黃 光

（山東省廣播電視局大澤山轉(zhuǎn)播臺(tái)，山東 平度 266700）

1 引言

山東省廣播電視局大澤山轉(zhuǎn)播臺(tái)位于山東省平度大澤山山脈的高山極頂上，東西高山連綿，南北兩邊均為大海。北可極目渤海岸線，南能眺望嶗山，其間廣闊區(qū)域極為平坦，這種地理環(huán)境造就了強(qiáng)風(fēng)和雷電的多發(fā)。尤其是雷雨季節(jié)里，由于自然環(huán)境的原因，雷電從未遠(yuǎn)離過(guò)。每當(dāng)雷擊侵襲過(guò)后，設(shè)備損壞往往都很大。相較于以前發(fā)送設(shè)備的電子管、晶體管的抗雷擊性和維修成本，現(xiàn)在的數(shù)字化和大規(guī)模集成電路不可同日而語(yǔ)，一旦遭受雷擊，必定運(yùn)行癱瘓，損失相當(dāng)慘重，給安全播出工作帶來(lái)極大的隱患。由于山東省廣播電視局大澤山轉(zhuǎn)播臺(tái)肩負(fù)著膠東半島大范圍的無(wú)線覆蓋工作，且節(jié)目眾多，一旦停播，影響面積和范圍較大。

所以如何避免雷擊侵襲損壞設(shè)備，將損失降至最低，是技術(shù)工作人員孜孜以求的。深入研究和實(shí)踐防雷工作，保障數(shù)字化、集成化設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也是技術(shù)工作人員不可推卸的職責(zé)。

本文介紹的這種綜合避雷方案的完善和形成，是工作者許多年工作經(jīng)驗(yàn)的實(shí)踐與總結(jié)。

2 雷電及其危害

對(duì)于雷電的認(rèn)識(shí)，教科書(shū)中有詳細(xì)的介紹，在這里簡(jiǎn)單說(shuō)明一下。

雷電是一種攜帶了巨大能量的自然現(xiàn)象，可以產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏的電壓，數(shù)百千安的瞬間沖擊電流，往往具有強(qiáng)大的破壞性，令人防不勝防，也是國(guó)內(nèi)外許多專家進(jìn)行研究的一個(gè)主要課題。普遍認(rèn)為，雷電主要有直擊雷和感應(yīng)雷兩種。其中直擊雷是由于帶電積云和大地之間放電造成的；而感應(yīng)雷的形成原因有兩種，分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。

靜電感應(yīng)雷：由于帶電積云接近地面，在架空線路導(dǎo)線或其他導(dǎo)電凸出物頂部感應(yīng)出大量電荷引起靜電感應(yīng)雷，靜電感應(yīng)雷將產(chǎn)生很高的電位。

電磁感應(yīng)雷：由于雷電放電時(shí)，巨大的沖擊雷電流在周?chē)臻g產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)磁場(chǎng)引起電磁感應(yīng)雷。這種迅速變化的磁場(chǎng)能在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)。雷電感應(yīng)引起的電磁能量若不及時(shí)泄入地下，可能產(chǎn)生放電火花，引起火災(zāi)、爆炸或造成觸電事故。

雷雨季節(jié)里，在高山頂上的發(fā)射塔、變壓器室、發(fā)射機(jī)房常常見(jiàn)到遭受到的雷擊現(xiàn)象有鐵塔尖端出現(xiàn)“呲呲”放電聲，絕緣子拉弧放電，變壓器室避雷器炸裂、起火，低壓避雷板整個(gè)燒毀，機(jī)房?jī)?nèi)金屬件間拉弧，嚴(yán)重的一次曾將隔離變壓器燒損。

總起來(lái)說(shuō)，其危害性如下：①雷電的機(jī)械效應(yīng)。可擊毀桿塔和建造，傷害人畜。②雷電的熱效應(yīng)?？蔁龜鄬?dǎo)線，燒毀設(shè)備，引起火災(zāi)。③雷電的電磁效應(yīng)?？僧a(chǎn)生過(guò)電壓，擊穿電氣絕緣，甚至引起火災(zāi)和爆炸，造成人身傷亡。④雷電的閃絡(luò)放電。可引起絕緣子燒壞，開(kāi)關(guān)跳閘，線路停電，或引起火災(zāi)等。

3 避雷方案及實(shí)踐

由于山東省廣播電視局大澤山轉(zhuǎn)播臺(tái)處于雷雨多發(fā)區(qū)，每逢雷雨季節(jié)，必定損壞大量的高壓避雷器、低壓避雷器，甚至設(shè)備拉弧打火，人和設(shè)備都存在危險(xiǎn)。期間，工作人員不斷地進(jìn)行各種防范實(shí)驗(yàn)，不斷地總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的損壞80%以上是由電源端侵入引起，還有一部分是地電位反擊或者地零線使用了同一個(gè)地網(wǎng)。

針對(duì)這些情況，有必要探索出一條適合本臺(tái)實(shí)際的方案，如圖1所示。

3.1 高壓線的避雷措施

通過(guò)多年的實(shí)踐和觀察研究發(fā)現(xiàn)，高空架設(shè)的較長(zhǎng)裸露高壓線引發(fā)雷擊導(dǎo)致設(shè)備損壞的情況很多，雖然采取了很多措施，也在架空線鐵塔上安裝了多組高壓避雷器，但每次雷擊總是會(huì)造成破裂、燃燒、短路跳閘等。鑒于這種情況，通過(guò)實(shí)地考察和論證，對(duì)山腳到山頂兩個(gè)不同路由的兩組架空高壓線路進(jìn)行了改造，自山腳高壓線桿處將裸露架空線改為鎧裝高壓電纜線，并沿山脊蜿蜒而上，分別進(jìn)行了地埋處理，最后送至高壓變壓器室，兩個(gè)路由合計(jì)總共15 km。這項(xiàng)工程完成后極大地改善了設(shè)備遭受雷擊的情況。

圖1 配電裝置防護(hù)高電位侵入的接線示意圖

3.2 高壓變壓器室的避雷措施

進(jìn)入高壓變壓器室的地埋電纜被接到墻壁隔離開(kāi)關(guān)的三個(gè)靜觸點(diǎn)上，三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)下端接高壓保險(xiǎn)絲并安裝高壓交流無(wú)間隙氧化鋅避雷器作為第一級(jí)防雷。經(jīng)過(guò)第一級(jí)防雷措施的高壓被接入高壓變壓器的初級(jí)，高壓變壓器的次級(jí)輸出并聯(lián)了低壓交流無(wú)間隙氧化鋅避雷器和尖端放電器，作為第二級(jí)避雷。

3.3 低壓配電室與發(fā)送設(shè)備配電柜間的避雷措施

經(jīng)過(guò)第二級(jí)避雷措施后的電源進(jìn)入低壓配電室。低壓配電室共有三路不同路由的電源進(jìn)入，即A 路、B 路和自發(fā)電。綜合各方面考慮，低壓配電柜設(shè)備選用了山東魯億通智能電氣股份有限公司的低壓成套設(shè)備產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用框架斷路器和抽屜式結(jié)構(gòu)，額定電流1 000 A，具有良好的保護(hù)功能，可靠性高。通過(guò)多年的使用，非常值得信賴。

為了確保交流電源端遭受雷擊侵襲對(duì)設(shè)備的損害，在低壓配電室的電源輸出和發(fā)射機(jī)配電柜電源輸入之間增加了一個(gè)600 A 的1∶1 的隔離變壓器，該干式防雷變壓器選用了新電元（上海）電器有限公司的產(chǎn)品。低壓配電室的交流電源輸出通過(guò)雙投閘刀首先進(jìn)入到隔離變壓器的初級(jí)，再由其次級(jí)輸出至發(fā)射機(jī)配電柜的交流輸入端。在干式隔離變壓器的輸入端，安裝了氧化鋅低壓避雷器和交流防雷模塊，與隔離變壓器一起共同組成第三級(jí)避雷。

3.4 發(fā)送設(shè)備電源輸入端的避雷措施

經(jīng)過(guò)高壓地埋電纜和三級(jí)避雷措施的交流電源此時(shí)被送入發(fā)射機(jī)，此時(shí)，即使有雷擊的影響也會(huì)對(duì)設(shè)備起到有效的保護(hù)作用。為了進(jìn)一步減少設(shè)備損壞，在每一部發(fā)射機(jī)的交流電源輸入端增加避雷板裝置，避雷板有諸多壓敏電阻構(gòu)成。相線與相線之間、相線與零線之間、相線與地線之間都使用了耐壓680 V 或耐壓330 V 的壓敏電阻做最后一道避雷防護(hù)。

3.5 地網(wǎng)的建設(shè)

北方高山少土多石，植被并不豐富，導(dǎo)致雷電電流不能及時(shí)泄放，從而引起極高電壓或極大電流作用于設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備器件或者爆裂、或者燒毀，也就是通稱的地電位反擊。尤其當(dāng)?shù)鼐€和零線使用同一個(gè)地網(wǎng)時(shí)更為嚴(yán)重。鑒于這種情況，使用石墨繩在土層較多處分別選址做了5 處地網(wǎng)，加大了地網(wǎng)面積以及土層的深度。有些地方土層稀薄，需從山下用運(yùn)輸車(chē)運(yùn)土。做成后的地網(wǎng)被分成2 個(gè)單獨(dú)的部分，一部分作為地線專用地網(wǎng)接至機(jī)房地線和發(fā)射鐵塔，另一部分作為零線的專用地網(wǎng)使用。這樣將了地、零地網(wǎng)相對(duì)分開(kāi)。

4 效果與總結(jié)

通過(guò)幾年來(lái)有針對(duì)性的改造，實(shí)踐中取得了良好的預(yù)期效果，設(shè)備損壞大規(guī)模減少，人身安全、設(shè)備安全有了更大保障，積極地保障了播出安全，主要有這些措施：地埋電纜改造杜絕了以前山脊架空線路容易遭受直擊雷和感應(yīng)雷的狀況，使雷電侵襲交流電源的機(jī)會(huì)大大減少。合理選址，制造一個(gè)個(gè)避雷坑來(lái)加大地網(wǎng)的泄放面積，使雷擊時(shí)強(qiáng)大的電流有了迅速泄通的渠道，解決了地電位反擊問(wèn)題。建立2 個(gè)相對(duì)獨(dú)立的避雷泄放地網(wǎng)，分別接地線和零線。使用600 kVA干式隔離變壓器，進(jìn)一步保障了設(shè)備安全。對(duì)于發(fā)射設(shè)備而言，壓敏電阻避雷板的廣泛應(yīng)用起到了積極作用。