李培海

(安圖縣廣播電影電視局,吉林 安圖 133600)

中圖分類號:TN943.6文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2009)12-051-01

一、雷電的種類與危害

雷電是一種攜帶巨大能量的自然現(xiàn)象。云層形成過程中,在大氣電場以及溫差起電效應(yīng)等作用下,正負電荷在云層不同部位積聚,當達到一定程度,云與云、云與地之間發(fā)生放電,產(chǎn)生雷電現(xiàn)象。人類至今不但不能利用雷電的能量,還經(jīng)常遭到雷電的危害。 雷電主要有直擊雷和感應(yīng)雷兩種。直擊雷是帶電雷云和大地之間放電造成的。當帶電雷云層很低,周圍又沒有異性電荷的云層時,就會在地面或者建筑物上感應(yīng)出異性電荷,當電位差大到一定程度時,發(fā)生擊穿空氣向地面或建筑物直接放電,形成直擊雷。直擊雷放電電流可高達數(shù)十萬安培,放電過程極為短暫,約為50—100μs。感應(yīng)雷的形成原因有兩種,由于帶電雷云的先導作用,雷云附近的導體或輸電線路上感應(yīng)出異性電荷,當雷電對附近目標或接閃器放電時,它所帶電荷迅速和放電物所帶的異性電荷中和,而雷云附近的導體或輸電線路上感應(yīng)的電荷變?yōu)樽杂呻姾?形成對地局部感應(yīng)高電位,它要從距離其最近處、電壓低處或元器件最易擊穿處尋找放電通道,從而形成感應(yīng)雷。另一種感應(yīng)雷是在直擊雷通過放電物體放電時產(chǎn)生巨大電流,這個迅速變化的電流必然在周圍產(chǎn)生瞬變的強大磁場,使其附近的導體感應(yīng)出高電壓并尋找放電通道,從而形成感應(yīng)雷。 直擊雷由于能量大,對建筑物和人、設(shè)備危害甚大;而感應(yīng)雷作用范圍寬,雷擊概率遠大于直擊雷,對廣播電視傳輸、發(fā)射設(shè)備危害更大;有時二者又相伴存在。

隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展,廣播電視傳輸、發(fā)射臺,電子設(shè)備和通信設(shè)備日益增多,暴露在室外的線路越來越長,遭受雷擊的概率大大增多,再加上現(xiàn)代電子設(shè)備中集成電路的工作電壓越來越低,印刷電路板的線間距離越來越小,使得設(shè)備抗雷擊能力越來越弱。對于設(shè)在高山上的發(fā)射臺,由于地形特殊,更容易遭受雷擊。

二、發(fā)射臺(站)防雷措施

要做好防雷工作必須要增強防雷意識,把防雷保護看作為一項重要的系統(tǒng)工程。在設(shè)防中要采用全方位、多層次、綜合治理。要把國家和行業(yè)防雷技術(shù)標準與發(fā)射臺地理環(huán)境、建筑設(shè)施、設(shè)備分布等實際情況相結(jié)合,制定科學的、切實可行的防雷方案。根據(jù)我們的實踐,應(yīng)該注意從四個方面進行防護。

1.發(fā)射天線塔和建筑物防雷措施 無論廣播電視發(fā)射臺或微波站都設(shè)有發(fā)射天線或天線塔,一般鐵塔和天線位置是臺站地面建筑的最高點。天線塔本身既可成為防雷的避雷塔,也可能變成“引雷器”或產(chǎn)生感應(yīng)雷的導體,因此,它是臺站防雷的第一關(guān)。 2.電源系統(tǒng)防雷措施 實踐證明廣播電視發(fā)射臺(站)大量的雷擊是由供電系統(tǒng)引入,特別是由感應(yīng)雷產(chǎn)生峰值很高的浪涌電壓對設(shè)備破壞比較常見。因此,對供電系統(tǒng)應(yīng)采用分層設(shè)防設(shè)計方案。 (1)臺站自維的架空高壓線路應(yīng)安裝架空避雷線,長度為300~500M。避雷線(除終端桿外) 每桿作一次接地,終端桿上增裝一組避雷器。若已建線路加裝避雷線有困難,可在高壓電力線路終端桿、終端桿前第一、三或第二、四桿上各增設(shè)一組避雷器,同時在第三或第四桿增設(shè)一組高壓保險絲。這樣可使架空高壓線路引入的感應(yīng)雷得到較好的泄放。

3.室外引入線防雷措施

室外引入線是指臺(站)內(nèi)各種發(fā)射設(shè)備饋線、吊饋管的鋼絞線及波導固定架、鐵塔過橋和塔燈電源線、各類管道、各種視音頻信號線、通信線等。在雷電天氣,引線外皮很容易將感應(yīng)雷或感應(yīng)電壓引入機房,必須采取措施進行電氣阻塞。

(1)保證饋管兩端良好接地。饋管在進入機房前,外皮還要就近與地網(wǎng)連接,吊饋管鋼絞線、固定架、過橋每隔一定距離逐點接地。

(2)各種引線要使用屏蔽電纜,進入機房前屏蔽層要就近與地網(wǎng)連接。引線較長或條件允許時,進入機房前水平埋入地下,長度最好在10M以上。若無屏蔽電纜,可將引線穿入鐵管,按上述要求埋入地下。引入機房的電纜中如有不使用的芯線,也應(yīng)在兩端良好接地。

4.室內(nèi)設(shè)施的防雷措施 (1)機房內(nèi)根據(jù)設(shè)備擺放情況,用銅皮鋪設(shè)地網(wǎng),通過多點與室外地網(wǎng)良好連接,從而營造等電位環(huán)境。

(2)根據(jù)國標GB7450—87《電子設(shè)備雷擊保護導則》和實際情況,科學的、有重點的采用防雷保護元件對電子設(shè)備進行保護。例如:同軸電纜保護器(CSP)、高頻信號保護器(HFP)、數(shù)據(jù)線保護器(DLP)和音頻線保護器(TLP)等。

(3)機房內(nèi)屏蔽接地、機殼接地、電源接地(中性線、零線)、工作電路接地、保安接地、過壓保護接地等要統(tǒng)一、就近與機房共用地網(wǎng)可靠的電氣連接。高山臺站把機房鋁制門窗、暖氣管、水管、走線架等各種導體就近與母線或地網(wǎng)連接。

三、實施防雷措施中注意的問題

1.根據(jù)IEC—1024、IEC—1312規(guī)范中關(guān)于防雷分區(qū)和等電位連接的概念,即:根據(jù)雷擊在不同區(qū)域的電磁脈沖強度劃分防雷區(qū)域,并在不同的防雷區(qū)域的界面上進行等電位連接,能直接連接的金屬物直接連接,不能直接連接的(如電力線路、信號線路)則依據(jù)不同防雷區(qū)域的科學劃分,采用不同防護等級的防雷設(shè)備。實踐證明這種分區(qū)等電位均壓連接,是防雷的有效方法。臺站在鋪設(shè)地網(wǎng)時應(yīng)把避雷針接地、建筑物接地、鐵塔接地、電源接地(中性線)、機房與設(shè)備保護接地統(tǒng)一連接起來,達到等電位連接。采用這種共地模式最重要的是千方百計減小不同接地點的電位差,這要求接地系統(tǒng)的接地體和地線截面要足夠大。實踐證明,在雷擊電流通過“地”向大地呈半球形散開,離接地體20M以外地方,電位已近于零。當一個臺站鐵塔、變電室、機房等防雷區(qū)域互相之間距離大于40M時,可采用分區(qū)域鋪設(shè)地網(wǎng),分別接地的方式。

2.要想達到良好的防雷效果,接地質(zhì)量十分重要,各種接地線與地網(wǎng)必須保證可靠電氣連接,焊接點要進行防銹處理。在巖石多的高山臺(站)接地點可填加鹽、木炭、鐵屑等,也可使用GDSZ系列高效降阻劑、DDT系列導電混凝土等新材料,達到降低接地電阻的目的。要做好地網(wǎng)維護工作,定期測試各點接地電阻,保證接地電阻達到設(shè)計要求。

3.要定期調(diào)整防雷元件放電間隙,檢查各類保安器件、避雷器接觸點是否良好,是否失效等。

總之,廣播電視發(fā)射臺(站)防雷工作,首先要設(shè)計一個科學的,符合實際的防雷方案。其次,要嚴格落實定期檢測、維護制度,這樣才能保證有備無患。?