高山无线台站防雷技改方案

侯建强

【摘要】广播电视发射台站内含很多电视设施，容易导致雷击事故，本文结合笔者多年的工作经验，就如何采取技术措施分别对广播电视无线发射高山台站辖内地网、建筑物、信号源、供配电系统实施防雷升级改造，增加防雷措施，改善工作环境和技术条件，保障广播电视节目的安全优质播出。本文以贵州省广播电视局七六四台为例，对雷电的防范措施展开探索和分析，提出防雷技改方案，以供同行交流和借鉴。

【关键词】广播电视;防雷;技改

中图分类号：TN94                 文献标识码：A               文章编号：1673-0348（2020）017-031-04

Abstract： Radio and TV transmitting stations contain many TV facilities， which easily lead to lightning accidents. Based on the author's working experience for many years， this paper discusses how to take technical measures to upgrade the network， buildings， signal sources and power supply and distribution systems under the jurisdiction of radio and TV radio transmitting mountain stations， increase lightning protection measures， improve working environment and technical conditions， and ensure the safe and high-quality broadcast of radio and TV programs. In this paper， taking the 764 station of Guizhou Radio and Television Bureau as an example， the lightning protection measures are explored and analyzed， and the technical innovation scheme of lightning protection is put forward for peer exchange and reference.

Key words： radio and television， lightning protection， technical innovation

降低雷电灾害，遏制雷击事故是世界性难题，更是广播電视高山台站亟待攻克的技术难题。随着广播电视技术向网络化、数字化、智能化发展，集成化程度越来越高，雷电对微电子技术设备的破坏力也越来越大，为预防和抗击雷电灾害，七六四台安排资金对雷公山技术区防雷设施进行了改造，修建了3个防雷带、11个防雷坑和4根25米高的避雷柱等。同时，分别对两条自管10KV高压线路实施入地暗埋改造，使雷电灾害有所下降。但是，由于使用年限较长和受雷公山低温潮湿气候环境的影响。目前，该防雷系统接地匾铁锈蚀断裂、防雷坑年久失修、接地阻值逐年增大，防雷功能基本失效。只要到雷雨季节，雷电便通过信号源、电源、电磁波等方式侵入发射系统，造成致命破坏。经实地勘测，发现多处防雷措施不合格，防雷配置未符合国家规范标准。其中：①两座65米高发射塔自身具有防雷功能，但接地引下线锈蚀严重，影响防雷效果，现场测得接地电阻为11欧姆至16欧姆，超出规范要求。②多数建构筑物和露天设备设施直击雷防护措施和等电位连接措施不完善影响防雷效果。③机房部分线路在LPZ0-1区处未设置相应的防电磁脉冲和防雷电过电压保护措施。④原设置的防雷接地系统不合理，加上年久失修，接地电阻值增大，影响防雷效果。

1. 建构筑物直击雷防护措施

针对台站的位置、屋面接收天线的布置、地理环境、气象特征、建筑物自身条件以及防雷效果等因素，采取在各建筑物屋面设置优化先导避雷针进行直击雷防护，避雷针保护范围根据 GB50057-2010 《建筑物防雷设计规范》中滚球法计算，滚球半径取45米，按二类防雷设计，建筑物防雷类别中滚球半径按 GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》规定的表中取值。

式中：

h——接闪器高度，r0为避雷针在平面上的保护范围，hr——滚球半径，hx——被保护物高度，rx为避雷针在建筑物高度平面上的保护范围。

根据对各建筑物的测量（配电房22M*8M*5、主机房31M*15M*8M、1#宿舍58*7*3、2#宿舍48M*7M*3M）数据显示和滚球法计算：

（A）配电房需设置一组5米高优化先导避雷针做直击雷保护。

（B）主机房需设置一组6.5米高优化先导避雷针做直击雷保护。

（C）1#宿舍需设置一组7.5米高优化先导避雷针做直击雷保护。

（D）2#宿舍需设置一组7.5米高优化先导避雷针做直击雷保护。

（E）油库用房 6M*4M*3M 设置独立避雷针作保护（按公式2计算），避雷针高度为 12.5米，避雷针距油库用房5米。

4避雷针设置在各建筑物屋面中央位置，采取在屋面浇筑400mm*400mm*300mm的C30混凝土基础墩作为避雷针基础固定。

避雷针针杆采用DN80钢管，针尖（接闪器）采用 QRBLZ-200-16优化先导避雷针。

避雷针引下线采用?12热镀锌圆钢两根从避雷针基座板处焊接连接至地面共用接地装置上。

所有屋面金属构件（接收天线机架、天线支撑杆、金属线管等）都与避雷针引下线电气焊接贯通。

2. 低压电源系统AC380V-AC220V-DC12V防雷击过电压和雷电波侵入的防护措施

根据相关规范要求低压电源系统防雷击过电压和雷电波侵入的防护措施应采取在线路进入各防雷区界面处设置电涌保护器（SPD）作保护，逐级降低使被保护的设备及系统运行的耐压水平，如第一级设置Imax（8/20us或10/350us）80/100KAUP≤2.5KV tA≤100ns的电涌保护器（SPD），第二级应设置Imax（8/20us）40KAUP≤1.5KVtA≤100ns的电涌保护器（SPD），第三级应设置Imax（8/20us）20KAUP≤1KV tA≤100ns的电涌保护器（SPD）作保护（根据单位目前需要，仅进行部分保护）。

针对雷公山高山台的特点，本次主要对机房电源系统作三级保护。

第一级设置在引入机房总电源配电柜处，型号选用 QR-380M-80KA/4共2组;

第二级设置在进入机房总电源配电箱处，型号选用 QR-380M-60/4共2组;

第三级设置在机房UPS电源输出端，型号选用 QR-220M-20/4共4组。

3. 各信号线（视频、馈线、网络、微波等）进入机房内 LPZ0-1 区处防雷电感应的防护措施

各信号线（视频、馈线、网络、微波等）进入机房内 LPZ0-1区处防雷电感应的防护措施采取在视频、馈线、网络、微波进入机房内LPZ0-1 区处安装相应接口、参数匹配的信号 SPD 作保护;主要考虑接口类型、插入损耗、工作信号频率、最大功率、工作电压与线路参数相匹配的各型电涌保护器（SPD）;根据工作条件要求，此次方案共考虑设置 7 组信号 SPD。

4. 各区域内防雷接地系统的接地降阻措施

接地是防雷工程中最为重要的内容之一，也是最基础的环节。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来，甚至扩大雷害程度。各类建筑物、电子设备、计算机场地等其接地电阻要求各不相同，一般接地可分为：建筑物防雷接地，电子避雷器接地、设备安全保护接地、屏蔽接地、静电接地、交流工作接地、直流工作接地（逻辑地）。

广电系统的设施设备都存在和包含这些接地系统，那么这些接地系统它们各要求的电阻值及设备要求的电阻值都不相同，如果每个接地都是单独设施，首先是条件不允许，其次增加防雷工程的成本，因此规范要求将这些接地系统在同一区域内实行联合共用，将接地电阻值取其设备要求的最小值，实践经验表明这样是非常有效和合理的解决办法。

GB/T21413-2015《建筑物防雷装置检测验收规范》要求不同系统电阻值允许值如下表：

注：

A）电子信息系统机房宜将交流工作接地（要求<4Ω）交流保护接地（要求<4Ω）直流工作接地（按计算机系统具体要求确定接地电阻值）、防雷接地共用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值确定。

B）无线发射台站共用接地装置在土壤电阻率小于100Ω·m时，宜<1Ω;土壤电阻率为100Ω～m300Ω ·m时，宜<2Ω;土壤电阻率为 300Ω·m～1000Ω·m 时，宜<4Ω;当土壤电阻率>1000Ω·m时，可适当放宽要求。

此次针对七六四台辖区的接地系统改造主要分为机房同一区域的建筑物防雷接地系统采取联合共用接地实施降阻措施;对油库用房和高压配电房实施獨立接地改造;对变压器塔杆和过渡杆采取独立接地。

机房同一区域的建筑物防雷接地系统采取联合共用接地实施降阻接地电阻值小于4欧姆（现场测试原接地电阻值为11.5 欧姆）;对油库用房独立接地电阻值小于10欧姆;高压配电房独立接地电阻值小于4 欧姆;变压器塔杆接地电阻值小于4欧姆;过度杆独立接地电阻值小于10欧姆。如图2所示。

鉴于规范要求接地电阻值允许值来看，结合现场环境和广电设备的重要性，此次改造拟采用目前较先进的接地材料和技术实施联合多用的办法，采取垂直接地和水平接地相结合，材料采用QR 高效物理防腐降阻剂、高效物理防腐接地模块、垂直接地角钢、和水平接地扁钢，以及钢管内填充降阻剂等新工艺、新方法。

5. 等电位连接措施

采取在同一区域内的防雷接地系统和设施设备实施等电位连接，所有建筑物屋面的金属构件、支架、设备金属外壳均采用Φ10热镀锌圆钢与避雷针带引下线焊接贯通;两路10KV高压输电线路输入端采用 40*4 热镀锌扁钢引入地面采取环型闭合回路焊接并深埋，形成独立避雷网带;机房区域内的接地系统用 40*4 热镀锌扁钢路焊接贯通，将地面金属设备支架、外壳、金属管、铠装电缆及屏蔽层与接地扁钢连接贯通，建立均压环;在机房内用 40*4 热镀锌扁钢设置MEB端子板，将机房内设备工作接地、安全保护接地、静电地板支架接地、SPD接地、配电箱外壳接地、机柜接地连接在 MEB端子板上使之形成等电位。

6. 施工工艺及方法

（1）施工方法：垂直接地极用 L50mm×5mm 镀锌角钢和钢管降阻剂组成;水平接地极采用L40mm×4mm 镀锌扁钢制作;水平接地沟开挖宽度根据现场环境由施工人员调整，埋设深度按设计要求确定，接地沟长度根据现场有施工技术员确定;水平接地极敷设后，先在接地体顶部回填 30cm的碎土并夯实，再回填其它土石方，且边回填边（加水）夯实。

（2）各焊接连接点（普通电气焊接应符合 GB50169-92 相关要求，化学热熔焊接工业应表面光滑，焊接头中缝无夹渣）;且各电气连接处其过度接触电阻不大于 0.03Ω。

（3）凡焊接处（特别是普通电气焊接处）都应涂刷沥青漆或防锈银粉漆作防锈蚀处理。

（4）避雷针安装应满足垂直偏差±5%，抗风应满足相关规范要求。

（5）各焊接搭接长度应满足 GB/T21413-2015《建筑物防雷装置检测验收规范》要求。

7. 施工部分安装示意图如图1、图2所示

8. 结束语

通过对技术区防雷系统升级改造后，经测试，辖内主机房、值班室、高压室、柴油机房等重点部位接地电阻均小于4欧姆，防雷配置基本符合国家GB50057-2010、GB50343-2012、GB50169-2006等规范标准，使年内雷击事故和雷电灾害明显下降，有效保障广播电视设施和工作人员的人身安全，提高节目播出质量，更好地满足基层群众公共文化服务。

参考文献：

[1]吕晓梅.论广播电视发射台站的防雷技术[J].科技传播，2016（10）.

[2]田世杰，李瑞珍.发射台站广播电视设备防雷接地措施[J].数字传媒研究，2016，33（1）：59-61.