发射台防雷措施浅析

□袁卓宾　杨勇



发射台防雷措施浅析

□袁卓宾杨勇

在信息爆炸的时代，无线广播电视关乎当地居民的日常生产生活以及与外界的交流。而信号发射是无线广播电视流程当中不可缺少的组成部分，广播电视发射台是否能够正常运转直接影响广播电视节目能否安全、优质播出。由于接收、发射信号的需要和自身结构的特殊性，广播电视发射台极易成为因雷电袭击而受到较大危害的场所。本文以葫芦岛广播电视台首山发射台防雷综合改造工程为例，提出适合同类场所的综合防雷保护措施，为雷害事故频发的广播电视发射台提供一定的借鉴。

一、雷击灾害的特点及防雷应对方法

雷击多发生在雨季，包括电性质、热性质和机械性质的破坏，可通过直击雷、球形雷、雷电感应、雷电侵入波四种形态对发射台造成损害。因此做好雷电防护工作，就要以雷电泄放和均衡为核心，形成一个系统工程。

（一）雷电泄放

泄放就是将雷电与雷电电磁脉冲的能量以层次性为原则通过大地泄放，尽可能多、尽可能远地将多余能量在引入机房之前泄放入地；同时按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。在现代雷电防护技术中，防雷区的设置具有重要意义，可以指导我们进行屏蔽、接地、等电位连接等技术措施的进行实施。

（二）均衡电流

均衡就是保持发射设备各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，这实质是基于均压等电位连接的。由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器（防雷器）组成一个电位补偿系统，在瞬态现象存在的极短时间里，这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内所有导电部件之间建立起一个等电位，这些导电部件也包括有源导线。通过这个完备的电位补偿系统，可以在极短时间内形成一个等电位区域，这个区域相对于远处可能存在数千伏的电位差。重要的是在需要保护的系统所处区域内部，所有导电部件之间不存在显著的电位差。

（三）雷电防护措施

在实际工作中，雷电防护系统包括外部防护、过渡防护、内部防护三大部分，各部分都有其重要作用，无可替代。其中，外部防护由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放；过渡防护由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应；内部防护由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。而对应三大防护部分的设施设备分别为发射塔、发射机房、接地系统，因此葫芦岛广播电视台首山发射台防雷综合改造，主要就是这三大设施设备的综合改造。

二、葫芦岛广播电视台首山发射台情况简介

葫芦岛广播电视台首山发射台位于海拔329米的首山半山腰上，设有高86米的发射塔1座，承担着中央人民广播电台中国之声、葫芦岛广播电视台新闻综合广播、交通文艺广播3个频率的转播、发射任务。首山发射台发射塔原有爱牢避雷系统一套，由于年久失修，存在腐蚀、断裂现象，避雷针也有部分脱落。近年来，已经发生多起因为遭受雷击造成信号中断、设备受损等情况，造成直接经济损失累计数十万元，到了必须进行防雷措施改造的地步。

三、实施防雷措施综合改造，彻底解决雷害安全隐患

针对雷害产生的特点及危害程度，雷电防护的应对措施，葫芦岛广播电视台在首山发射台的防雷综合改造工程实施中，首先进行了发射塔的避雷改造。

（一）发射塔避雷改造

首先拆除原发射塔的爱牢避雷针，更换为由接闪器、球体、阻抗单元、底座等组成的ZGU-Ⅲ-3A2(TY)型优化避雷针一套。在避雷针底部采用95m?电缆做引下线，并在脚塔支架上每2米做牢固点，直接与地网相连。

（二）发射机房避雷改造

根据统计资料表明，70%-80%的感应雷和雷电入侵波来自于电力传输线。因此，电源系统的防雷应采取“多重保护，层层设防”的原则，根据设备的重要程度和地理位置进行有重点、有层次的保护，以防范从直击雷到工业浪涌保护器的各级过电压的侵袭。

实际改造工作中，笔者所在的改造工作小组在首山发射台一楼交流变电箱中，安装100KA的型号为LTSPD15KA/4(10/380)避雷器一台作为一级防护；在二楼交流变电箱刀闸处安装80KA型号为LTSPD80KA/4避雷器一台作为二级防护；在机柜每个空开上安装40KA型号为LTSPD40KA/4避雷器一台作为三级防护。

机房增设均压环及等电位端子排设施。机房四周以绝缘棒做支架，铺设采用30cm×30mm铜排制作的均压环。这样的设置可以更好地就近连接机柜及其他设备接地，避免一切静电对设备产生影响。

（三）新增信号源防雷器

为了保护所有的机器设备，改造工作小组在信号源方面对所有的发射机都安装了型号为LTP-C-FL10的避雷器；对监控系统所有摄像头安装了型号为LTP-C-BNC的避雷器；在微波接收设备上安装了型号为LTP-C-N(2.4G)的避雷器；同时，为INTERNET网线安装了隔离装置。这些避雷设施的增设为雷雨季节发射系统的正常运转提供了坚实基础。

（四）接地系统

防雷离不开接地。良好的接地系统是设备正常工作的保证，同时又是做好防雷工作的基础。按照“共地不共线，分类接地线，不串不共用，一点接地法”的接地原则，改造工作小组根据国家有关规范要求，地网间采用40×4镀锌扁钢进行连接，组成联合地网，接地电阻为系统要求的最小值。此接地系统的设置，在避免了接地线布局不合理、产生干扰杂波的同时，还可以使雷电流以及电源发生故障时产生的大电流尽快入地。

在地网的接地极选用方面，改造工作小组采用了非金属接地模块。该模块具有吸湿、保湿性、抗腐蚀、无污染，能增大接地体本身的散流面积，减少接地体土壤层间的接触电阻，能充分发挥电解质的导电作用，而且使用寿命长，在不同的季节及长时间内均能保持稳定的阻值。

根据《建筑物防雷设计规范》的规定，出于节省场内作业面积的考虑，改造工作小组采用了水平接地极、垂直接地极、低电阻接地模块和添加降阻剂等方法，并在接地系统中采用直线型的施工工艺。

具体操作为：在发电机房后身，挖掘一条总长为20m、宽为0.6m、深为0.8m的地沟，在沟中每隔4米安装一根长2m、直径5cm的铜柱作为垂直地极，添加降阻剂后夯实；同时，在地沟内每隔5米再挖0.8m深、0.4m宽的两个坑，安装低电阻模块，添加降阻剂后分层夯实。垂直接地体和低电阻接地模块以及相互间并行连接，再用4mm×40mm镀锌扁钢将该垂直地极和低电阻接地模块焊接，在焊接处做防腐处理，与原有接地相连接。

接地示意图如下：

通过一系列工程改造，首山发射台拥有了较为完备的雷电防护综合系统，并在当年的雷雨季节中经受住了严峻考验，机器设备运行正常，保证了广播电视节目的安全、优质播出。

参考资料：

1.《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

2.《建筑物电子信息防雷技术规范》GB50343-2009

3.《电器装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92

4.《建筑物防雷装置检测技术规范》GBT21431-2008

5.《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008

（作者单位：葫芦岛广播电视台）