高山發射臺接地及防雷措施管理

叢洪滋

（威海市文登區廣播電視臺，山東威海 264400）

高山發射臺接地及防雷措施管理

叢洪滋

（威海市文登區廣播電視臺，山東威海 264400）

從雷電的形成機理、危害形式、入侵途徑及防雷保護措施等入手，針對高山臺站的實際試驗情況，分析發射站在防雷保護措施上存在的問題和不足，進行有針對性地改造和完善。

廣播電視；高山發射臺；接地；防雷

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.09

0 引言

要使廣播電視發射臺接地達到要求，應對站址所在地的水文和地質狀況進行有效分析，對附近土壤電阻率等進行研究，以選取合適的地點，使各種消極因素降到最低。通過對接地網的形式進行有效的選擇，使接地極具有最合適的位置及長度，使降阻措施做到最好。在設計供電系統時，要充分考慮高山臺的實際，應以減少雷擊作為設計的重要內容，防止雷電事故頻發，使發射臺有一個安全的運行環境。

1 接地電阻偏高的原因分析

高山無線發射臺為了達到最優的發射效果，往往選址在當地海拔最高的山頂位置。由于設備自身的原因（如高達約100 m的發射塔，以及發射臺內的高壓輸電線路和各種電子設備），使高山發射臺往往成為及易受雷擊的對象。特別是東部沿海臺站，春季氣候干燥，土地缺水導致地阻升高。夏季氣候多變，常常發生極端天氣現象，雷雨天極多，在這種情況下應該充分考慮發射塔接地的問題。由于土坡等地帶有著特別高的電阻率等，使接地問題有難以預料的困難。通過對高山地帶的廣播電視發射臺建設中的接地電阻問題進行分析，找到接地電阻偏離的原因及問題。

1.1 設計施工不合理

由于高山臺往往建于山頂，地貌環境復雜，巖石及土壤結構富于變化，而使高山臺的地阻值達不到設計要求。同時在設計的過程中，很多時候由于地形與地勢的原因，設計要求的接地降阻措施并不能完全實現。所以，很多時候現場的實際結果與設計結果會相差甚遠。

1.2 降阻方法使用不當

（1）使用外延接地。為使接地電阻降至最低，通過外延接地以便在范圍上能夠加大接地范圍，并且可以將接地裝置引入山下，使地阻能夠有效地下降。但是高山臺在接地的過程中，主要是為了能夠更好地避免雷擊，所以其在設計的過程中應該對于沖擊接地電阻進行大幅度降低，而外延接地裝置本身的電感作用非常強烈，所以在沖抵接地時效果并不好，最終會導致防雷失敗。

（2）采用深井式接地極。在對于工頻接地電阻進行降低的方面，深井式接地極的效果立竿見影，但深井式接地極適應性差，因為雷電的電流類型是幾千赫茲高頻電流，其趨膚效應非常強烈，所以一般雷電流都會聚集在大地表面，而非進入到深層土壤中。所以在對于廣播電視發射臺進行雷電預防的過程中，深井式接地極并沒有非常好的防雷效果。

（3）采用在泥土中灑水、混合木炭、食鹽或化學降阻劑來進行降阻，但是這類混合物會隨著雨水和風吹而逐漸減少，所以隨著時間的推移，土壤中的各種物質變化會使各自作用減退甚至消失，并且對于埋在泥土中的接地體還會有腐蝕的作用，最終導致地阻值的升高。

（4）高壓輸電線不合理。高山臺輸電線由于線路架設在山區，海拔高度差別大、地勢地形復雜、晝夜溫差大等惡劣環境的影響，一旦線路絕緣達不到合理要求，就會使線路及設備遭受雷擊，如果不能將雷電流很好的導入大地，就會造成設備的損壞。

1.3 運行維護方面

山區的巖石會隨著風化及雨水的沖刷逐漸變得破碎，最終形成土壤。而風化后的土壤會隨著雨水的浸泡逐漸變為酸性，這種酸性會慢慢地腐蝕埋在泥土中的接地體。一般情況下，在接地引下線與水平接地體相連的部位會非常容易被腐蝕，從而使得電位差有差異，形成化學腐蝕，甚至會因為腐蝕而發生斷裂，設備也會出現“失地”的情況。如果接地體并沒有埋到一定的深度，或者在回填的過程中使用砂石之類，就會使土壤中有著過高的含氧量，使接地體發生更為嚴重的腐蝕現象。同時，因為土壤和接地體接觸而產生較大的電阻，所以接地體的焊接處非常容易發生斷裂，最終會造成接地電阻過大或接地失敗。

2 高山臺防雷的幾種有效措施

2.1 合理設計接地系統

利用法拉第籠結構，可以很好地屏蔽雷擊，現代新建的鋼結構和鋼筋混凝土建筑物結構，已經能夠滿足法拉第籠的條件。只需在施工的時候對鋼筋進行焊接，就可以輕易地實現籠式避雷網，這也是目前建筑物防雷技術最為完善的形式。盡管如此，對建筑物的防雷還需考慮到電信和電力線路上的過電壓波的侵入問題，有必要采用各種避雷器把雷電過電壓波引入大地，以起到防止雷電流侵入建筑物內部的作用，保證建筑物內部設施和人生安全。

高山臺站在接地設計的過程中，應該采用環形地網的水平接地作為主要的接地方式，將機房和發射塔作為中心，如果設計的地網在完工后并未達到降低地阻的效果，應當擴大接地網的范圍，向四周延伸。在實際操作中，應使地網的環形接地裝置在外圍中再增設2圈，使垂直接地體和水平接地體共同組成環形接地裝置。在水平接地中，應以放射式向四周延伸網格尺寸≤2×2 m，并應通過封閉式的周邊來進行。水平接地體與地網應該保持在同一個水平面上，環形裝置與地網之間以及環形接地裝置與地網之間保持3～5 m的焊接距離。同時應該在鐵塔的四角中設置輻射式延伸接地體，延伸接地體長度應＜100 m。機房地網可以利用機房梁內≥2根的柱鋼筋焊接聯通。建筑物內有地樁的，應將地樁內的鋼筋與地網相焊接。

2.2 選擇合理的接地方式

高山臺一般選址在當地的高山上，山頂附近土壤稀薄，而且施工區域一般都較為狹小。建設完成后回填土壤電阻率在500～5000 Ω，接地施工難度大，達標要求高。尤其是垂直接地極的施工，目前較為成熟的方案是：高山臺以水平接地體為主，輔以垂直接地體，充分利用巖石之間的空隙，填裝接地材料，然后覆以泥土。垂直接地體的長度1.5～2 m為宜，為降低臺站內地面的電阻值，接地時可以使用降阻劑降低附件地阻。若條件允許，可在站址周圍的低土壤電阻率區建設一個或幾個分地網，但分地網長度應＜100 m。

2.3 電源系統的合理設計

高山臺屬于易遭雷擊的場所，在關于易遭受雷擊或重要場所電源系統防雷方面，國內外已經形成了比較成熟的方案。國內外目前采用的方法是：一次電源進線、配電變壓器及低壓電源系統等。總體上的防范措施可分為“疏導”和“堵塞”2種形式。“疏導”指的是將雷擊電流疏散到別處，具體操作是將絕緣子附近的絕緣導線局部裸線化，采取這一措施可以保證工頻電弧能夠轉移或固定到特制金具上燃燒，從而起到保護導線免于燒傷的作用，同時轉移雷擊電流，達到預期的防護效果。“疏導”式防雷措施投資少，而且操作起來也較為簡單，但是存在密封和絕緣缺陷方面的問題。并且由于線夾裝置結構等，線路在刮風時容易發生舞動而引發故障。

“堵塞”指的是阻止雷擊閃絡后工頻續流建弧。特點是：投資大、施工復雜，但防護效果好。國內廣泛采用的方法，主要是降低線路接地電阻、架設避雷線、安裝線路避雷器、及時更換被損壞的絕緣子等，來提高線路的整體耐雷水平。

3 結束語

作為廣播電視安全播出的重要一環，防雷是廣播電視發射臺的重要工作，而接地防雷也是最有效的措施之一。因此設備接地的方式以及接地裝置的形式都需以防雷為目的，利用多種防雷措施及方法來綜合防雷，最終達到保護臺站及確保設備安全的目的。

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〔編輯 王永洲〕