廣播電視發射臺防雷技術探析

趙偉莉

(東寧市文體廣電和旅游局，黑龍江 東寧 157299)

1 廣播電視發射臺雷擊危害方式

直擊雷危害。廣播電視發射設施、設備或它們所連接的電力裝置被直擊雷擊中后，在放電過程中產生的電效應、電動力效應或熱效應，會直接造成設備燒毀或電路故障等。據統計，廣播電視發射臺遭受直擊雷概率約為10%。雖然直擊雷危害范圍相對較小，但破壞性卻大。

感應雷危害。雷電高電壓常威脅廣播電視發射架等設施，而感應雷擊中發射臺高壓架空線后產生雷電流脈沖瞬間形成感應電壓可高達300～400 kV，擊中低壓架空線路產生的雷電感應電壓達100 kV，擊中信號線路產生的雷電感應電壓達40～60 kV，足以燒毀或擊穿廣播電臺發射臺相關設備。感應雷危害相對于直擊雷沒那么大，但發生概率遠超過直擊雷。

雷電波危害。廣播電視發射臺周圍架空線路及金屬管道等級易被雷電擊中，產生的雷電波沿金屬線路或管道入侵發射臺內部，損壞發射設備、線路等。雷電波危害在所有雷災事故中占比最大。

地電位反擊危害。雷電擊中廣播電視發射臺安裝的避雷針等避雷設施時，會瞬間產生巨大雷電流，經引下線到接地體，最后泄入大地。

雷電通過架空管線侵入破壞。高山臺廣播電視發射機房主要采用有線網絡的架空管線，在發生雷電現象時，在大的范圍內會形成巨大的電場，而在架空管線接近終端位置時，其成分主要為水平電場，感應電荷更容易集中在電場突出物體上，使其周圍的電場強度明顯提高，架空管線的突出部分最容易因放電而遭受雷擊。在發生雷電時，如果架空管線遭遇雷擊引起設備過電壓，十分容易嚴重損壞廣電設備。

雷電通過發射鐵塔和天饋線侵入破壞。通常情況下，發射鐵塔高度是70～110 m。在發生雷電時，雷電擊中鐵塔上的避雷針，其產生的電流會沿著鐵塔經過接地設備流入地下，從而造成地網的電位明顯升高，設備和機房地網之間的電位差變大，形成地電位反擊，造成設備嚴重損壞。由于天饋線是同軸電纜，在發生雷擊時會產生很高的感應電流，由此產生的感應電流經過天饋線進入機房，也會造成機房設備嚴重損壞。

2 廣播電視發射臺防雷技術

2.1 直擊雷防護

接閃器。廣播電視臺發射鐵塔自身就是一個良好接閃器，無須再安裝，但是鐵塔周圍分布的機房、辦公樓等建筑物頂部要裝設避雷帶，準確校驗鐵塔及避雷帶防雷保護范圍，確保發射臺內建筑都處于防雷保護區內。如果廣播電視發射臺機房、辦公樓等距離鐵塔較遠，可以采用避雷網作為機房等建筑物接閃器，避雷網網格應選擇不超過10 m×10 m的標準。

引下線。通常引下線材料應采用10 cm圓鋼或相同面積扁鋼，最少不能低于2根，引下線要沿著建筑物周圍對稱布設，兩引下線間距不能超過18 m，這樣才能均衡將下泄電流產生的強磁場抵消掉。如果長度不夠，需要加接長的引下線，這時必須牢固焊接，建筑物為框架結構的可直接利用建筑物內鋼筋作為引下線。

接地體。當使用鋼管作接地體時，要求選擇的角鋼壁厚大于3.5 mm、直徑在50 mm以上，或不小于50×50×5 mm的扁鋼。然后將多根接地體焊連在一起形成環形接地網，環形接地網四周焊接引下線，使內部電位得到均衡，利于雷電流向土壤中散流。如果采用垂直接地體，要求其長度達1.5～2.5 m、埋深0.8 m，地極之間相隔5 m，水平接地埋入深度為1 m，向建筑物外引出長度不能超過50 m。

2.2 感應雷防護

感應雷是沿架設在外部電力線纜、通信線纜、發射塔天饋線等入侵到建筑物內部危害室內設施及人員人身安全的。其中電力線纜在傳輸雷電波時損耗較小，因此經電力線纜入侵建筑物的感應雷電流危害最重。

電源系統防護。要實現多級配合，通常根據電源系統分為四級防護，各級選擇合適SPD。I級保護要在箱式變壓器端安裝1級SPD，電源線埋地進入。在辦公樓1樓配電屏處安裝2級防雷SPD。供電線路及信號線均敷設鎧皮并接地，在機柜內安裝3級SPD。室內所有設備都安裝上具備防雷功能插座，保證有15套這樣的防雷插座。

2.3 等電位連接

廣播電視發射臺辦公樓處于信號鐵塔保護范圍內，因此直擊雷危害概率較小。信號鐵塔同時又是一個引雷裝置，能在周圍20 km內產生感應雷影響。辦公樓及設備與鐵塔距離較近，將建筑物與鐵塔接地線連接起來組成聯合地網，設置地下室深井地網用于鐵塔下方機房接地，與機房內地排和另一地網相連。所有接地網最終形成聯合地網，確保接地電阻小于4Ω，最后聯合地網通過合理布置接地線，天線等電位與接閃器直接連接，實現設備之間等電位連接。

2.4 室外的設備防雷技術

預留接地孔。要做好防雷，在進行施工時，鐵塔頂部天線平臺、鐵塔中間及鐵塔基礎上都要相應的預留接地孔，或者用加長型螺栓代替塔身螺栓作為接地點。當鐵塔相鄰的兩個接地點距離>60 m時，就需要在兩個結點之間添加一個接地點，同時為了分散雷電流，需要保證連接點的分散性和數量，且機房地網和鐵塔地網之間需要每隔3～5 m進行一次相互連接，但是要保證不少于兩處進行相互連通。為了防雷擊，機房要把信號接收天線在內的所有天線的接地全部焊接在一起，然后再在天線豎桿上安裝避雷針。

安裝避雷針。為了有效避免雷電直擊，最簡單有效的辦法通常是在天饋系統中安裝避雷針。安裝避雷針后，當天饋系統遭遇直擊雷時能夠將雷電產生的電流全部引入到地下。避雷針一般由不銹鋼或鍍鋅鋼管制成，其厚度>3 mm，直徑范圍是25～40 mm，同時要保證保護半徑為其高度的1.5倍。建立一個輻射式的防雷地網一般要以機房和鐵塔為中心，先要挖一個50 cm的地溝，然后將4根2 m左右的鍍鋅角鐵釘釘入地下，間距為20 m，將其與扁鐵焊接到一起，同時與鐵塔和機房進行接地連接，并對焊接口進行防腐處理。

2.5 室內設備的防雷技術

屏蔽干擾。要給系統設備安裝有效的防干擾屏蔽裝置，特別是在信號線路始端和終端安裝過電流保護裝置，從而減少系統信號設備的浪涌電壓和過電流情況的發生。

設置電壓保護器。在重要設備的電源線入口處，安裝有效的過電壓保護裝置是十分必要的。減少雷電現象對弱電設備電源入口線的入侵可在很大程度上抑制浪涌電壓產生的破壞作用。

3 結語

廣播電視發射臺承擔著信息發射與接收重任，所以確保廣播電視發射設備正常運行是廣播電視節目順利播出的關鍵。由于廣播電視發射臺通常都位于區域內相對較高地段，雷電天氣出現時，這個制高點遭受雷擊概率相對較大，而且發射臺設備大多為電子管元器件形成的集成電路、大規模集成電路和全固態電路等，所以要加強發射臺防雷科學設計，采用有效防雷技術，避免遭受雷擊危害，保證廣播電視節目信號得到穩定傳輸。