廣播電視發射臺站防雷接地分析

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1.發射臺站雷電防護的意義

我省地處高原地帶，長年干旱少雨，地表土層薄、電阻率高，且發射臺站的接收天線和發射鐵塔都地處高位，所以發射臺站極容易遭受雷擊。雷電對廣播電視技術設施危害甚大，如果防雷措施不夠完善，將會嚴重影響設備和人身安全，直接威脅到廣播電

2.雷電產生的機理與危害

雷電是自然界常見的一種大氣的巨大靜電放電現象。雷電前，天空中帶電的烏云叫做雷云，它是產生雷電的根源。由于靜電感應作用，與他相鄰的烏云或地面及地面上的物體會聚集等量的相反電荷，于是，帶異性電荷的雷云之間，或雷云與大地之間形成強大的靜電電場。當電場強度達到足以擊穿空氣絕緣時立即產生強烈的放電，形成雷電。我們常見的雷電多是線狀雷，痕跡呈現線形樹枝狀，有時也會出現帶形雷或鏈雷。雷電放電，有時在云層與云層之間進行，有時在云層與大地之間發生。這兩種稱為落地雷，落地雷強大的雷電電流可達數十至數千安培，溫度可達2萬度，使周圍的空氣猛烈的膨脹，并出現耀眼的閃光和巨響。雷電按其形成原因分為直擊雷、感應雷和球雷三種。直擊雷是指雷云對地面突出物體或電力裝置的直接放電，所含能量巨大，在放電區域時間極短，放電電流可高達幾百千安，電壓高達數百萬伏，強大的雷電流通過這些物體入地時，將產生破壞性很大的熱效應和機械效應，直接導致人畜的死亡和物品的損壞。在廣電設施方面直擊雷的主要襲入途徑是從接收和發射天線侵入。感應雷是指當雷云接近放電物體時，由于靜電感應和電磁感應，在架空線路、鐵塔、建筑物等凸起物頂部感應出大量電荷，引起金屬體上產生極高電壓而放電的過程。球雷是雷電放電時形成的發光發熱的帶電氣團。雷電具有電性質、光熱性質、機械性質等多方面的破壞作用，通常以直擊、側擊、感應、帶電云團或光熱氣團方式構成危害，危害主要有四個方面。一、人體觸電，雷電直接通過人體或人體接觸的金屬導電體，以直接放電、二次放電、球雷電擊、地面擴散的雷電流形成的過高的跨步電壓，使人體直接或間接觸電而造成人身傷害。二、破壞電器設備設施，因防雷措施不完善，使雷電直接竄入電器設備和雷電擊穿設備的絕緣體，損毀電路及元器件，使發射機接收機等損壞，造成嚴重的經濟損失。三、引起火災，這是由于直擊雷放電時的高溫電弧，引起可然物然燒。四、對運行的電器設備，雷電產生靜電和感應到電路中的電流和電壓，超過了額定值，造成嚴重的設備故障。

3.發射臺站防雷技術措施

防雷是在閃電通道和避雷針泄流通道及其整個三維空間內對雷電的全面防護。防雷就是提供一條雷電流（包括雷電電磁脈沖輻射）對地泄放的合理的阻抗路徑，控制雷電能量的泄放和轉換。防雷主要分為直擊雷的防護和雷電感應的防護，而各種防雷措施能否起作用的關鍵在于接地系統。

3.1直擊雷的防護

直擊雷防護也稱外部防護，主要作用是截、泄放雷電流，是保護物體本身不受雷電損害，以及減弱雷擊時的巨大的雷電流沿著物體泄入大地的過程。直擊雷防護以避雷針、避雷帶、避雷線為主，系統由接閃器（避雷針、避雷帶）、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放。其中避雷針是最常見的直擊雷防護裝置。當雷云放電使地面電場產生畸變，在避雷針的頂端形成局部電場強度集中的空間，再通過接地引下線和接地裝備將電流引入大地，從而使被保護物體免遭雷擊。

3.2雷電感應的防護

雷電感應的防護也稱內部防護，主要作用是均衡系統電位，限制過電壓幅值。由均壓等電位連接、各種過電壓保護器（避雷器）等組成。雷電感應是造成廣播電視系統設備損壞的主要原因，其侵入途徑多種多樣，電源線路、傳輸網絡、天饋系統等可被雷電感應侵入，確保廣播電視系統不受雷電感應的影響，可以從以下幾個方面入手：（1）電源防雷：根據有關技術規范，實行合理的避雷器防護方案。在此過程中，嚴格遵守多級防護原則，在施工中應嚴格遵從接線、接地和接熔絲的要求。配電系統通常采用三級SPD（浪涌保護口）保護模式。利用SPD在極短時間內（納秒級）將被保護的設備接入等電位系統中，使雷擊脈沖能量泄放到大地，初級SPD主要用于泄放電源線路遭到直接雷擊或電源線感應雷擊時的雷擊電流能量，次級SPD主要用于鉗制電源線路的電壓，防止設備因過電壓沖擊而損壞。（2）信號系統防雷：根據信號線的種類、接口類型、通信方式等選擇對應通信避雷口，將通信避雷口串聯或并聯在通信線路中，限制過電壓，從而保護與之相連的電子設備。（3）等電位鏈接：用等電位鏈接導體將彼此獨立的接地系統鏈接起來以減小雷電流在它們之間產生的電位差，形成聯合接地系統，更有效地進行異常能量釋放。（4）屏蔽接地：將連續的金屬管（槽）兩端接地而形成屏蔽以防止電磁脈沖對管（槽）內部金屬線路造成干擾。有獨立屏蔽層的導線將屏蔽層兩端可靠接地即可。

4.發射臺站防雷接地

接地是分流和泄放直擊雷和雷電電磁干擾能量的最有效的手段之一，也是電位均衡補償的基礎。目的是使雷電流通過低阻抗接地系統向大地泄放。合理接地，一是改造地線，依據規范和不同信息系統對接地的要求，對不符合要求的地線進行適當改造。必要時采用低阻、高效、非金屬接地模塊和高效降阻劑，以減小地線電阻，從而為降低反擊電位和“共地”提供前提條件。二是合理接地，最好將系統接地和防雷接地實行共地。即由公共接地點提供保護接地、工作接地和防雷接地等所需的基準零電位，避免出現因各系統分別接地在個各地線間產生毀壞性電位差。接地體常用以下三種：

4.1網狀接地體；用扁鋼做成長方形或方形網狀，面積12～16m2，水平埋入地下1～2m深處，用40×4mm扁鋼焊接引出地面（如下圖所示）。

4.2板狀接地體；用厚度3～4mm的銅板或鐵板，面積2m2，埋入地下1～2m深處，用較寬足厚的銅帶或40×4mm扁鋼焊接引出地面（如下圖所示）。

4.3并聯式接地體；適用，表土層較厚地區，用多根長為2m，40×40×4mm角鋼分別打入地下,再用40×4mm扁鋼并聯焊接在一起即可。垂直打入地下的角鋼數量要根椐土襄電阻率來確定。垂直并聯式接地體（如下圖所示）

5.結束語

廣播電視系統的防雷是一項綜合的技術工程，任何一個環節出了漏洞，都會影響整個廣播電視設備的防雷效果。正確的方法是首先對需要防雷保護的系統進行詳細勘察，制訂技術方案，并依據國家和有關行業技術標準、規范，進行正規的工程設計。在此過程中，應從宏觀到微觀、從內部防雷到外部防雷、從天線到地線、從強電到弱電統籌考慮。有針對性地對配電系統、天饋系統、信號源系統采取相應的技術措施。平時應加強對防雷系統的維護，定期對接地電阻進行測量。每年雷雨季節前，應對系統進行檢查維護，對運行中的防雷元器件進行檢測。防雷工程是多項技術措施綜合運用的系統工程，任何單方面的措施，其防雷效果都將大打折扣。

作者:李軍 單位:甘肅省新聞出版廣電局無線傳輸中心