防雷技術在高山發射臺的應用

山西省廣播電視局 劉雁峰

廣播電視臺為了提升用戶的信號接收質量，擴大信號傳輸范圍，通常情況下會將廣播電視信號發射臺建設在海拔較高的高山之上。通常這些區域受到自身地理環境的影響，會頻發發生雷電活動。這樣高頻率的雷電活動會增加廣播電視信號發射臺遭受雷擊的概率。為了穩定電視信號傳輸，貼合當前發射臺操作系統的智能化升級發展的現狀，為了有效保護發射臺的精密集成電子元件，需要提升廣播電視高山發射臺防雷技術的效果。本文將分析提升廣播電視高山發射臺防雷技術和需要建設的配套設備。

我國的廣播電視高山發射臺的建設進程時間跨度長，存在一定數量的高山發射臺的防雷裝置年久失修，基礎設施落后老化破舊嚴重。這樣的防雷設備顯然無法滿足現代的防雷措施要求，嚴重時甚至還會對工作人員的身體健康造成威脅。從這樣的現實條件出發可以發現，廣播電視高山發射臺防雷技術升級除了對技術本身要進行升級之外還需要對配套設施進行翻新重建。

1 雷擊對于高山發射臺的危害

能夠對高山發射臺產生雷擊影響的主要有三種直擊雷和雷電感應以及雷電波侵入，要了解這三種雷擊的特性才能夠提出具體的解決方案。高臺發射站的工作特征是24h不間斷運行，電源線除了雷擊災害之外還會受到供電部門功率因數補償和大功率感性負載等因素的影響。電容的錯誤操作，甚至切換都會造成線路過電壓，對電子設備造成重大的影響破壞。這種現象通常被成為內雷，這樣的內雷同外部雷擊一起會對需要不停歇運行的機器造成危害。經過不完全統計高山發射臺通常會在每日遭受42次電源過電壓，為了做好防雷防浪涌的預防措施，我國提出了標準的防雷規章《GB50057-94》。拿開關開閉瞬間而言，是在開關閉合的一瞬產生干擾信號。當開關順利閉合之后，電路閉合形成的電壓或者電流會出現和空氣中的電磁場相連接的可能，一旦相連會形成干擾源。高山發射臺中電壓放大器中產生的電磁脈沖就是干擾源頭。交流電壓放大之后經由控制電路，會因為電壓增大而電流瞬間增加。電流瞬間增加影響電磁反應，會導致電壓測量結果受到電磁脈沖使得電流走向發生改變。

1.1 直擊雷的特性

直擊雷顧名思義就是直接落雷擊打在受害物體之上進而造成目標物體破壞的現象。他的成因是因為帶電的積云同地面的目標物體之間產生放電現象，放電生熱產生機械力在破壞目標物體的同時還可能會對人畜造成傷亡。直擊電壓可以瞬間達到幾萬伏特甚至是幾百萬，這樣強力的電壓主要是因為雷云中隱藏的能量能夠在很短的時間瞬間釋放出來。這種瞬發的雷電災害會對高山發射臺造成巨大的傷害。

1.2 感應雷的特性

感應雷從自身的產生方式來判斷能夠分成兩個種類，電磁感應和靜電。感應雷的發生頻次要遠高于直擊雷。感應雷同直擊雷一樣都會對高山發射臺內部存在的精密元件造成危害。

1.2.1 靜電感應雷

靜電感應雷同樣會造成建筑物內部的金屬制品產生影響，會導致高山發射臺的防雷水平降低。靜電感應雷的產生主要是在雷雨來臨之前。當雷雨天氣發生之前，地面上的導體會使用靜電感應而產生大量的束縛電荷，這些束縛電荷一般與雷云電極相異。當雷雨天氣出現放電現象時，這些金屬內部得束縛電荷會因為電擊作用而變成自由電荷。自由電荷產生的靜電電壓數值較高。甚至能夠達到數十萬伏特。這樣的靜電感應雷造成得金屬設備破壞不能忽視。

1.2.2 電磁感應雷

當出現打雷放電現象時，雷電流附近的力場環境會因為雷電的突然出現而產生劇烈的變化，導致高山發射臺附近會出現強力的磁場，增加高山發射臺外部防雷系統的負擔，導致內部得零件設備短路受損。這種感應雷尤其會對發射線路較多，元件構成復雜的電子線路構成造成侵害。高山發射臺的內部設備的構成需要的電路線路更加繁瑣，一旦遭受電磁感應雷的攻擊后果不堪設想。而高山發射臺與外界連接有各種長距離電纜可在更大范圍內產生感應雷，并沿電纜傳入機房和設備。

1.3 雷電波侵入

當高山發射臺的接地裝置和架設的線路暴露在外部，會受到雷擊的直接攻擊或者落雷間接感應出現高壓。這樣的高壓脈沖浪涌會使得雷擊產生的大量電荷量無法順利經過土壤排走。通常高山發射臺附近的土壤電阻含量較高，這樣的自然環境會使得雷電沖擊經裸露在外的金屬導管道線傳播，破壞影響廣，影響高山發射臺內部設備的使用效果。

2 高山廣播電視發射臺防雷現狀分析

傳統的高山廣播電視發射臺會使用修筑配套的發射鐵塔作為避雷針使用，在塔身部位安裝架設接地裝置實現對龐大的雷電電流導出的操作。在進行防雷接地裝置工程建設期間可以將機房地網同生活區地網連接，搭建等電位連接，完成共用接地系統的組建工作。高山地區因為海拔過高自身會遭受高頻率的雷擊事件，山區的土壤的電阻值偏高，這樣的現實情況迫使接地的電阻數值也隨之提升。因為高山廣播電視發射臺的建設年限較高，所以接地設備較為古老，容易出現銹蝕。接地線網絡部分的扁鐵會出現斷裂現象，這樣的裂縫會造成電阻值增加。現階段為了應對雷擊的危害，通常廣播電視發射臺會使用雙電源的設置，完成供電的穩定，提升原有系統的防雷效果。主電源的額定電壓值為10KV左右，會從山腳向上架設完成對高山廣播電視發射臺的高壓配電。這樣的防雷設計并未預防直擊雷造成得危害，只對終端設備安裝了高壓避雷器。在低壓一側設置電涌保護器時，要結合現實的核定電壓值需要做好選擇，實現鋪設合理，減少成本浪費。一般的發射臺備用電源設備使用柴油發電機，這樣的發電設備并沒有做出額外做出防雷擊建設，這樣的設計方式會留存安全問題。目前的高臺發射臺搭設使用的薄銅板，尤其是重要的機房和鐵塔部分，這樣的厚度和穩固性并不能符合整體發射臺的防雷要求。

3 高山廣播電視發射臺信號發射情況

在進行高山廣播電視發射臺的防雷設計之前要需要明確高山廣播電視發射臺信號傳輸方式，并根據其優勢地位做出合理的選擇。本文將簡單介紹廣播電視信號傳播技術。具體內容如下。數字廣播電視發射覆蓋技術是在節目制作、傳輸、播放過程中均以數字信號進行傳輸。數字廣播電視發射覆蓋技術概念與模擬廣播電視發射覆蓋技術概念相對，但信號傳輸音效、畫質呈現效果上更好。廣播電視發射覆蓋技術概念通過數字流實現（0和1數字串編碼），傳輸速率能夠達到19.39Mb/s，實際呈像效果十分明顯。模擬信號通過物理變化量信號進行信息傳輸，電磁波、傳輸耗損、天氣等均會對這種變化量進行干擾，導致信號失真，出現圖像變色、變形等問題。數字信號可以規避此類問題，只有在信號丟失或者完全無法傳輸的情況下才會出現無畫面現象，因此數字廣播電視發射覆蓋技術將會被大范圍應用于數字廣播信號傳輸中。

4 高山廣播電視發射臺防雷改進措施

4.1 外部防雷整改方式

外部防雷主要是防直擊雷，由接閃器、引下線和接地裝置組成。高山發射臺的接閃器和引下線一般較為完善，往往是接地裝置存在問題。為滿足發射臺接地電阻小于4Q的要求，需對原有接地系統進行修鱔改造，除將機房地網、鐵塔地網和變壓器地網連接組成共用地網擴大地網面積外，還可以在地網外圍增設1圈或2圈環形接地裝置必要時可在接地體周圍添加降阻劑降低土壤電阻率。

4.2 內部防雷改革措施

高山廣播電視發射臺的內部防雷措施重點是要警惕電磁脈沖，雷電感應，雷電波入侵等雷擊危害。常見的防護措施搭建需要做好布線設計，屏蔽，電涌保護器，等電位連接等問題。例如，在配電房低壓進線柜處安裝一組1級試驗的電涌保護器，每個電涌保護器的通流容量宜為100kA，保護水平2.5kV，連接導線相線大于16mm，接地線大于25mm。

結語：高山廣播的發射臺防雷改進措施首先要明確雷擊危害的種類，正確認知廣播發射臺信號發射情況。從高山廣播發射臺現存的防雷手段漏洞出發做好外部防雷和內部防雷的整改工作。順利實現廣播電視信號傳輸穩定，保護智能化廣播電視臺內部的精密電子元件，實現高山廣播電視臺的穩定安全工作。