廣播電視高山臺站防雷地網工程淺談

潘立寶

（廣西廣播電視技術中心河池分中心）

一、引言

廣西廣播電視河池二五0臺位于河池市金城江區北面的乾獨山山頂，機房建在距山腳約600米的山窩上，兩座獨立鐵塔建于機房西面，與離機房有約100米的高差。河池市地處廣西西北部，屬喀什特地貌，山體主要以石灰石為主，山上土層稀，接地電阻非常不理想，機房經常遭受雷擊。現用的地網和防雷設施大都建于2006年至2008年，發射塔防雷系統、機房外部接地系統、機房內部接地系統嚴重老化，經常發生雷擊造成設備損壞的現象，最近2017年7月和8月發生兩起雷擊事故，一臺激勵器和一臺衛星接收機被雷電擊壞，因此急需整改和完善。

二、機房防雷裝置整改

由于雷擊事故頻繁發生，對安全播出造成重大影響，分中心領導研究決定對乾獨山防雷系統進行升級改造，整個防雷工程根據CB50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》中的要求設計，系統包括外部防雷措施和內部防雷措施，外部防雷措施有接閃器、引下線、接地等，內部防雷措施有屏蔽、等電位連接、合理布線、安裝浪涌保護器等。[1]

（一）鐵塔防雷裝置

1.法拉地籠

在這次升級改造工程中新增法拉地籠，天線塔底部環繞焊接1條Φ12mm熱鍍鋅圓鋼，從天線塔的等電位連接環引6條Φ12mm熱鍍鋅圓鋼至山腳等電位連接環，在半山腰繞山且等距離增加3條Φ12mm熱鍍鋅圓鋼電位連接環，除鐵塔環繞線外，其余4條等電位連接環與6條引下線的每個接點增加垂直地極，材料采用50*50*2000mm的熱鍍鋅角鋼，每個地極坑洞中加入長效降阻劑，降低接地電阻值。用Φ20mm熱鍍鋅鋼絞從山項鐵塔拉2條引下線到山腳等電位連接環，形成法拉地籠。法拉地籠不與機房地網相連，形成獨立的防雷系統。

2.架空避雷線

從鐵塔底部引4根架空避雷線到山窩另一邊，接地處增加垂直地極，地極坑洞中加入長效降阻劑，地極距機房大約50m，4根架空避雷線均勻分布跨過機房頂端,距機房頂端大約30m。

避雷線是為了保護設備，避免雷擊而安裝的引雷入地的導線，也稱防雷線。架空避雷線通常是架設在通信線路上方的金屬導線，并且接地良好，它能有效地將雷電引入大地。也就是說，架空避雷線通常在通信線路的上方，它更加接近于帶電的云層，雷電擊中架空避雷線的概率要遠大于通信線路的概率，而架空避雷線與大地相連，使雷電良好下地，從而達到保護通信線纜免受雷擊的目的。

我們乾獨山實際情況，架空避雷線就鐵塔而言起到雷電分流作用，對機房才是起到架空避雷線的作用。當雷電擊中鐵塔時，避雷線能有效地分流一部分雷電電流，通過其引入大地，從而減輕法拉地籠泄流壓力。當雷云接近機房上端時，在避雷線周圍形成局部電場強度集中的空間，引導雷電向避雷線放電，形成直擊雷，它能有效地將雷電引入大地，保護機房。當形成感應雷時，避雷線的電磁屏蔽作用，使得雷云及先導在機房頂端建立的電場降低從而降低機房頂端感應電壓。

圖1 鐵塔防雷系統示意圖

4根架空避雷線起到防雷效果非常明顯，完全出乎我們的預期效果。在雷雨天氣，臺站留守人員時常看到雷電閃光從沿著避雷線往地極方向而去，機房卻安然無恙。4根架空避雷線等效于發射機房埋進地下，架空線垂直地極遠離機房，地極與機房之間地阻大，雷電對機房影響小。避雷線顯然起到兩個重要功能，即雷電流分流和攔截直擊雷、感應雷的作用，屏蔽和保護發射機房。

（二）機房內部防雷裝置

機房內部防雷裝置由等電位連接環、共用接地裝置、屏蔽、合理布線及安裝浪通保護器等技術措施組成，主要用于感應雷(雷電電磁脈沖)的防護、閃電電涌侵入的防護、雷擊電磁脈沖的防護、防止地電位反擊，保護人員以及建筑內部設備安全，這是外部防雷系統無法做到的。

1.光纜SDH設備感應雷防護

光纖線路的光纖本身不導電，光纜線路不用加裝浪涌保護器，將光纜內的金屬外層與接地裝置連接，金屬加強筋和光纜SDH設備的外殼做好接地。

2.發射機房的等電位連接

機房的電源和信號線路都是由外部引入的，因而容易遭受雷電的襲擊，需要加裝防雷裝置才能夠有效防止雷擊的破壞影響。防雷裝置的作用就是：將被保護系統連入等電位系統中，形成等電位。在雷擊發生時，最短時間內將電路上因雷擊而產生的大量脈沖電能經防雷系統泄放到大地，從而起到保護作用。為了有效消除雷電引起毀壞性的電位差，就特別需要等電位連接。

機房內應敷設2個接地端子板，接地端子板采用50mm*5mm的銅排，并將銅排與各個機房相連接，形成等電位體。采用截面積50mm2的多股銅芯導線與接地匯集線連接，接地端子板安裝在設備密集的區域，便于各個設備接地。在發電機房、發射機房、新建機房和高壓房內四周建一組等電位連接環，材料采用50mm*5mm熱鍍鋅扁鋼。將機房內浪涌保護器PE線、設備地線、設備外殼、機架、靜電地板骨架、室內走線架等可導電金屬體就近與接地端子板連接，連接方式均采用星型(Ss)法。

所有設備外殼等都要通過過壓保護器與等電位連接環連接，使整個系統及其內部設備形成個良好的等電位體，從而避免了雷電流泄放不及時與設備外殼之間形成電位差，使設備免于遭受高電位反擊和雷擊傷人事故。

（三）機房外部接地裝置

1.機房增設接閃帶

在發射機房建筑物天面四周沿女兒墻敷設接閃帶，在整個頂面形成24*16m的網格，在屋角及天面突起部位設接閃桿。在發電機房天面四周沿屋檐敷設接閃帶，在屋檐角敷設接閃桿。接閃帶材料為Φ10mm熱鍍鋅圓鋼，用Φ12mm熱鍍鋅圓鋼制作成接閃帶的支撐，支撐高度為150mm，間距1m。接閃桿材料采用Φ12mm熱鍍鋅圓鋼，高度為2m，敷設在屋面拐角處并與接閃帶焊接在一起。

圖2 機房防內雷系統示意圖

圖3 機房外部防雷系統示意圖

2.增設接閃帶引下線

發射機房周長約100m，敷設引下線4根，敷設在建筑物前后側。發電機房周長20m，敷設引下線2根。引下線材料采用Φ10mm熱鍍鋅圓鋼，引下線上端與接閃帶焊接，下端與建筑物四周等電位連接環焊接，引下線距地面1.5m處套PVC管。

3.增設人工地極

整個建筑物四周增設人工接地極，與建筑物基礎有1m的距離，人工接地極由水平地極和垂直地極組成，水平地極材料采用50mm*5mm熱鍍鋅扁鋼，總長約300m，埋深0.6m，在地極圍繞機房一圈形成閉合環，人工地極敷設過程中使用長效降阻劑，使得人工地極與大地電阻極大降低。新增水平地極與機房建筑物地極(基礎主鋼筋)和機房內等電位連接環多處焊接連通。垂直地極材料采用50*50*2000mm的熱鍍鋅角鋼，與水平地極有效連接。水平地極與機房內等電位連接環多處有效連接。

（四）聯合地網及共用接地裝置的設計

乾獨山機房有鐵塔地網，高壓房地網和發射機房地網等三種，當三個地網距離很近時，必須并接形成一個聯合地網，當其中一個地網或三個地網之間距離較遠(50m以外)時，可單獨設立地網，根據需要也可組成聯合地網。河池二五0臺機房實際情況設立兩個地網，鐵塔地網單獨設立，高壓房地網和發射機房地網共用，并且與防雷地井有效連接。

防雷地井采用9*9的網格設計，每個網格邊長50cm,網格采用50mm*5mm熱鍍鋅扁鋼，在網格連接點下方增加垂直地級，采用50*50*2000mm的熱鍍鋅角鋼，在建設地井過程中大量使用長效降阻劑，使地井與大地之間電阻極大降低。當雷電發生時，雷電流才能更有效地泄入地井。

三、防雷系統的養護

為防止接地線和接地體因外力破壞損傷或斷裂，接地體被腐蝕或土壤變化引起接地電阻發生變化，整個防雷系統應定期進行檢查和測試。檢查的主要內容為：時常用望遠鏡查看發射塔及饋管是否有腐蝕或損傷，有異常現象應及時處理。每年雷雨季節之前，要特別注意檢查避雷設施是否完好。每年定期測量接地電阻，如有變化，查明原因，給予排除；每兩三年請專業檢測單位進行檢測。每3至5年對接地體檢查一次，若接地體銹蝕超過截面積的三分之一或折斷必須進行更換。[2]

四、結束語

本系統做到了因地制宜，合理布局，科學設計，改造升級完工之后，建立了良好的防雷系統，到雷雨季節，雷聲依舊，尚未發生雷擊事故。但是防雷工程并不是一勞永逸，在雷雨季節來臨前應對防雷設施系統地做全面檢查，以保證安全播出和人員生命安全。