高山无线发射台防雷经验与思考

周 锟，秦 伟

(山西广播电视无线管理中心228 台，山西 太原 030001)

二二八台位于太原市西南的庙前山主峰上，海拔1 868 m，是山西省广播电视的中心发射台，也是省内数字微波干线最大的枢纽站。我台共有十二套发射机组，担负着中央人民广播电台和省台调频、电视的无线发射任务。

庙前山是太原市西面附近最高峰，周围森林密布，空气湿度大，山体主要为岩石，土壤电阻率高，台内还耸立着三座几十米高的铁塔通讯天线。每年的夏秋季是雷电高发期，常会因雷击造成停电和设备的损坏，为此我台采用综合防雷手段，逐渐完善防雷措施以及制定防雷应急预案，近年来收到了一定效果。

1 综合防雷技术措施

一般雷电可以分为直击雷和雷击电磁脉冲(LEMP)，高山发射台不仅有高功率、大电流的发射机，也有低电压、小电流的信号的信号传输设备，因此要兼顾以上两种雷击形式。我台属于二类防雷建筑，综合防雷工程包括:

1.1 直击雷防护措施

在建筑物顶部安装接闪带和接闪网，沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。我台受地形限制部分电源线没有埋地铺设，架空部分穿入金属管内，金属管两端接地。铁塔天线顶端安装有接闪器，整个铁塔天线处于直接雷防护区(LPZ0B)。

1.2 等电位连接措施

发射机外壳、信号柜、电子设备金属外壳、线缆屏蔽层均应以最短的距离与等电位端子板连接。雷电流在垂直的金属导体上传输有梯度，在垂直相邻的两个金属节点上能有数千伏电位差，等电位连接后可消除此危险。我台采取的措施见图1。

图1 等电位连接及共用接地系统

1.3 屏蔽措施

空间屏蔽，把建筑物内的钢筋网架通过焊接连为一体，构成笼式屏蔽体。设备屏蔽，把电子设备金属外壳接地。线缆屏蔽，将信号线金属屏蔽层接地。

1.4 设计安装SPD

级防护随过大的雷击电流而出现高概率损坏和产生高残压。建筑物电子信息防雷规范中要求开关型SPD1 和线压型SPD2 之间的限距大于10 m，SPD2 和SPD3 之间的限距大于5 m，主要保证雷电流到达下一级SPD 时本级有足够的相应时间。

设计安装多级SPD 防护，目的是达到分级泄流，避免单

1.5 完善合理的共用接地系统

将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线(PE)、等电位端子板、设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地及接地装置连接在一起。

2 制定防雷应急预案

除了技术上的防雷措施外，组织上的措施也是必不可少的。制定一套完善合理的、适合本台(站)的防雷应急预案，在雷雨形成初期就启动预案，例如关闭备用设备等，一旦遭到雷击，可以将损失降到最小。

3 光纤可以阻断沿信号线、数据线侵入的雷电过电压波

光纤的基本成分是石英(SiO2)，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，这个特性决定了光纤传输对电磁干扰、雷电侵袭有很强的抵御能力。

由于地形的限制，我台分为微波机房和发射机房，两机房相距80 m 左右，微波机房通过屏蔽铜导线为发射机房传输音频和视频信号。起初为了改善信号传输质量，我们将部分铜导线改为光缆，用光端机进行信号的光电转换。意外的发现是:使用铜导线的编解码器和激励器经常因为雷击而损坏，而使用光端机的编解码器和激励器经过多年使用也没有发生因雷击而损坏的情况。受此启发我们将其余铜导线全部改造成光缆，包括信号传输系统、电话、视频监控系统。经过改造后的相关设备受雷击的损坏的情况大幅下降。信号线的第二种防雷方法是在铜导线上串接SPD，这种方法适合短距离和卫星接收机馈线使用。和铜线加SPD 防雷方式比较，采用光缆防雷具有信号不失真，传输距离长，扩容性高的优点。一些光缆中有钢丝作为加强元件，必须将钢丝在尾纤盒处做可靠接地。

4 使用避雷针弊大于利

避雷针现在称作“接闪杆”，是利用尖端放电的原理，将空中的雷电流吸引到金属棒上，再通过引下线和接地装置释放到大地。避雷针在过去被作为防雷的主要技术手段被大量使用，至今许多建筑物附近和顶部还有高大的避雷针，其防雷效果有限，反倒是安装避雷针后频频遭受雷击的案例不少。避雷针的高度H 与雷击概率N 存在以下关系:

式中:T－年雷暴日数(日)。K1—落雷不平均系数，易受雷击的建筑物，K1=1.5～2.0。K2—建筑物材料的影响系数，金属材料，K2=1.5。H—避雷针的高度(米)。

可以看出雷击概率与避雷针的高度平方成正比。当雷电流被吸引至避雷针附近，电流强度不足以大到接闪时，会出现绕击和散击现象，使得避雷针周围的落雷密度比该处平均落雷密度大很多。避雷针在有限的保护范围内虽然防住了直击雷，但是也带来了周围雷击概率大幅增加的问题，尤其是雷击电磁脉冲造成的影响远大于直击雷，所以使用避雷针如果不考虑其负面效应(LEMP、雷击概率增加等)很可能变防雷为“造雷”。

著名防雷专家谢广润教授早在1982 年就提出:“用避雷针能有效地进行防雷吗?答曰:否。避雷针的功与过哪一个更大?答曰:在很多情况下过大于功。因此避雷针一般应当停用。”随着对避雷针认识的逐渐增加，其功能不能避雷只能引雷，避雷针这一名称使用不妥，应用“接闪杆”代替。在必须使用接闪器的地方最好使用接闪带、接闪网、接闪短针。对于高架接闪杆应该安装在地势较高、远离人员密集处、远离被保护建筑，吸引经过的雷云在此放电，减少保护区域内的落雷频率，这样接闪杆才能起到拦截作用又避免了负面效果的危害。

5 结束语

防雷工程是个系统工程，应该做到紧握规范，整体设计，注重细节，因地制宜，才能起到良好的防雷效果，保证人员和设备的安全。

［1］中国机械工业联合会.GB 50057－2010，建筑物防雷设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2011－08－01.

［2］中华人民共和国建设部公告第215 号.GB 50343－2004，建筑物电子信息系统防雷技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2004－5－01.

［3］应洪正.电子信息系统的防雷保护［J］.中国防雷，2008(2) ：12－15.

［4］王巨丰，齐冲，范李莉，等.避雷针使用中的相关问题的探讨［J］.广西电力，2006(4) ：60－63.