广播电视高山台站防雷地网工程浅谈

潘立宝

（广西广播电视技术中心河池分中心）

一、引言

广西广播电视河池二五0台位于河池市金城江区北面的乾独山山顶，机房建在距山脚约600米的山窝上，两座独立铁塔建于机房西面，与离机房有约100米的高差。河池市地处广西西北部，属喀什特地貌，山体主要以石灰石为主，山上土层稀，接地电阻非常不理想，机房经常遭受雷击。现用的地网和防雷设施大都建于2006年至2008年，发射塔防雷系统、机房外部接地系统、机房内部接地系统严重老化，经常发生雷击造成设备损坏的现象，最近2017年7月和8月发生两起雷击事故，一台激励器和一台卫星接收机被雷电击坏，因此急需整改和完善。

二、机房防雷装置整改

由于雷击事故频繁发生，对安全播出造成重大影响，分中心领导研究决定对乾独山防雷系统进行升级改造，整个防雷工程根据CB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中的要求设计，系统包括外部防雷措施和内部防雷措施，外部防雷措施有接闪器、引下线、接地等，内部防雷措施有屏蔽、等电位连接、合理布线、安装浪涌保护器等。[1]

（一）铁塔防雷装置

1.法拉地笼

在这次升级改造工程中新增法拉地笼，天线塔底部环绕焊接1条Φ12mm热镀锌圆钢，从天线塔的等电位连接环引6条Φ12mm热镀锌圆钢至山脚等电位连接环，在半山腰绕山且等距离增加3条Φ12mm热镀锌圆钢电位连接环，除铁塔环绕线外，其余4条等电位连接环与6条引下线的每个接点增加垂直地极，材料采用50*50*2000mm的热镀锌角钢，每个地极坑洞中加入长效降阻剂，降低接地电阻值。用Φ20mm热镀锌钢绞从山项铁塔拉2条引下线到山脚等电位连接环，形成法拉地笼。法拉地笼不与机房地网相连，形成独立的防雷系统。

2.架空避雷线

从铁塔底部引4根架空避雷线到山窝另一边，接地处增加垂直地极，地极坑洞中加入长效降阻剂，地极距机房大约50m，4根架空避雷线均匀分布跨过机房顶端,距机房顶端大约30m。

避雷线是为了保护设备，避免雷击而安装的引雷入地的导线，也称防雷线。架空避雷线通常是架设在通信线路上方的金属导线，并且接地良好，它能有效地将雷电引入大地。也就是说，架空避雷线通常在通信线路的上方，它更加接近于带电的云层，雷电击中架空避雷线的概率要远大于通信线路的概率，而架空避雷线与大地相连，使雷电良好下地，从而达到保护通信线缆免受雷击的目的。

我们乾独山实际情况，架空避雷线就铁塔而言起到雷电分流作用，对机房才是起到架空避雷线的作用。当雷电击中铁塔时，避雷线能有效地分流一部分雷电电流，通过其引入大地，从而减轻法拉地笼泄流压力。当雷云接近机房上端时，在避雷线周围形成局部电场强度集中的空间，引导雷电向避雷线放电，形成直击雷，它能有效地将雷电引入大地，保护机房。当形成感应雷时，避雷线的电磁屏蔽作用，使得雷云及先导在机房顶端建立的电场降低从而降低机房顶端感应电压。

图1 铁塔防雷系统示意图

4根架空避雷线起到防雷效果非常明显，完全出乎我们的预期效果。在雷雨天气，台站留守人员时常看到雷电闪光从沿着避雷线往地极方向而去，机房却安然无恙。4根架空避雷线等效于发射机房埋进地下，架空线垂直地极远离机房，地极与机房之间地阻大，雷电对机房影响小。避雷线显然起到两个重要功能，即雷电流分流和拦截直击雷、感应雷的作用，屏蔽和保护发射机房。

（二）机房内部防雷装置

机房内部防雷装置由等电位连接环、共用接地装置、屏蔽、合理布线及安装浪通保护器等技术措施组成，主要用于感应雷(雷电电磁脉冲)的防护、闪电电涌侵入的防护、雷击电磁脉冲的防护、防止地电位反击，保护人员以及建筑内部设备安全，这是外部防雷系统无法做到的。

1.光缆SDH设备感应雷防护

光纤线路的光纤本身不导电，光缆线路不用加装浪涌保护器，将光缆内的金属外层与接地装置连接，金属加强筋和光缆SDH设备的外壳做好接地。

2.发射机房的等电位连接

机房的电源和信号线路都是由外部引入的，因而容易遭受雷电的袭击，需要加装防雷装置才能够有效防止雷击的破坏影响。防雷装置的作用就是：将被保护系统连入等电位系统中，形成等电位。在雷击发生时，最短时间内将电路上因雷击而产生的大量脉冲电能经防雷系统泄放到大地，从而起到保护作用。为了有效消除雷电引起毁坏性的电位差，就特别需要等电位连接。

机房内应敷设2个接地端子板，接地端子板采用50mm*5mm的铜排，并将铜排与各个机房相连接，形成等电位体。采用截面积50mm²的多股铜芯导线与接地汇集线连接，接地端子板安装在设备密集的区域，便于各个设备接地。在发电机房、发射机房、新建机房和高压房内四周建一组等电位连接环，材料采用50mm*5mm热镀锌扁钢。将机房内浪涌保护器PE线、设备地线、设备外壳、机架、静电地板骨架、室内走线架等可导电金属体就近与接地端子板连接，连接方式均采用星型(Ss)法。

所有设备外壳等都要通过过压保护器与等电位连接环连接，使整个系统及其内部设备形成个良好的等电位体，从而避免了雷电流泄放不及时与设备外壳之间形成电位差，使设备免于遭受高电位反击和雷击伤人事故。

（三）机房外部接地装置

1.机房增设接闪带

在发射机房建筑物天面四周沿女儿墙敷设接闪带，在整个顶面形成24*16m的网格，在屋角及天面突起部位设接闪杆。在发电机房天面四周沿屋檐敷设接闪带，在屋檐角敷设接闪杆。接闪带材料为Φ10mm热镀锌圆钢，用Φ12mm热镀锌圆钢制作成接闪带的支撑，支撑高度为150mm，间距1m。接闪杆材料采用Φ12mm热镀锌圆钢，高度为2m，敷设在屋面拐角处并与接闪带焊接在一起。

图2 机房防内雷系统示意图

图3 机房外部防雷系统示意图

2.增设接闪带引下线

发射机房周长约100m，敷设引下线4根，敷设在建筑物前后侧。发电机房周长20m，敷设引下线2根。引下线材料采用Φ10mm热镀锌圆钢，引下线上端与接闪带焊接，下端与建筑物四周等电位连接环焊接，引下线距地面1.5m处套PVC管。

3.增设人工地极

整个建筑物四周增设人工接地极，与建筑物基础有1m的距离，人工接地极由水平地极和垂直地极组成，水平地极材料采用50mm*5mm热镀锌扁钢，总长约300m，埋深0.6m，在地极围绕机房一圈形成闭合环，人工地极敷设过程中使用长效降阻剂，使得人工地极与大地电阻极大降低。新增水平地极与机房建筑物地极(基础主钢筋)和机房内等电位连接环多处焊接连通。垂直地极材料采用50*50*2000mm的热镀锌角钢，与水平地极有效连接。水平地极与机房内等电位连接环多处有效连接。

（四）联合地网及共用接地装置的设计

乾独山机房有铁塔地网，高压房地网和发射机房地网等三种，当三个地网距离很近时，必须并接形成一个联合地网，当其中一个地网或三个地网之间距离较远(50m以外)时，可单独设立地网，根据需要也可组成联合地网。河池二五0台机房实际情况设立两个地网，铁塔地网单独设立，高压房地网和发射机房地网共用，并且与防雷地井有效连接。

防雷地井采用9*9的网格设计，每个网格边长50cm,网格采用50mm*5mm热镀锌扁钢，在网格连接点下方增加垂直地级，采用50*50*2000mm的热镀锌角钢，在建设地井过程中大量使用长效降阻剂，使地井与大地之间电阻极大降低。当雷电发生时，雷电流才能更有效地泄入地井。

三、防雷系统的养护

为防止接地线和接地体因外力破坏损伤或断裂，接地体被腐蚀或土壤变化引起接地电阻发生变化，整个防雷系统应定期进行检查和测试。检查的主要内容为：时常用望远镜查看发射塔及馈管是否有腐蚀或损伤，有异常现象应及时处理。每年雷雨季节之前，要特别注意检查避雷设施是否完好。每年定期测量接地电阻，如有变化，查明原因，给予排除；每两三年请专业检测单位进行检测。每3至5年对接地体检查一次，若接地体锈蚀超过截面积的三分之一或折断必须进行更换。[2]

四、结束语

本系统做到了因地制宜，合理布局，科学设计，改造升级完工之后，建立了良好的防雷系统，到雷雨季节，雷声依旧，尚未发生雷击事故。但是防雷工程并不是一劳永逸，在雷雨季节来临前应对防雷设施系统地做全面检查，以保证安全播出和人员生命安全。