廣播電視市內(nèi)與高山機(jī)房防雷擊措施探索與比較

隋東紅 呂炳坤

防雷擊是個(gè)世界性難題，廣播電視機(jī)房防雷擊更是安全播出的重要保障，也更具復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性。煙臺(tái)市是個(gè)濱海城市，每年發(fā)生雷擊的次數(shù)很多，做好防雷擊措施更是廣電技術(shù)人員的重要工作。煙臺(tái)廣播電視臺(tái)的南山電視發(fā)射機(jī)房（高山）與煙臺(tái)市萊山有線電視管理處（平地）的技術(shù)人員聯(lián)合，對(duì)高山調(diào)頻電視發(fā)射機(jī)房與城市平地播出機(jī)房的防雷措施，進(jìn)行了多方有效的探索、攻關(guān)，根據(jù)不同的地點(diǎn)位置、機(jī)房設(shè)備，采取不同的技術(shù)方案，取得了很好的效果。

電視發(fā)射臺(tái)機(jī)房位于煙臺(tái)市芝罘區(qū)塔山頂，海拔340 m。地處膠東半島，處于南北季風(fēng)地帶，氣流交換頻繁，再加上比較豐富的雨量，雷電經(jīng)常發(fā)生。據(jù)記錄，電視發(fā)射臺(tái)自1975年建臺(tái)以來(lái)每年都有雷擊發(fā)生，個(gè)別年份甚至發(fā)生數(shù)次雷擊。雷擊時(shí)機(jī)房、值班室內(nèi)電弧飛閃，雷擊聲音震耳欲聾，值班室內(nèi)的電話曾出現(xiàn)炸裂性損壞，有的雷擊一次竟造成幾萬(wàn)元損失。雷擊不但發(fā)生在夏季，冬季雪天也有雷擊發(fā)生。曾經(jīng)有雷擊發(fā)生在1月上旬暴風(fēng)雪天，擊中機(jī)房西100 m處架空高壓線瓷瓶，并引燃周圍草木。

雷擊的發(fā)生不但造成設(shè)備損壞，更直接威脅到值班人員的生命安全。經(jīng)長(zhǎng)期觀察分析，認(rèn)定高山雷擊的發(fā)生有直擊雷和感應(yīng)雷，單一防范措施很難完全奏效，應(yīng)采取綜合防雷措施進(jìn)行治理。參照專業(yè)雷電研究成果，制訂的雷電防治方針是：內(nèi)部與外部結(jié)合，設(shè)備與空間結(jié)合，層層設(shè)防，步步為營(yíng)。同時(shí)，把綠化與防雷結(jié)合，打造山清水秀的發(fā)射機(jī)房。多年來(lái)，每年都投入部分資金進(jìn)行防雷與綠化相結(jié)合綜合治理，目前已經(jīng)基本形成了一套比較完整的防雷系統(tǒng)和良好的山林綠化效果。

1 對(duì)由電源引入的雷擊采取多種防范措施

第一，把高壓變壓器由室外搬遷到專用變電室，避免帶電云層形成的感應(yīng)雷危害；第二，主、備兩路高壓供電線路全部由架空線路改成地下線路。從山底開(kāi)始的兩個(gè)方向分別用15 00 m和4 000 m高壓電纜深埋地下1 m引到山頂變電室；第三，高壓變壓器之后加裝1臺(tái)帶防雷裝置的大型調(diào)壓器，做到全機(jī)房調(diào)壓、穩(wěn)壓，全線路隔離，這樣既保證機(jī)房用電平穩(wěn)可靠，又防雷擊；第四，低壓配電盤(pán)安裝大容量低壓避雷器；第五，對(duì)一些容易遭受雷擊的固態(tài)發(fā)射機(jī)和一些精密設(shè)備，根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)，分別加裝防雷器或防雷壓敏電阻。

2 機(jī)房周圍建設(shè)并保持良好的避雷設(shè)施

第一，保持鐵塔良好的接地和避雷效果。根據(jù)鐵塔在建設(shè)初期鋪設(shè)地網(wǎng)的情況，再增加4個(gè)新地網(wǎng)，并用鋼帶把新舊地網(wǎng)環(huán)繞山坡全部連接起來(lái)。其中，兩個(gè)地網(wǎng)分別建設(shè)在兩個(gè)集水池下面，把地網(wǎng)接地極構(gòu)件與水池的骨架鋼筋連接，兩個(gè)水池分別能容納100 m3和50 m3水，常年保持滿水池，利用雨水、空調(diào)滴水作為主水源，人工補(bǔ)充水作為輔助水源。在干旱季節(jié)，利用水池蓄水澆灌綠化樹(shù)木，既美化環(huán)境，又能保持地網(wǎng)極低的地阻。在鐵塔及地網(wǎng)周圍整治土地，添加粘土，種植草坪，經(jīng)常澆灌，保持長(zhǎng)年土質(zhì)濕潤(rùn)，保證鐵塔的接地電阻均小于2.0 Ω，有的在1.0 Ω以下，這樣既美化了環(huán)境，又保證了鐵塔良好的接地和良好的避雷效果。利用鐵塔的高度可有效地防范直擊雷。第二，在機(jī)房周圍500 m范圍內(nèi)選擇呈多角形的4個(gè)高點(diǎn)，建立避雷針。避雷針高度在15～20 m不等，頂部采用自己設(shè)計(jì)的傘球狀多針型避雷針，避雷針的總體高度雖然沒(méi)有鐵塔高，但其主要作用在于改變機(jī)房周圍雷電場(chǎng)強(qiáng)與地面電場(chǎng)，提前中和放電，阻止地滾雷和帶電云層接近機(jī)房和機(jī)房外部設(shè)備，防止地滾雷和帶電云層感應(yīng)雷的危害。在機(jī)房周圍部分區(qū)域架設(shè)架空地線，對(duì)直擊雷和感應(yīng)雷都有一定的防范作用。根據(jù)避雷針、架空地線所處位置地貌的特點(diǎn)，挖掘了不同形狀的地網(wǎng)坑，并自行設(shè)計(jì)、制作了地網(wǎng)，雖然地網(wǎng)形狀不同，但總體積都在12 m3左右。對(duì)于有運(yùn)輸條件的地網(wǎng)坑，使用成品降阻劑，對(duì)于運(yùn)輸困難的地方，自己配制降阻劑，利用氯化鈉、氯化鉀、木炭、鐵屑、吸水纖維素、粘土等材料，按一定比例配制，既節(jié)約資金又減少施工強(qiáng)度，達(dá)到了良好的接地效果。地網(wǎng)坑表面采取魚(yú)鱗坑狀多面引導(dǎo)積水措施，盡最大量收集天然降水，地網(wǎng)坑表土以下15 cm鋪塑料膜保水措施，保持地網(wǎng)及其周圍土質(zhì)濕潤(rùn)，具有良好的導(dǎo)電性。地表栽植竹子、松樹(shù)等綠化樹(shù)木，對(duì)位于機(jī)房迎客面栽植景觀樹(shù)木，增加綠化效果。經(jīng)測(cè)試避雷針地網(wǎng)的接地電阻均小于4 Ω。

這樣建立了以鐵塔為主，以多角形分布多針傘球型避雷針、架空地網(wǎng)為副的空間防雷網(wǎng)，可有效防范直擊雷和感應(yīng)雷。

3 對(duì)光纜、通訊線路進(jìn)行特別防雷處理

信號(hào)光纜和通訊線路從山下到山上有5 km，都是架空線路，沿山梁起伏走向，有不少高點(diǎn)非常突出，很容易遭受雷擊，幾年前每年都損壞幾部電話機(jī)。這不僅損壞了財(cái)產(chǎn)，更對(duì)值班人員的生命構(gòu)成了巨大威脅。針對(duì)這種情況，將架空通訊線路、光纜沿線全部高點(diǎn)，在線桿頂部加裝多針傘球型避雷針，挖、埋中小型地網(wǎng)，添加自制降阻劑。進(jìn)機(jī)房前的光包里光纜接地，用光纖尾纜連接設(shè)備。以此防范架空線路可能遭受的直擊雷和感應(yīng)雷。在電話線路進(jìn)機(jī)房端，安裝自己設(shè)計(jì)制作的R-LIGHTNING-1型電話防雷器，瀉放雷電電流，保護(hù)線路和電話機(jī)。

4 對(duì)衛(wèi)星接收站進(jìn)行特殊保護(hù)

衛(wèi)星接收站也是極易受到雷擊的設(shè)備，根據(jù)實(shí)際情況，針對(duì)每個(gè)站的位置情況進(jìn)行單獨(dú)保護(hù)措施。其中，就有對(duì)1個(gè)站進(jìn)行金屬網(wǎng)格包圍保護(hù)的模式。針對(duì)極易雷擊的1個(gè)站，周邊焊接鋼管、鋼筋等網(wǎng)格，包圍衛(wèi)星站，將金屬網(wǎng)格連到地網(wǎng)，進(jìn)行有效保護(hù)。另外，衛(wèi)星接收站后背及左右兩側(cè)栽植高大喬木，起到雷電保護(hù)作用。

5 對(duì)室內(nèi)的各個(gè)發(fā)射設(shè)備，根據(jù)具體情況進(jìn)行再次的單獨(dú)保護(hù)

位于市內(nèi)中心機(jī)房同樣存在防雷擊問(wèn)題。煙臺(tái)市萊山有線電視管理處的中心機(jī)房地處平坦的市中心，位于飛龍?zhí)鞚?rùn)大廈內(nèi)。由于該大廈不是廣播電視專用大廈，大廈原防雷設(shè)施不能滿足廣播電視的要求，聯(lián)合技術(shù)小組借鑒高山機(jī)房的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)大廈的特點(diǎn)，進(jìn)行了專門(mén)施工改造。其中，在大廈樓下的綠化地帶重新制作地網(wǎng)。深挖6 m×4 m×4 m（長(zhǎng)×寬×高）的地網(wǎng)坑，現(xiàn)場(chǎng)制作地網(wǎng)組件，用降阻劑填充地網(wǎng)組件周圍，回填良好泥土。經(jīng)測(cè)試地網(wǎng)阻值在1.5 Ω以下。用專用引線經(jīng)過(guò)大樓的電井引入機(jī)房。機(jī)房設(shè)備的所有防雷擊引線全部接到上邊。對(duì)機(jī)房進(jìn)出線的鋼結(jié)構(gòu)橋架重新檢查鏈接，保證兩側(cè)的鏈接良好、低阻值。機(jī)房的供電系統(tǒng)全部增加兩級(jí)防雷組件，第一級(jí)在機(jī)房總電源處，第二級(jí)在設(shè)備供電的分配電盤(pán)處。全部增設(shè)進(jìn)口防雷器。

通過(guò)這些措施進(jìn)行綜合防雷，高山機(jī)房和城市中心機(jī)房都取得了比較理想的效果，高山機(jī)房已經(jīng)連續(xù)7年沒(méi)有遭受雷擊損害，平地城市機(jī)房同樣沒(méi)有遭受雷擊損害，避雷效果是理想的。根據(jù)之前12年的統(tǒng)計(jì)，每次雷擊損失從幾百元到上萬(wàn)元不等，個(gè)別情況一次損失有超過(guò)5萬(wàn)元的。雷擊損害更重要的是造成停播事故，影響廣大受眾收聽(tīng)、收視節(jié)目質(zhì)量，更嚴(yán)重的是威脅值班人員的生命安全。因此，增加防雷措施，避免雷擊損害具有很大的社會(huì)效益。

雷電的偶然性、不可預(yù)計(jì)性和不可測(cè)量性等特性，使人們至今沒(méi)有很好的辦法直接定量分析。筆者將進(jìn)一步探索，尋求更好的防雷擊方案。