(shè)備受損等情況，造成直接經(jīng)濟損失累計數(shù)十萬元，到了必須進行防雷措施改造的地步。

三、實施防雷措施綜合改造，徹底解決雷害安全隱患

針對雷害產(chǎn)生的特點及危害程度，雷電防護的應對措施，葫蘆島廣播電視臺在首山發(fā)射臺的防雷綜合改造工程實施中，首先進行了發(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，直接與地網(wǎng)相連。

（二）發(fā)射機房避雷改造

根據(jù)統(tǒng)計資料表明，70%-80%的感應雷和雷電入侵波來自于電力傳輸線。因此，電源系統(tǒng)的防雷應采取“多重保護，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行有重點、有層次的保護，以防范從直擊雷到工業(yè)浪涌保護器的各級過電壓的侵襲。

實際改造工作中，筆者所在的改造工作小組在首山發(fā)射臺一樓交流變電箱中，安裝100KA的型號為LTSPD15KA/4(10/380)避雷器一臺作為一級防護；在二樓交流變電箱刀閘處安裝80KA型號為LTSPD80KA/4避雷器一臺作為二級防護；在機柜每個空開上安裝40KA型號為LTSPD40KA/4避雷器一臺作為三級防護。

機房增設(shè)均壓環(huán)及等電位端子排設(shè)施。機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柜及其他設(shè)備接地，避免一切靜電對設(shè)備產(chǎn)生影響。

（三）新增信號源防雷器

為了保護所有的機器設(shè)備，改造工作小組在信號源方面對所有的發(fā)射機都安裝了型號為LTP-C-FL10的避雷器；對監(jiān)控系統(tǒng)所有攝像頭安裝了型號為LTP-C-BNC的避雷器；在微波接收設(shè)備上安裝了型號為LTP-C-N(2.4G)的避雷器；同時，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)的正常運轉(zhuǎn)提供了堅實基礎(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，一點接地法”的接地原則，改造工作小組根據(jù)國家有關(guān)規(guī)范要求，地網(wǎng)間采用40×4鍍鋅扁鋼進行連接，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，還可以使雷電流以及電源發(fā)生故障時產(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)的導電作用，而且使用壽命長，在不同的季節(jié)及長時間內(nèi)均能保持穩(wěn)定的阻值。

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，出于節(jié)省場內(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)電機房后身，挖掘一條總長為20m、寬為0.6m、深為0.8m的地溝，在溝中每隔4米安裝一根長2m、直徑5cm的銅柱作為垂直地極，添加降阻劑后夯實；同時，在地溝內(nèi)每隔5米再挖0.8m深、0.4m寬的兩個坑，安裝低電阻模塊，添加降阻劑后分層夯實。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：

通過一系列工程改造，首山發(fā)射臺擁有了較為完備的雷電防護綜合系統(tǒng)，并在當年的雷雨季節(jié)中經(jīng)受住了嚴峻考驗，機器設(shè)備運行正常，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收規(guī)范》GB50169-92

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

5.《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》GB50174-2008

（作者單位：葫蘆島廣播電視臺）