1.設(shè)備環(huán)境

陽(yáng)西廣播電視塔建于1994年，如圖1所示，發(fā)射塔上部為鋼塔結(jié)構(gòu)，下部為筒形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所有鋼筋都焊接在一起，形成一個(gè)法拉第籠結(jié)構(gòu)，從塔頂?shù)降叵露急３至己玫碾姎膺B接，對(duì)外界的電磁場(chǎng)干擾有較強(qiáng)的屏蔽作用。發(fā)射機(jī)房設(shè)在法拉第籠結(jié)構(gòu)里面。地面衛(wèi)星接收天線安裝在離塔20米外空地上。共有三個(gè)地網(wǎng)：發(fā)射塔地網(wǎng)G1，機(jī)房地網(wǎng)G2，衛(wèi)星天線地網(wǎng)G3。接地電阻均符合有關(guān)規(guī)定要求。

2.實(shí)際防雷效果分析

從表面上看，該接地的都接地了，方案似乎比較完美。但實(shí)際的情況是機(jī)房經(jīng)常會(huì)受到雷電沖擊而損壞設(shè)備，其中衛(wèi)星接收天線還按上級(jí)的要求做了專門的接地，并安裝了專用的高頻頭避雷器，但卻是損壞率最高的設(shè)備。

問(wèn)題究竟出在什么地方呢?經(jīng)過(guò)分析，筆者認(rèn)為主要還是接地方法錯(cuò)誤所致，錯(cuò)誤地進(jìn)行了多點(diǎn)接地。過(guò)去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨(dú)接地，目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作，這是從通訊安全角度來(lái)考慮的。現(xiàn)在，防雷工程領(lǐng)域不提倡單獨(dú)接地，推薦采用共用接地系統(tǒng)，若不能共地，應(yīng)該使防雷裝置與設(shè)備間隔一定距離，防止閃絡(luò)，這是從設(shè)備安全角度來(lái)考慮的。在IEC標(biāo)準(zhǔn)和ITU相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都不提倡單獨(dú)接地，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)IEEEStd1100-1992更尖銳地指出:不建議采用任何一種所謂分開(kāi)的、獨(dú)立的、計(jì)算機(jī)的、電子的或其它這類不正確的大地接地體作為設(shè)備接地導(dǎo)體的一個(gè)連接點(diǎn)。我國(guó)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（2000版）中明確指出：“每幢建筑物本身應(yīng)采用共用接地系統(tǒng)”即將建筑物內(nèi)的各種接地都統(tǒng)一接到建筑物的基礎(chǔ)上，或室外的接地裝置上。當(dāng)該建筑物遭受雷擊時(shí)，電力系統(tǒng)的電壓和電子設(shè)備工作接地的電壓同時(shí)上升，保持了設(shè)備的工作電壓不變，使電子設(shè)備在雷擊時(shí)可正常工作。雖然規(guī)范中明確指出不適用于天線塔、共用天線電視接收系統(tǒng)、油罐、化工戶外裝置的防雷設(shè)計(jì)，但其原理是可借鑒的。

當(dāng)塔身遭受直接雷擊時(shí)，雷電將沿塔架的各引下線和接地體匯入地，雷電流將在防雷系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)高電位。在圖1中：雷電流在沖擊接地電阻Rg1產(chǎn)生壓降，接地母體相對(duì)大地的電位被抬高，由于機(jī)房設(shè)備外殼與塔架相連接（連接點(diǎn)在發(fā)射天線處），同時(shí)造成機(jī)房設(shè)備外殼的電位抬高，而此時(shí)衛(wèi)星接收天線處于低電位，在機(jī)房設(shè)備與衛(wèi)星接收天線間便會(huì)形成電位差，強(qiáng)大的雷電流就會(huì)通過(guò)高頻頭的饋線分流落地，由于饋線屏蔽層電阻的存在，強(qiáng)大的雷電流會(huì)在饋線中產(chǎn)生為強(qiáng)大的差模電壓，瞬間把高頻頭擊穿損壞，即使是裝有高頻頭避雷器也不能幸免。事后曾拆解過(guò)，發(fā)現(xiàn)避雷器里面的壓敏器件炸飛了，高頻頭里面的銅箔也汽化了，可見(jiàn)能量之大。

如果衛(wèi)星接收天線不接地，不為塔架提供落地回路，那么塔架就不會(huì)對(duì)衛(wèi)星天線造成反擊，高頻頭也就不會(huì)損壞了。不接地？可行嗎？這可是顛覆了很多人的想象。通常來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星接收天線是裝在樓頂?shù)模幱谧罡叩奈恢?，如果不落地，如受到直擊雷的損壞那將是致命的。但是我臺(tái)發(fā)射塔是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于衛(wèi)星接收天線，衛(wèi)星天線是完全處于發(fā)射塔的雷擊保護(hù)范圍之內(nèi)，不用考慮直擊雷問(wèn)題，實(shí)踐證明不接地反而更安全。

3.改進(jìn)措施

基于以上的分析，把原來(lái)的多點(diǎn)接地改為單點(diǎn)接地，把原來(lái)的三個(gè)地網(wǎng)并接為一個(gè)地網(wǎng)經(jīng)過(guò)改進(jìn)以后，防雷效果有了顯著的提高。經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行，暫未發(fā)現(xiàn)雷擊損壞情況，效果滿意。

4.總結(jié)

通過(guò)實(shí)踐，筆者總結(jié)出了一套防雷的原則：一接閃、二絕緣、三均壓。避雷針其實(shí)就是引雷針，通過(guò)犧牲自我的方式主動(dòng)把附近危險(xiǎn)的閃電受控地引導(dǎo)下來(lái)，防止閃電電弧不受控穿過(guò)建筑物而損壞建筑。在接閃時(shí)引下線會(huì)產(chǎn)生巨大的地電位反擊電壓，良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓，各類設(shè)備如條件允許最好和引下線絕緣并保持安全距離，防止閃絡(luò)。如條件不允許那就要進(jìn)行等電位處理，通過(guò)屏蔽、安裝電涌保護(hù)器、合理布線等方式處理，盡量把減少通過(guò)設(shè)備各端口雷擊電流，降低壓差，如果在雷擊瞬間也能接近等電位，就可防止雷擊事故發(fā)生。

本案例中，按上述原則來(lái)對(duì)照，第一項(xiàng)接閃有了，第二項(xiàng)絕緣沒(méi)條件，只能是寄希望第三項(xiàng)均壓了。改進(jìn)之前，如圖1通過(guò)G2、G3兩個(gè)地網(wǎng)，人為地增大了通過(guò)設(shè)備間的雷擊電流，升高了壓差，與等電位方向是背道而馳的，故雷擊損壞率較高。改進(jìn)后，切斷了通過(guò)設(shè)備間的雷擊電流通路，消除了壓差，與等電位方向是一致的，故雷擊損壞率較低。