梧州中波臺發射區搬遷項目機房大樓屏蔽和防雷工程設計與應用

（廣西廣播電視技術中心梧州分中心）

一、引言

梧州中波臺發射區搬遷項目工程至2019年4月啟動以來，由于時間緊任務重，設計方對機房大樓的屏蔽和防雷沒有給出詳細方案，如果屏蔽和防雷工程沒有做好，將會影響到發射臺電子設備的運行，甚至影響安全播出工作。針對這一情況，自開工以來我們就不斷的完善這些工作，自行設計了機房大樓屏蔽和防雷接地方案。

二、電磁屏蔽和建筑防雷設計相關理論

(一)電磁波對播出信號和設備的干擾

中波廣播的頻段帶寬為526.5-1606.5kHz，主要是地面波繞射傳輸為主，電離層反射波傳輸為輔，還會產生反射波、折射波和次生波，普通框架結構房屋對中波的屏蔽作用很微小，在輸出輸入線上都能產生感應高頻信號，線越長越明顯，如電話線、電源線都疊加了較強的干擾信號，干擾設備的正常工作，使基帶信號的信噪比降低，影響播出質量。

(二)高頻信號的傳輸原理

趨膚效應：趨膚效應是指高頻電流進入良導體后，電流集中在導體表面流過，而非平均分布于整個導體的截面積中，這種現象叫做趨膚效應。頻率越高趨膚效應越明顯，滲透深度與頻率的開方成反比用電磁波場強值衰減到表面的1/e（約為0.368）時所經過的距離來描述趨膚效應的程度，也即良導體中的電磁波只能存在于導體表面很薄（微米級）的一層介質中，在微米級距離內就基本衰減完畢。良導體為電阻率小的導體，有銀、銅、鋁、鐵等。

(三)屏蔽原理

屏蔽就是用金屬板面或網做成六面體，將電磁波限定在一定空間范圍內，使其場強能量從一面傳到另一面受到很大的衰減。屏蔽分為靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽三類，電磁屏蔽能有效解決電磁波干擾。

電磁屏蔽就是利用低電阻率的金屬罩對高頻電磁波產生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果，主要用于高頻（大于10kHz），但整個屏蔽體必須是導電連續的，并且不能有直接穿透屏蔽體的導體，這樣才能起到良好的屏蔽作用；低阻率金屬有銀、銅、鋁、鐵等，除金屬外，其它導電良好的材料都可以做屏蔽體，如：導電橡膠、金屬網、有機導電材料等，但屏蔽體必須接地。

(四)均壓環

均壓環是建筑物為防止雷擊而設計的環繞建筑物周邊的水平避雷帶，主要作用是均壓，將高壓均勻分布在物體周圍，保證在環形各部位之間沒有電位差，從而達到均壓的效果。

三、機房大樓屏蔽室的設計

根據上述原理分析，對照新臺區主要干擾源，確定采用屏蔽材料和屏蔽方式。

圖1 機房平面圖

(一)機房大樓尺寸

屏蔽室即為“U”型結構，長28米，寬23.5米，高8米，中空16*15.5*8，如圖1。

(二)屏蔽效能

屏蔽室設計的主要任務是提高屏蔽效能，而其中關鍵是正確選擇屏蔽材料、節點連通構造和門窗口處理。機房與發射鐵塔在同一平面上，距離最近鐵塔約70米，發射功率約10kW，鐵塔平面與公路地面落差50米，整個山頭就像一座小島，地質結構以風化石為主，夾雜少量黃泥，土壤為干燥型，因此鐵塔接地電阻較大（9Ω），基于以上因素，屏蔽機房需按強干擾源來設計。

(三)屏蔽材料選用

屏蔽材料對屏蔽效能起到決定性的作用，應經過計算后才選用，按上述屏蔽原理，對屏蔽材料的要求是：

1.有較好的屏蔽衰減系數，通常采用導磁率和導電率都大的材料；

2.有良好的耐腐蝕性和機械強度，可采用鍍層金屬材料，如鍍銅、鍍鋅等；

3.具有經濟性；

4.方便安裝，釘掛、緊貼在外墻上，不影響主體建設和內部裝修（如墻面貼瓷磚）。

屏蔽材料分為網材和板材兩類，網材的屏蔽特點是：當工作頻率在10kHz以上時，隨著頻率的升高，網材屏蔽系數并不增加，在其他條件相同的情況下，銅網的屏蔽系數最高，鋼網次之。綜合考慮后，墻壁屏蔽選用銅網，網格邊長計算值為波長百分之一，就達到屏蔽的作用，原則上越密越好，但外墻要貼瓷磚，太密灰漿進不去，所以選銅網規格為一目（即1平方厘米1孔），銅絲直徑0.5毫米，寬1米長30米一捆，編織結構，交叉點為接觸型，墻面1056平米，需35捆。天面選用菱形鐵網，便于搗制，菱形邊長為25*25毫米，厚度為2毫米，是一張鐵板拉制而成的網，交叉點是牢固一體型。

(四)建造工藝要求

1.外墻銅網釘掛

“U”型樓的外墻壁上釘掛銅網，要垂直釘掛，主要考慮統一在下端接地，垂直網（經）線能貫穿到頂，墻上預留（接地）扁鐵與銅網焊牢。

2.銅網下邊沿銅帶焊接（如圖2）。

在下邊沿墻根處，用100*1毫米長條銅帶釘在底，銅網貼在其上，再用20*0.5毫米長條銅帶壓在銅網上，形成兩帶壓一網結構，每一根垂直銅線（經線）都焊牢于兩銅帶上，在墻根的地圈梁外側環繞“U”樓一周，形成一個閉合銅帶圈（等電位體），并與預留的扁鐵（接地）焊牢，再與地井銅帶焊牢，形成一個接地的整體。上邊沿（在二層天花板下方）閉合銅帶圈的制作，與下邊的類似，但墊底銅帶改為50*1毫米，主要考慮高處外墻（貼瓷磚）不宜用太寬銅帶的問題。

圖2

3.銅網中橫向線（緯線）的焊接

環繞“U”型樓一周總長度為132米，垂直釘掛銅網132幅，高8米，交疊一厘米，重疊處用銅焊焊牢。

4.遇門（窗）口的處理

遇到門（窗）口處，銅網折角，門（窗）框壓著網，框與網多點焊接，窗頁外側釘掛銅網，轉動處與框焊接，以上全部銅焊。門是鐵門，不用網。

5.樓頂菱形網建造

以鍍鋅扁鐵（40*4毫米）為骨架，墊在下方，菱形網的邊搭在扁鐵上，每條邊都與扁鐵焊牢，扁鐵與扁鐵的十字交叉點的兩邊要焊牢，不要點焊，要路焊，所謂路焊就是均勻的焊成一條路，也稱滿焊。

圖3 由四張菱形網構成的小網樣式

由若干張小網（圖3）組成的大網，覆蓋整個二樓頂（輔助用房）天面，在澆筑好的水泥板上，每根柱子要預留扁鐵在頂層上面，柱子與柱子之間每隔2米留一條扁鐵，大網四周外邊沿的扁鐵要與柱子、橫梁上預留的扁鐵焊牢。

總的來說，銅網、菱形網的關鍵是電流連續，經緯線都不能有端點，窗口也要屏蔽，才能達到好的屏蔽效果。

四、機房防雷接地設計

在機房動工建設期間，發現地基與整個山頭的土質均是風化石，地阻大，防雷差，對播出不利，因此在基礎圈梁澆筑時，就增加了五個接地項目：

(一)圈梁鋼筋與柱子鋼筋焊接為一個整體，地面室內600*600毫米橫直平鋪鋼筋與圈梁鋼筋焊牢，交叉點焊牢。

(二)用40*4鍍鋅扁鐵圍繞柱子一周，并焊接。

(三)一層高4米，每根柱子焊四道扁鐵，第一道扁鐵向內、向外預留長300毫米接地用，其余三道只向外預留300毫米，如圖4。

圖4 柱子、圈柱扁鐵、預留扁鐵示意圖

(四)在地梁外側約500mm處，有一條扁鐵圍繞地梁一周，每隔2米垂直打一條4#鍍鋅角鐵入地2米深，并與扁鐵和鋼筋焊牢，形成多點接地，如圖5。

(五)“U”型樓開口處，兩點用扁鐵與圈梁扁鐵連通焊牢，在地梁外側，離墻6米處、每隔2米垂直打一條4#鍍鋅角鐵入地2米深， 6米處的點再用扁鐵連城一個圈，并與扁鐵焊牢，形成一個均壓環，如圖6。

小結：通過建造屏蔽網和防雷接地網，改善了機房的屏蔽效能和接地防雷效果，為設備的安全運行奠定了基礎。

圖5 機房多點接地示意圖

圖6 均壓環建造示意圖