防雷技术在高山发射台的应用

山西省广播电视局 刘雁峰

广播电视台为了提升用户的信号接收质量，扩大信号传输范围，通常情况下会将广播电视信号发射台建设在海拔较高的高山之上。通常这些区域受到自身地理环境的影响，会频发发生雷电活动。这样高频率的雷电活动会增加广播电视信号发射台遭受雷击的概率。为了稳定电视信号传输，贴合当前发射台操作系统的智能化升级发展的现状，为了有效保护发射台的精密集成电子元件，需要提升广播电视高山发射台防雷技术的效果。本文将分析提升广播电视高山发射台防雷技术和需要建设的配套设备。

我国的广播电视高山发射台的建设进程时间跨度长，存在一定数量的高山发射台的防雷装置年久失修，基础设施落后老化破旧严重。这样的防雷设备显然无法满足现代的防雷措施要求，严重时甚至还会对工作人员的身体健康造成威胁。从这样的现实条件出发可以发现，广播电视高山发射台防雷技术升级除了对技术本身要进行升级之外还需要对配套设施进行翻新重建。

1 雷击对于高山发射台的危害

能够对高山发射台产生雷击影响的主要有三种直击雷和雷电感应以及雷电波侵入，要了解这三种雷击的特性才能够提出具体的解决方案。高台发射站的工作特征是24h不间断运行，电源线除了雷击灾害之外还会受到供电部门功率因数补偿和大功率感性负载等因素的影响。电容的错误操作，甚至切换都会造成线路过电压，对电子设备造成重大的影响破坏。这种现象通常被成为内雷，这样的内雷同外部雷击一起会对需要不停歇运行的机器造成危害。经过不完全统计高山发射台通常会在每日遭受42次电源过电压，为了做好防雷防浪涌的预防措施，我国提出了标准的防雷规章《GB50057-94》。拿开关开闭瞬间而言，是在开关闭合的一瞬产生干扰信号。当开关顺利闭合之后，电路闭合形成的电压或者电流会出现和空气中的电磁场相连接的可能，一旦相连会形成干扰源。高山发射台中电压放大器中产生的电磁脉冲就是干扰源头。交流电压放大之后经由控制电路，会因为电压增大而电流瞬间增加。电流瞬间增加影响电磁反应，会导致电压测量结果受到电磁脉冲使得电流走向发生改变。

1.1 直击雷的特性

直击雷顾名思义就是直接落雷击打在受害物体之上进而造成目标物体破坏的现象。他的成因是因为带电的积云同地面的目标物体之间产生放电现象，放电生热产生机械力在破坏目标物体的同时还可能会对人畜造成伤亡。直击电压可以瞬间达到几万伏特甚至是几百万，这样强力的电压主要是因为雷云中隐藏的能量能够在很短的时间瞬间释放出来。这种瞬发的雷电灾害会对高山发射台造成巨大的伤害。

1.2 感应雷的特性

感应雷从自身的产生方式来判断能够分成两个种类，电磁感应和静电。感应雷的发生频次要远高于直击雷。感应雷同直击雷一样都会对高山发射台内部存在的精密元件造成危害。

1.2.1 静电感应雷

静电感应雷同样会造成建筑物内部的金属制品产生影响，会导致高山发射台的防雷水平降低。静电感应雷的产生主要是在雷雨来临之前。当雷雨天气发生之前，地面上的导体会使用静电感应而产生大量的束缚电荷，这些束缚电荷一般与雷云电极相异。当雷雨天气出现放电现象时，这些金属内部得束缚电荷会因为电击作用而变成自由电荷。自由电荷产生的静电电压数值较高。甚至能够达到数十万伏特。这样的静电感应雷造成得金属设备破坏不能忽视。

1.2.2 电磁感应雷

当出现打雷放电现象时，雷电流附近的力场环境会因为雷电的突然出现而产生剧烈的变化，导致高山发射台附近会出现强力的磁场，增加高山发射台外部防雷系统的负担，导致内部得零件设备短路受损。这种感应雷尤其会对发射线路较多，元件构成复杂的电子线路构成造成侵害。高山发射台的内部设备的构成需要的电路线路更加繁琐，一旦遭受电磁感应雷的攻击后果不堪设想。而高山发射台与外界连接有各种长距离电缆可在更大范围内产生感应雷，并沿电缆传入机房和设备。

1.3 雷电波侵入

当高山发射台的接地装置和架设的线路暴露在外部，会受到雷击的直接攻击或者落雷间接感应出现高压。这样的高压脉冲浪涌会使得雷击产生的大量电荷量无法顺利经过土壤排走。通常高山发射台附近的土壤电阻含量较高，这样的自然环境会使得雷电冲击经裸露在外的金属导管道线传播，破坏影响广，影响高山发射台内部设备的使用效果。

2 高山广播电视发射台防雷现状分析

传统的高山广播电视发射台会使用修筑配套的发射铁塔作为避雷针使用，在塔身部位安装架设接地装置实现对庞大的雷电电流导出的操作。在进行防雷接地装置工程建设期间可以将机房地网同生活区地网连接，搭建等电位连接，完成共用接地系统的组建工作。高山地区因为海拔过高自身会遭受高频率的雷击事件，山区的土壤的电阻值偏高，这样的现实情况迫使接地的电阻数值也随之提升。因为高山广播电视发射台的建设年限较高，所以接地设备较为古老，容易出现锈蚀。接地线网络部分的扁铁会出现断裂现象，这样的裂缝会造成电阻值增加。现阶段为了应对雷击的危害，通常广播电视发射台会使用双电源的设置，完成供电的稳定，提升原有系统的防雷效果。主电源的额定电压值为10KV左右，会从山脚向上架设完成对高山广播电视发射台的高压配电。这样的防雷设计并未预防直击雷造成得危害，只对终端设备安装了高压避雷器。在低压一侧设置电涌保护器时，要结合现实的核定电压值需要做好选择，实现铺设合理，减少成本浪费。一般的发射台备用电源设备使用柴油发电机，这样的发电设备并没有做出额外做出防雷击建设，这样的设计方式会留存安全问题。目前的高台发射台搭设使用的薄铜板，尤其是重要的机房和铁塔部分，这样的厚度和稳固性并不能符合整体发射台的防雷要求。

3 高山广播电视发射台信号发射情况

在进行高山广播电视发射台的防雷设计之前要需要明确高山广播电视发射台信号传输方式，并根据其优势地位做出合理的选择。本文将简单介绍广播电视信号传播技术。具体内容如下。数字广播电视发射覆盖技术是在节目制作、传输、播放过程中均以数字信号进行传输。数字广播电视发射覆盖技术概念与模拟广播电视发射覆盖技术概念相对，但信号传输音效、画质呈现效果上更好。广播电视发射覆盖技术概念通过数字流实现（0和1数字串编码），传输速率能够达到19.39Mb/s，实际呈像效果十分明显。模拟信号通过物理变化量信号进行信息传输，电磁波、传输耗损、天气等均会对这种变化量进行干扰，导致信号失真，出现图像变色、变形等问题。数字信号可以规避此类问题，只有在信号丢失或者完全无法传输的情况下才会出现无画面现象，因此数字广播电视发射覆盖技术将会被大范围应用于数字广播信号传输中。

4 高山广播电视发射台防雷改进措施

4.1 外部防雷整改方式

外部防雷主要是防直击雷，由接闪器、引下线和接地装置组成。高山发射台的接闪器和引下线一般较为完善，往往是接地装置存在问题。为满足发射台接地电阻小于4Q的要求，需对原有接地系统进行修鳝改造，除将机房地网、铁塔地网和变压器地网连接组成共用地网扩大地网面积外，还可以在地网外围增设1圈或2圈环形接地装置必要时可在接地体周围添加降阻剂降低土壤电阻率。

4.2 内部防雷改革措施

高山广播电视发射台的内部防雷措施重点是要警惕电磁脉冲，雷电感应，雷电波入侵等雷击危害。常见的防护措施搭建需要做好布线设计，屏蔽，电涌保护器，等电位连接等问题。例如，在配电房低压进线柜处安装一组1级试验的电涌保护器，每个电涌保护器的通流容量宜为100kA，保护水平2.5kV，连接导线相线大于16mm，接地线大于25mm。

结语：高山广播的发射台防雷改进措施首先要明确雷击危害的种类，正确认知广播发射台信号发射情况。从高山广播发射台现存的防雷手段漏洞出发做好外部防雷和内部防雷的整改工作。顺利实现广播电视信号传输稳定，保护智能化广播电视台内部的精密电子元件，实现高山广播电视台的稳定安全工作。