無線廣播電視發射臺的防雷問題及解決策略

貢覺多吉

（作者單位：西藏自治區廣播電視局普蘭中波轉播臺）

無線廣播電視發射臺是信號傳遞與發送的重要工具，也是無線廣播電視進行信號傳輸時的重要硬件組成部分。無線廣播電視發射臺的運行狀況直接關系到廣播電視節目的播出質量，做好防雷工作、預防雷擊事故，能夠更好地保障無線廣播電視發射塔的正常運行，確保節目的正常播出。

1 無線廣播電視發射臺

在電子技術和信息技術不斷發展的背景之下，人們的生活空間充斥著越來越多的電磁波。無線通信主要是以電磁波為載體進行信號傳輸，無線廣播電視發射臺是進行信號發射、信號傳遞的關鍵載體，其運行效果與廣播電視節目的播出效果和播放質量密切相關。廣播電視信號發射塔需要一定的高度，才能實現有效的信號傳輸，而過高的高度也會使其成為雷擊的一大目標，容易引發雷擊事故，影響信號傳輸的穩定性。做好無線廣播電視發射塔的防雷工作能夠保障信號的穩定傳輸，提升廣播電視節目的發送質量，也能夠避免由于雷擊事故造成的不必要的經濟損失[1]。

2 無線廣播電視發射塔面臨的雷電類型與防護要點

雷電是一種常見的自然現象，這種自然現象會引發雷擊事故，尤其是地面高層建筑更容易出現事故。一旦無線廣播電視發射塔出現雷擊事故，將會直接影響到信號的傳輸，進而會對廣播電視節目的播出造成不利影響。做好無線廣播電視發射塔的防雷技術處理，能夠確保節目的正常播出，因此，工作人員需要充分認識到雷擊災害對節目播出質量、設備運營狀況，以及經濟效益等方面帶來的影響，積極采取必要的防護措施。雷電主要包括直擊雷、感應雷以及雷電入侵波3種類型，下面將展開敘述。

2.1 直擊雷

所謂直擊雷，就是帶電云層直接對地面某一突起物體進行放電的雷電現象。直擊雷往往伴隨著較強的電磁效應，能夠產生峰值幾萬，甚至高達幾百萬伏的電高壓，直擊雷的破壞效果十分驚人，且會產生極為強烈的熱效應和機械效應，對建筑物造成極大的破壞。如果直擊雷作用于無線電無線廣播電視發射塔，其產生的巨大沖擊電流，不僅會對設備內部造成極高的電壓，影響電氣設備內部絕緣層的正常使用，也會對被擊中的物體造成物理性破壞，使其產生巨大的經濟損失，影響廣播電視節目的正常播出，影響信號的正常運行[2]。

對于直擊雷，技術人員可以通過采用接閃器、引下線、接地體的方式進行防護。就接閃器而言，廣播電視發射鐵塔本身就是良好的接閃器，因此不需要再次進行安裝。鐵塔附近分布的機房、辦公樓等建筑物頂端都設有避雷帶，能夠準確地校驗鐵塔和避雷帶防雷的保護范圍[3]。如果廣播電視發射臺的機房、辦公樓等建筑與鐵塔的距離較遠，這時可以采用避雷網的形式，在機房等建筑物上接閃器。引下線主要沿建筑物周圍呈對稱狀分布，引下線的材料主要采用圓鋼或相應面積的扁鋼，且使用數量上不能少于兩根，如果長度不足，技術人員需要對引下線進行接長處理，且接長處理時必須保證接長部分與原有部分牢固焊接。接地體主要選擇扁鋼，要將多根接地體相互焊接，組成環形的接地網，并在接地網的四周焊接引下線，從而使內部電位得以均衡，在此基礎上，當雷電對其進行電擊時，可以將雷電電流引入土壤并進行散流。

2.2 感應雷

感應雷也叫雷電感應，是由靜電感應雷和電磁感應雷兩種形式組成的雷電類型[4]。感應雷一旦發生，會使得地面物體產生與雷電本身相反電極的電荷，這時一旦物體被雷擊中，在正反電極的電荷作用下，會產生相應的火花。從雷電現象的產生原理來看，地球上空本身存在一定的電離層，因而形成了地球大氣電場，而在雨天環境下，大氣電場極易產生放電效應，放電效應就是雷電現象，對于一些高層建筑物來說，其更容易由于電荷感應遭受雷電打擊。感應雷的出現會導致被雷擊中的建筑物內部設備，尤其是其中的導體和金屬設備產生相應的電火花，而電火花容易引發火災、爆炸。這不僅會影響設備的正常使用，也會對內部人員的人身和財產安全造成直接危害。無線廣播電視發射塔本身就屬于局部區域內高程較高的建筑，一旦被雷電電荷誘導，就會使發射塔設備中急劇產生大量電荷，進而誘發電子設備發生爆炸，具有較強的破壞性。

感應雷的主要危害形式是沿著架外設置在外部的電力線纜、通信電線纜等入侵到建筑物內部。對感應雷進行防護，需要多級電源系統的通力配合，一般來說，需要結合電源系統進行4級防護，各級選擇適合自身的SPD，并且，室內所有設備都需要安裝具有防雷功能的插座，從而保障雷電防護的全面性。由于廣播電視發射塔發射臺辦公地處于信號鐵塔保護范圍之內，因此受到直擊雷的危害概率較小，但信號鐵塔本身又屬于一大引雷裝置，能夠對周圍較大范圍內的裝置進行帶動，因此技術人員可以通過等電位連接的方式，合理布局接地線、天線等電位，實現其與接閃器的直接相連，更好地保障設備間的等電位連接。

2.3 雷電侵入波

雷電侵入波是無線廣播電視發射塔被雷電擊中后，其內部的供電電線和金屬管道與雷電相互作用形成的強力沖擊波。雷電侵入波是沿管道或具體的傳輸路線進行快速傳播，一旦雷電侵入波傳送到發射塔的信號傳輸設備中，就會對設備內的絕緣層進行破壞，也會造成低壓電波進入高電壓系統，從而使得整個電力系統由于不匹配而產生故障，對于無線廣播電視發射臺的安全、穩定運行有著極其不利的影響。此外，廣播電視發射塔遭遇雷擊時，機房周圍主要的雷擊部位也會產生一定的電磁脈沖，這些電磁脈沖會在空間輻射的影響下直接進入廣播電視發射臺內部的機房，使得機房設備的電壓受到影響，進而對設備的運行產生不利影響，甚至會對設備造成一定的損害。

為有效避免雷電直擊，技術人員需要在天饋系統中安裝避雷針。避雷針安裝完成后，天饋系統一旦遭遇電擊，就可以將接收到的電流全部引入地下。一般來說，技術人員需要以機房和鐵塔為中心挖設相應的地溝，并將鍍鋅角鐵釘入地下，使其與扁鐵相互焊接，構成輻射型的防雷地網。屏蔽干擾的裝置也能夠保障系統設備的安全運行，因此要在信號線路的始端和終端安裝過電流保護裝置，從而避免由于雷擊干擾使系統信號設備的浪涌電壓和過電流情況受到影響，這能夠在很大程度上抑制浪涌電壓產生破壞效應[5]。

3 無線廣播電視發射臺的防雷思路

廣播電視發射臺承擔著信息發射與接收的雙重任務，為確保廣播電視發射設備的正常運行，需要做好防雷防護。不僅要將防雷工作作為重點，本著多層次、全方位的理念進行設置，還要考慮到發射臺周圍的地理環境、發射臺內部的設備分布情況以及建筑設施的主要特點，從而以此為基礎結合國家級行業的防雷標準采取切實可行的防雷措施。

無線廣播電視發射臺的防雷工作要想有序推進，首先需要明確防雷電問題的產生根源，對防雷工作有全面、系統的認識與了解，將防雷工作作為工作重點有序推進，實現室內、室外的全方位防護措施共舉，并且要結合內部設備、外部地理環境以及無線廣播電視發射臺的信號特點進行針對性的防雷措施制定。從室外防雷布置來看，由于發射臺設備本身大多是電子管源器件形成的集成電路或大規模集成電路以及全固態電路等，在進行防護臺發射臺防雷設計時，需要做好等電線連接。由于信號鐵塔本身就是一個引雷裝置，能夠在周圍20 km內產生感應雷影響，而辦公樓、設備往往與鐵塔的距離較近，在應用中可以將建筑物與鐵塔接地線連接，進而形成聯合地網，并利用地下室深井地網，實現機房內地排和另一地網的相連，使所有接地網形成聯合地網，更好地實現設備間的等電位連接。此外，在內部重要設備的電源線接線入口處，需要安裝有效的過電壓保護裝置，以此減弱雷電入侵對設備造成的破壞性作用。

室內防雷作為無線廣播電視發射臺防雷措施的重要組成部分，其中主要運用到的工具包括避雷針、避雷器、避雷線以及地網[6]。例如，對于設備房來說，在進行防雷布控時，需要就其設備進行防雷，可結合內部設備的工作情況、陳列情況鋪設地網，發揮地網材料的連接優勢。一般來說，地網鋪設工作主要借助銅線或銅皮帶將各節點與室外地網有效銜接，使室內室外形成統一的整體。技術人員可借助金屬導體，如水管過電線、暖氣管等，與母線相接，實現接地操作。在對機房進行避雷處理時，技術人員要對機器外殼接地、電源接地以及工作線接地等進行統一。此外，技術人員還要對設備房中的地網進行監督，仔細觀察地網的工作狀態，從而保證地網的有序運行。

4 無線廣播電視發射塔的室外防雷措施

4.1 基于天線的防雷措施

在無線廣播電視發射臺中，天線的主要類型包括信號發射和接收天線，對其安裝相應的避雷針，能夠有效避免使用過程中直擊雷和感應雷帶來的傷害。避雷針能夠將直擊雷產生的電流直接引入大地，避免直擊雷對無線廣播電視發射臺內部設備造成影響。如果帶電的雷云和電視臺之間的距離較短，避雷針能夠實現靜電電荷引入大尖端進行放電，中和雷電的電荷。而接收電線和發射電線的避雷方式一致，在實際的使用過程中，需要保證避雷針本身的長度比天線的尺寸長，且與天線保持超過3 m的距離。在避雷針安裝完成后，技術人員要保證快速發電裝置和避雷裝置安裝的一致性，從而保障防雷工作的全面落實。在天線塔防雷方面，由于發射塔本身處于室外，且塔體的主要構成部件是金屬，一旦出現雷云，塔身極易受到雷電傷害，因此要做好全面完善的布雷防控。

4.2 基于整個供電系統的防雷措施

對于無線廣播電視發射塔來說，供電系統是其重要的組成部分，供電系統也是防雷措施、防雷布控中的一大重點，一旦發射塔遭受雷擊，其主要的被破壞對象就是供電系統。部分雷擊會伴隨電壓產生，并且其本身附帶的電壓峰值較高，會對無線廣播電視發射臺內部設備的正常運行造成極大的影響。鑒于此，無線廣播電視發射臺的供電系統主要借助分層防雷手段進行防雷布控。需要注意的是，如果外部高壓線呈現架空狀態，技術人員需要利用架空避雷針進行防雷布控，且架空避雷針的長度要控制在400 m左右。避雷針需要經過電力桿塔，且電力桿塔需要接地裝置配合，因而避雷針主要設置在電力桿塔的重點位置。一些無線廣播電視發射臺本身已經完成了供電線路的安裝，但是卻沒有相應的避雷措施，這時對其進行改進的難度較大，一般是將避雷器安置在桿塔中，從而保障感應電流能夠有序引入。但避雷器最好安裝在第一、第三根供電桿塔或者第二、第四根供電桿塔中。

4.3 基于室外引入線的防雷措施

室外引入線的種類繁多，不僅包括電源線、通信線，還包括其他設備的饋線，以及發射塔所需要設置的過橋線。無線廣播電視發射臺內部的設備房極其容易遭受感應雷的破壞，而感應雷一旦進入設備房，又會對設備房內部的設備產生影響，因此，做好設備房內的防雷處理十分必要。做好接地處理是前提性工作，饋線在進入設備房前就需要完成接地操作，使其與接地網充分相接。此外，為配合后續的鋼絞線、過橋線，技術人員要留足空隙，方便后續的接地處理。設備的線纜材料方面也有嚴格要求，需要對電纜進行統籌規劃，如屏蔽線纜在進入設備房之前也需要提前做好接地處理，使其與接地網密切相接。如果引線較長，在將過長的引線接入設備房之前，需要將其埋入地下；如果屏蔽電纜較短，則可以先將屏蔽電纜放置于鐵管中，再將鐵管埋入地下。

5 無線廣播電視發射塔的防雷策略

5.1 選擇合適的防雷設備

對于無線廣播電視發射塔來說，在進行防雷處理時，要結合實際情況選擇合理的防雷設備，一般來說，主要的防雷設備包括避雷針和避雷器。其中，避雷針的主要原理是對雷電流進行及時捕捉，使雷電流能夠被轉移到大地中，從而避免大量雷電流對發射臺中的設備造成不良影響。而避雷器能夠結合相關設備的運行參數，明確實際電壓的使用情況，并限制雷電現象造成的電位差，實現合理導通，有效吸收過高浪涌，有效降低電位。避雷針和避雷器，兩者都有各自的使用弊端和應用局限，需要技術人員進一步創新改革，引入合適的防雷裝置，才能更好地保證廣播電視發射塔的防雷效果，提升無線廣播電視發射臺的整體防雷水平，更好地保障廣播電視發射臺的平穩、有序運行。

5.2 采取有效的防雷措施

技術人員應結合不同的區域、場所及問題采取相應的防雷措施，依據實際情況具體分析。如在進行接地處理的過程中，技術人員需要嚴格按照相關的操作流程和規范，安裝合適的電源變壓器、音頻切換器等信號源設備，及時對發射器在遭受雷擊時的實際情況進行準確把握，并以此為根據，對設備中的易損點進行有效防護，提升系統元件的防雷效果。對于低壓線路來說，其防雷技術的改進，需要技術人員結合廣播電視發射臺的工作特點，采用電纜直埋線引入的方式有效避免雷擊傷害。例如，在機房配電室的低壓線路中安裝電力變壓器，并將鍍鋅角鋼作為焊接處理，使其與地網密切相連。這種做法能夠有效控制和減少電擊過程中對于廣播電視發射臺中低電壓配電設備的破壞。此外，技術人員還需要結合廣播電視發射臺的實際情況提升機電的防雷效果，可以安裝三相電源避雷器，更好地提升整體的防雷效果。

5.3 減少架空線路敷設

減少架空線路的鋪設能夠有效避免廣播電視發射臺遭受雷擊的影響。架空線路容易遭受雷擊，而其一旦遭遇雷擊，會直接影響發射臺內部電子設備的運營狀況。架空線路長期暴露在室外環境中，相較于其他設備而言，如果防護措施不到位或不及時，更容易遭到雷擊破壞，也會將雷擊引入機房，進而威脅機房內部電子設備的安全運行。針對這一情況，技術人員要盡可能地減少無線廣播電視發射塔的架空線路，必要時可以采用多點連接、多層屏蔽的方式。

6 結語

廣播電視發射臺作為重要的媒介信息處理部門，受限于具體高程和周圍環境，容易受到雷電災害的影響。一旦廣播電視發射臺遭受雷電襲擊，不僅會對內部設備的穩定運行造成影響，還會產生經濟損失。針對這種情況，做好防雷措施、優化無線廣播電視發射臺的防雷布控、科學應用防雷技術等，能夠減少雷電威脅對于廣播電視發射臺的影響，更好地保障廣播電視等安全穩定全面發展。在防雷技術的應用過程中，技術人員要結合室內、室外技術，科學地選擇防雷設備，采取有效的防雷措施。同時，技術人員要盡可能地減少架空線路的鋪設，應結合科學技術的優勢創新防雷檢測技術，優化防雷方法，更好地保障防雷工作的高效運行，保證廣播電視發射臺避免遭受雷擊威脅，從而使節目信號更加穩定地傳輸。