胡四清

（國網(wǎng)池州市貴池區(qū)供電公司 安徽省池州市 247100）

池州市太仆山電視發(fā)射臺防雷接地技改工程設(shè)計方案

胡四清

（國網(wǎng)池州市貴池區(qū)供電公司 安徽省池州市 247100）

現(xiàn)狀；防雷；接地；等電位連接

1 引言

雷電對電子設(shè)備及人身安全危害很大，對建于高海拔孤山獨峰的廣播電視發(fā)射臺危害更大.池州市太樸山電視轉(zhuǎn)播發(fā)射臺距池州城區(qū)約20km，建于1993年，海拔722m，年雷暴日約為50T/a，因所處的特殊的地理環(huán)境及未能采取有效的系統(tǒng)防雷措施，部分設(shè)備致使在雷雨季節(jié)常常遭雷擊而損壞，直接影響廣播電視的正常發(fā)射，從而給周邊群眾文化生活造成很大影響。

筆者對該電視發(fā)射臺發(fā)生雷擊事故原因進(jìn)行調(diào)查分析后，對接地及防雷裝置進(jìn)行了設(shè)計及施工改造，取得了極好的效果。

2 現(xiàn)狀情況分析

2.1 直擊雷防護(hù)設(shè)施現(xiàn)狀

距發(fā)射臺機房北側(cè)約25m高坡處，現(xiàn)有一座全高52m的角鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)射塔，此塔兼做本臺防直擊雷的避雷針，鐵塔接地與機房接地共用一個接地裝置，測的鐵塔工頻接地電阻值為8.5Ω。由于接地電阻偏高，鐵塔接閃后，雷擊電流不能快速泄放，會導(dǎo)致在其周圍形成很強的交變電磁場，機房距離鐵塔不遠(yuǎn)，沒有相應(yīng)的屏蔽措施，強大的電磁場極易穿透建筑物進(jìn)入機房內(nèi)部，與機房內(nèi)有源線路耦合，形成過電壓，經(jīng)常造成設(shè)備損壞。

機房及其它建筑物均未敷設(shè)避雷帶和均勻帶，存在很大的安全隱患，雷擊發(fā)生時，對值班人員的安全構(gòu)成威脅。

2.2 電源線路感應(yīng)雷防護(hù)現(xiàn)狀

本臺主要電源采用來自電網(wǎng)10kV供電，線路由太仆山北側(cè)山坡架空敷設(shè)800m至發(fā)射臺配電房降壓變壓器，全線無架空避雷線.僅變壓器線路側(cè)安裝一組HY5WS-17/50氧化鋅避雷器。

0.4kV低壓采用接地制式TN-C-S系統(tǒng)，配電房進(jìn)入機房總電源采用直埋電纜敷設(shè)，配電房變壓器低壓側(cè)無防雷保護(hù)裝置，天饋線及傳輸端口均未安裝防雷器。

2.3 通訊、信號線路現(xiàn)狀

至發(fā)射塔通訊電纜、同軸傳輸線采用了金屬管道敷設(shè)方式，進(jìn)入機房前電纜的金屬外皮和敷設(shè)電纜的金屬管道均已接地，但與接地網(wǎng)相連接的接地引下線均已腐蝕，造成接觸電阻偏大。

通信設(shè)備的信號線接口和天饋線接口未安裝信號避雷器。

2.4 接地裝置及等電位連接現(xiàn)狀

發(fā)射臺原接地網(wǎng)沿發(fā)射塔東西方向放射形敷設(shè)，以長度各為150m的40×5扁鋼水平接地體為主。經(jīng)現(xiàn)場測試，該地網(wǎng)工頻接地電阻為8.5Ω。機房接地，避雷器及變壓器接地均與此接地網(wǎng)連接，共用一套接地網(wǎng)。因該接地裝置的接地電阻過大，雷擊時造成地電位抬高，反過來向設(shè)備放電反擊損壞設(shè)備。

機房內(nèi)設(shè)備有的有接地，有的沒有接地，未進(jìn)行等電位連接，造成雷擊時各設(shè)備對地電位不同。

綜上所述，造成臺內(nèi)雷擊事故的主要原因有，接地電阻偏大，所有電源線或信號線均未安裝相應(yīng)的電源避雷器或信號過電壓設(shè)備，雷電波從電源線或信號入雷電高壓或雷電電磁感應(yīng)高壓損害電子設(shè)備。

3 整改設(shè)計方案

根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2012）規(guī)定，按建筑物電子信息系統(tǒng)的重要性和使用性質(zhì)確定雷電防護(hù)等級，該發(fā)射臺電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級應(yīng)劃定為B級。從該站現(xiàn)場勘察情況和引起雷擊事故原因來分析，該防雷工程整改重點是做好雷電波侵入防范、過電壓浪涌保護(hù)、接地網(wǎng)降阻和等電位連接。

圖1 雷電波侵入室內(nèi)途徑示意圖

3.1 防直擊雷措施

在生活樓、機房房屋屋面安裝接閃帶，接閃帶沿屋檐、屋脊敷設(shè)，通過引下線將雷電引入接地裝置，有效的減少雷電對建筑物及人員組成傷害。（接閃帶采用鍍鋅圓鋼直徑12mm，接閃帶距屋脊120mm，采用支撐卡子固定，卡子間距1m，接閃帶與引下線連接，采用焊接。引下線設(shè)置4根引下線，引下線采用鍍鋅圓鋼12mm，沿建筑物的后墻明敷，距地面1.7m設(shè)斷接卡，穿PVC管埋地與地網(wǎng)相連）。

3.2 接地裝置改造方案

根據(jù)現(xiàn)場情況，在原有接地裝置的基礎(chǔ)上，沿發(fā)射臺建筑物和鐵塔，采用50×50×5×2500mm熱鍍鋅角鋼垂直接地體，-40×5mm熱鍍鋅扁鋼水平接地體，在垂直接敷設(shè)閉合環(huán)型及輻射型結(jié)合的接地結(jié)構(gòu)，將鐵塔、機房、變壓器、配電房等、建筑物避雷帶接地組成聯(lián)合接地網(wǎng)，形成等電位接地體。

工程中采用埋設(shè)長效降阻劑及采用KBT-DF/B高效接地模塊，確保接地工頻接地電阻小于4Ω，以此為發(fā)射臺構(gòu)建安全有效的接地系統(tǒng)。

圖2 接地平面布置圖

3.3 電源過壓保護(hù)

10kV高壓架空電源線，沿線增設(shè)雷電釋放點，山下第一基電桿（電阻率變化較大處）及中間地形突出處電桿各安裝一組無間隙氧化鋅避雷器并做好接地，最后二檔（180m）由架空線改為地埋鎧裝電纜并做好鋼鎧與接地網(wǎng)的聯(lián)接，變壓器高壓側(cè)配置標(biāo)稱通流容量≥50kA的氧化鋅避雷器。

低壓側(cè)采取四級保護(hù)，確保設(shè)備安全（見圖3）。

電源一級在配電房總電源箱的進(jìn)線安裝1臺發(fā)射基地專用電源防雷箱，標(biāo)稱通流容量為100kA（8/20μs），最大通流容量200kA，共計1臺。

圖3 SPD分級安裝圖

電源二級在機房分配電柜進(jìn)線處各安裝1套三相交流電源浪涌保護(hù)器，型號為KBT-BD60/60/4P，標(biāo)稱通流容量≧60kA（8/20μs），最大通流容量120kA，共1套。

電源二級在機房穩(wěn)壓器電源輸入端各安裝1套串聯(lián)式三相交流電源浪涌保護(hù)箱，通流容量40kA（8/20μs）。

電源三級在機房發(fā)射機電源輸入端安裝1套三相交流電源浪涌保護(hù)器，通流容量20kA（8/20μs）；在監(jiān)控室單相電源輸入端安裝1臺單相交流電源防雷箱，標(biāo)稱通流容量20kA（8/20μs）。

3.4 信號系統(tǒng)防雷保護(hù)

進(jìn)入發(fā)射機房的信號電纜一般有網(wǎng)線、音視頻信號、控制線纜、數(shù)據(jù)線纜等。為了避免因信號線電纜侵入雷電高電壓和雷電電磁感應(yīng)高電壓損壞電子設(shè)備，這些信號線路在進(jìn)入設(shè)備前，屏蔽層需做好接地，同時安裝信號信號避雷器，信號避雷器的選擇，應(yīng)根據(jù)線路的工作電壓（0～5V）、工作頻率、傳輸功率、接口速率（10m）、接口形式（BNC），標(biāo)稱放電電流（5kA、8/20μs）、特性阻抗（75Ω）等參數(shù)，選用駐波系數(shù)＜1.2，和插入損耗＜0.2dB的信號避雷器。

進(jìn)、出機房的信號線纜，宜選用有金屬屏蔽層的電纜.并宜埋地敷設(shè)。電纜金屬屏蔽層應(yīng)做等電位連接并接地，信號避雷器的接地端及電纜內(nèi)芯的空線對應(yīng)接地。

圖4 機房等電位接地圖

3.5 機房等電位處理

根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2012）規(guī)定：電子機房應(yīng)設(shè)置等電位連接網(wǎng)絡(luò)，電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管槽、屏蔽線纜外層、設(shè)備防靜電接地、安全保護(hù)接地、防雷器接地端應(yīng)以最短距離與該等電位連接網(wǎng)絡(luò)相連機房內(nèi)無靜電地板，機房總接地干線采用截40×4的銅排，通過扁鋼連接至環(huán)形地網(wǎng)。

電源及信號線的布線，傳輸線地埋至機房入口，線路不得與接地線平行不得幫扎在接地扁鋼上。線路用直徑50的PVC管地埋，屏蔽金屬管進(jìn)入機房的應(yīng)就近接地處理。

發(fā)射臺防雷是個很復(fù)雜的系統(tǒng)工程，對于高海拔、電阻率大的發(fā)射臺，合理布置防雷設(shè)施，最大限度降低接地電阻，是做好全站防雷的根本保證。

[1]梅衛(wèi)群，江燕如.建筑物防雷工程與設(shè)計.

TM862

A

1004-7344（2016）26-0276-02

2016-9-1

胡四清（1965-），男，助理工程師，大專，主要從事輸電線路工程及配電工程設(shè)計工作。