高山臺(tái)站的雷電損害成因分析和防雷措施探討

劉靖波

（作者單位：益陽(yáng)市廣播電視臺(tái)）

電臺(tái)承擔(dān)著電視信號(hào)發(fā)送的重要任務(wù)，伴隨著我國(guó)電視用戶數(shù)量的增加，電臺(tái)的作用越來(lái)越明顯。但高山電臺(tái)在工作的過(guò)程中很容易受到雷電打擊，一旦發(fā)生這種事故就會(huì)對(duì)高山電臺(tái)的工作產(chǎn)生巨大影響。因此，避免高山電臺(tái)的發(fā)射設(shè)備（尤其是戶外設(shè)備）被雷電襲擊，成為了保證高山電臺(tái)正常工作的關(guān)鍵。

1 雷電的成因及其危害性

雷電的產(chǎn)生與空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)有非常大的聯(lián)系，通常在這運(yùn)動(dòng)中就產(chǎn)生了雷電。特別是在積雨云中雷電的產(chǎn)生可能還伴隨著最高可達(dá)30萬(wàn)安培的強(qiáng)大電流和沖擊力，這些電力可能帶來(lái)極大的破壞。而雷擊的方式有直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷等，都是現(xiàn)實(shí)生活中比較常見(jiàn)的幾種。比如，感應(yīng)雷就是一種二次雷電的，它所具有的靜電作用以及電磁感可以讓一定的地表范圍內(nèi)出現(xiàn)附上反向電荷的現(xiàn)象，而因?yàn)樵陔娏髟诜稚r(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的阻力，這就導(dǎo)致一些地方出現(xiàn)高壓，高壓可以通過(guò)電線等線路以及電力設(shè)備進(jìn)入建筑物內(nèi)，從而影響電力設(shè)備以及室內(nèi)物品的完整性。不僅如此，雷電的電磁脈沖同樣危害人們的生命財(cái)政安全。如果不加以重視并采取措施，嚴(yán)重的電磁輻射可直接損壞相關(guān)設(shè)備。

2 廣播電視高山臺(tái)站的雷擊過(guò)程分析

雷電發(fā)生帶來(lái)的電磁輻射具有強(qiáng)大的破壞力，因而對(duì)于廣播電視高山臺(tái)站來(lái)說(shuō)，這將極大影響其電子信號(hào)以及通電線，影響站內(nèi)電子設(shè)備功能的正常發(fā)揮。一般而言，其破壞具體有以下三個(gè)方面。

第一，侵入。雷電波往往會(huì)因?yàn)槔讚舻漠a(chǎn)生而通過(guò)一定的線路侵入電力線、信號(hào)設(shè)備等，導(dǎo)致信號(hào)系統(tǒng)以及其他重要廣播設(shè)備受到雷擊。而一旦雷點(diǎn)波侵入機(jī)房，其將釋放強(qiáng)大的能源，進(jìn)而破壞室內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施。

第二，地網(wǎng)反擊。所謂的地網(wǎng)攻擊一般是因?yàn)榕_(tái)站地網(wǎng)接地阻值過(guò)大時(shí)，雷電出現(xiàn)的地電位反擊現(xiàn)象。這時(shí)，雷擊所帶來(lái)的高壓電流就會(huì)通過(guò)地網(wǎng)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備造成破壞。

第三，雷電帶來(lái)的電磁輻射本身就對(duì)人體有極大危害，影響大家的生命安全。

3 廣播電視高山臺(tái)站防雷減災(zāi)的策略

3.1 建立完善的接地系統(tǒng)，機(jī)房設(shè)備和地網(wǎng)均應(yīng)進(jìn)行等電位連接

完善可靠的接地網(wǎng)是防雷的關(guān)鍵設(shè)施。廣播電視高山臺(tái)站主要建立在土壤導(dǎo)電性能較差山頂上，接地系統(tǒng)環(huán)境較差。通常利用加大地網(wǎng)面積來(lái)降低地網(wǎng)接地電阻阻值的可能性不高。因此，提倡采用角鋼等耐腐蝕的鋼材作為常規(guī)材料與新型降阻劑、接地模塊、等離子接地體等新型材料一同構(gòu)筑接地網(wǎng)，以保證地網(wǎng)的可靠性。如果鐵塔地網(wǎng)與機(jī)房地網(wǎng)距離很近，地網(wǎng)之間還要進(jìn)行等電位連接，同時(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備之間也要進(jìn)行等電位連接，以防止地電位反擊。

3.2 建立多層安全保護(hù)措施

把雷電通過(guò)地網(wǎng)傳導(dǎo)到大地是防雷的有效措施。首先，在電力傳輸方面，可以考慮將室外變壓器轉(zhuǎn)移到站內(nèi)，這樣能夠有效降低變壓器受到雷擊的概率。如果不能移動(dòng)變壓器，就要對(duì)變壓器構(gòu)筑地網(wǎng)并對(duì)變壓器進(jìn)行良好的接地處理；在變壓器高壓端安裝高壓避雷器成為第一層保護(hù)，同時(shí)在架空高壓線上方安裝接地線以降低高壓線遭受雷擊概率，再通過(guò)變壓器低壓端直至配電柜各線路安裝浪涌保護(hù)器作為第二次層保障，最后在所有核心設(shè)備的端口安裝電源浪涌保護(hù)器成為第三層保障。其次，對(duì)信號(hào)線和天饋系統(tǒng)外層要進(jìn)行屏蔽接地做等電位處理，在信號(hào)設(shè)備端口安裝滿足設(shè)備通信規(guī)格的信號(hào)線路電涌保護(hù)器，泄放感應(yīng)電流。最后，機(jī)房通過(guò)布置鋼筋籠網(wǎng)措施對(duì)機(jī)房進(jìn)行屏蔽處理，防雷擊電磁脈沖輻射對(duì)人體和設(shè)備造成傷害。

3.3 使用接地防護(hù)技術(shù)

接地防護(hù)是避雷方式中的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)接地保護(hù)可以順利的將雷電襲擊引入大地，防止設(shè)備被雷電擊壞。所以，在高山電臺(tái)上也可以通過(guò)可靠的接地設(shè)備保護(hù)信號(hào)發(fā)射裝置。高山臺(tái)站的廣播電視發(fā)射機(jī)房的接地可以考慮使用加設(shè)如下接地裝置：設(shè)置一個(gè)能夠有效散流雷電流的放射狀水平接地極，每3～5 m需要設(shè)一個(gè)環(huán)狀水平均壓帶，并且水平接地板長(zhǎng)需要控制在100 m以內(nèi)，如此設(shè)置可使雷電流自接地系統(tǒng)均勻散流。應(yīng)用截面在40 mm2以內(nèi)的銅纜在對(duì)信號(hào)、保護(hù)等電纜布設(shè)經(jīng)過(guò)之處實(shí)施等電位連接，以避免地網(wǎng)出現(xiàn)地電位差，而對(duì)電氣、電子設(shè)備帶來(lái)地電位干擾。

3.4 加強(qiáng)對(duì)防雷設(shè)施的定期檢測(cè)和不定期維護(hù)

防雷裝置在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)后容易發(fā)生氧化和腐蝕的現(xiàn)象，這樣就大大降低了防雷效果。因此，必須組織技術(shù)人員對(duì)防雷裝置定期進(jìn)行安全檢測(cè)，對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。

3.5 學(xué)習(xí)借鑒成功的防雷經(jīng)驗(yàn)

以碧云峰臺(tái)站為例，其位于高500多米的碧云峰頂，這個(gè)站臺(tái)每年都承擔(dān)著重要的發(fā)射任務(wù)，在未進(jìn)行改造之前也經(jīng)常受到雷電襲擊。但經(jīng)過(guò)像其他地方學(xué)習(xí)以及自主化的分析設(shè)計(jì)和改造已經(jīng)將雷電的襲擊概率降低了很多。首先，在鐵塔安裝新的接閃器，機(jī)房重新鋪設(shè)了可靠的地網(wǎng)，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備進(jìn)行了等電位連接改造，機(jī)房建筑增加了屏蔽網(wǎng)。其次，對(duì)電力系統(tǒng)做重點(diǎn)防護(hù)，為變壓器單獨(dú)建立地網(wǎng)做好接地處理，在架空高壓線上增設(shè)了300 m架空地線并安裝了高壓避雷器，對(duì)進(jìn)入機(jī)房電纜進(jìn)行了屏蔽處理。最后，注重對(duì)信號(hào)線天饋線系統(tǒng)外層的屏蔽接地，在信號(hào)設(shè)備端口安裝滿足設(shè)備通信規(guī)格的信號(hào)線路電涌保護(hù)器。而對(duì)于出現(xiàn)接地系統(tǒng)設(shè)備老化和氧化造成避雷效果下降的現(xiàn)象，通過(guò)定期維護(hù)和不定期檢查來(lái)解決。

4 結(jié)語(yǔ)

高山臺(tái)站擔(dān)負(fù)著電視信號(hào)發(fā)射的重要任務(wù)，在現(xiàn)在收視率不斷增長(zhǎng)的時(shí)期，高山臺(tái)站的任務(wù)更加重要。而高山臺(tái)站面臨的最大問(wèn)題便是雷擊，并隨著現(xiàn)在信息電子設(shè)備數(shù)量的不斷增加，高山臺(tái)站面臨的雷擊概率也不斷提升。所以，必須不斷提高高山臺(tái)站的防雷技術(shù)水平，確保高山臺(tái)站在任何情況下都能正常使用。這就要求工作人員結(jié)合各種防雷措施，達(dá)到防雷技術(shù)的有效性，通過(guò)這些方式保證廣播電視高山站臺(tái)的正常運(yùn)營(yíng)。