福清市五马山机房综合防雷改造设计方案

俞大明

一、设备所处雷电活动概况及环境

福清市五马山高度350M，广电机房位于山顶部，有九套各类发射机。根据福清市气象台统计，福清市年平均雷暴日约56.0d/a，属高雷区。而在山顶更容易遭受直击雷。上半年机房搬到原邮电机站，需要对整体防雷做出整改。

机房四周山坡陡度大，多为碎石土壤、强风化岩石、地表覆土层只有几十厘米至一米，土壤电阻率高。

电源为10KV高压架空输入。对外通信线为光纤。

二、设计原则及要点

根据经济、实用、高标准、采取：

多种雷电灾害兼顾的综合防雷设计;区域与整体统筹的总体防雷设计

系统防雷是一项综合性工程，主要包括外部防雷和内部防雷两个方面：

按照GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》高山台站建筑物电子信息系统雷电防护等级B级。

一）防直击雷装置

我台站防直击雷的措施都完善，天线塔、卫星天线均有避雷针保护，屋面避雷带都有避雷带。

二）接地装置

一般情况下工作接地电阻≤4Ω，保护接地电阻≤4Ω，电源重复接地电阻≤4Ω，和防雷接地电阻≤10Ω（二类建筑物）

本方案设计发射台天线及机房共用一组接地系统，这样可以有效地防止地电位间的反击。

高山台站土壤电阻率均较高，其接地电阻值只有符合保护接地地阻值（要求≤4Ω）就可以。

高山台站降低接地电阻值有效的方法采用深埋回填田园土

地网采用的材料垂直接地体建议采用Φ16*2500铜包钢，可以打入比较深。铜包钢间距5米，如果无法打入整条铜包钢则间距应为铜包钢打入深度的2倍。

地网采用的水平接地体采用40*4热镀锌扁钢。焊点一定要做好防腐处理。

采用以上地网的总长度300-400米基本就可以达到≤4Ω的要求。

地网的形状也是很重要的，建议围绕机房建筑物和铁塔，并沿合理的方向适当延伸2-4路。

机房的接地引入线至少为BV35mm2，至少应从不同的路由引入，这样可以提高接地线的可靠性和防止接地线路谐振时产生高阻抗。

三）屏蔽等电位连接

屏蔽等电位连接是大家容易忽略的防雷措施。

工作接地、安全接地、防雷接地没有共用一组地网，或没有接地，造成各地网电位差，易导致设备被击穿。

为减少需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差，即防雷地、电气接地和工作接地采用共地连接，形成等电位网，防止导线共模干扰产生的电位差以及由此电位差造成的敏感设备损坏或致使误动作，需要等电位连接。

电源线、信号线等应通过过电压保护器进行动态等电位连接，各个内层保护区界面处要依次进行局部等电位连接，最后均要接到总等电位连接带，可靠连通接地。

天馈线的外皮至少应在进入机房的界面等电位接地、金属管道等在进入室内的界面等电位接地。

为减少静电给设备及人员带来的影响及身心伤害，设备接地也是防止和减少静电危害的有效措施。

在机房内靠近设备分别安装等电位接地排。将机房内每个机架按照工作接地和保护接地分别用BVR16mm?铜线分别接地，如果机架不是一体式（框架间焊接），或者是喷漆后再安装则机架四条立柱间应跨接。机架内安装的终端设备应采用BVR6mm?多股铜线就近接地。

走线架、金属穿管道、大面积金属门窗以及其它金属管线，均应在进入机房的界面做等电位连接。

在实施屏蔽等电位连接的过程中要注意以下的细节

1、稀疏法拉第笼

我机站已行成大范围的稀疏法拉第笼，利用建筑物的钢筋混凝土框架的钢筋网，

机房内设备的机柜要保持屏蔽的完整性，门要接地切要保证平常在闭合状态。

2、同轴馈线的三点接地

同轴馈线当线路距离较远时应三点接地，也就是天线端、离塔处、进入机房的界面。

当距离超过30米时应考虑中间增加接地点。

同轴馈线接地点不建議接于铁塔，更不建议接于屋面避雷带。

3、要注意到接地的牢固度和截面

接地线要考虑到接地的贯通性，要考虑接地的机械性更要考虑接地的电气特性也就是大电流特性。具体的实施过程中要刮除接地点的油漆层和铝合金构件表面的氧化铝层。

4.对于空线对通信线及室外引入的多余线路确认不会再使用的线路建议移出机房或者整条抽掉，或者要做好接地，否则会对周边的线路造成二次雷击，

四）安全间距

机房的线路应强电与弱电分开安装，最好是分别安装在不同的镀锌线槽内，线槽两端应分别接地。线槽尽量不要使用喷漆的，这是由于喷漆线槽不会形成法拉第笼，电磁波屏蔽效果不好。

即使是统一类的线路也要将从室外进入的线路再分开屏蔽敷设。

室外引入的线路，或者是雷电感应源线路与其它的线路平行敷设时距离越近其雷电感应风险越大。

消除室外引入的线路，或者是雷电感应源线路对相邻线路影响的有效方法是将风险源线路与机房内线路尽可能地分开，常用的所有线路均绑扎在一起的做法是不可取的。

另外消除风险源线路对机房内线路线路影响的方法可以为将风险源线路在进入机房的界面后套穿金属管、或安装在镀锌线槽中将金属管、金属线槽两端可靠接地。

五）浪涌过电压保护器

1.电源线路保护

10KV电源线路架空引入，经变压器降压变为380/220V系统后，经配电房屏送电。低压电源采用TN-S系统。

电源应在总配电屏及分配电箱安装合适的浪涌过电压保护器，且连接浪涌过电压保护器的电源线、接地线线应尽可能短（≤0.5米），如果由于场地限制则应增加连接线的截面。

电源浪涌过电压保护器应考虑到特性的匹配，各级之间的距离应大于10米否则应安装退藕器。退藕器除了要考虑到电气特性外更要考虑到雷电流的高频特性，退藕线圈应为空心电感，电感量最好要达到30μH。

低压配电系统SPD配置

根据现场防雷要求，本方案设计供电系统采取四级防雷保护。

第一级浪涌过电压保护器采用10/350μS的避雷器，安装于配电房电源总进线端。要求In≥15KA，Up≤2KV

第二级浪涌过电压保护器安装于在分配电箱电源入户端。要求In≥40KA（8/20us），Up≤1.9KV。

第三级浪涌过电压保护器安装于机房的机架内（电源的输入端）。要求In≥20KA（8/20us），Up≤1.75KV。

第四级排插式浪涌过电压保护器作为终端设备配置。

对于有引出机房的线路应在出机房的界面安装浪涌过电压保护器，比如障碍灯、节日彩灯，抽水机线路等。

2、信号通讯系统保护

数据（信号）通信接口避雷器的配置：根据通信设备的具体情况，主要考虑由室外引入的数据（语音 或视频信号线路的防雷保护。信号类浪涌保护器主要串接在线路的两端设备的接口处。

为降低雷电流残压以及减少插入损耗，每条天馈线路前端装天馈避雷器

对外传输线路为光纤电缆，只要做好光缆金属加强筋、金属挡潮层接地就可以。

馈管主要做好屏蔽层的三点接地就可以。

卫星天线除了做好屏蔽层接地外还需要在机房端终端设备馈线接口安装合适匹配的浪涌过电压保护器。

通过以上的保护措施，理论上可以有效地消除雷电对设备的危害，保证安全播出。