趙偉莉

(東寧市文體廣電和旅游局，黑龍江 東寧 157299)

1 廣播電視發(fā)射臺(tái)雷擊危害方式

直擊雷危害。廣播電視發(fā)射設(shè)施、設(shè)備或它們所連接的電力裝置被直擊雷擊中后，在放電過(guò)程中產(chǎn)生的電效應(yīng)、電動(dòng)力效應(yīng)或熱效應(yīng)，會(huì)直接造成設(shè)備燒毀或電路故障等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣播電視發(fā)射臺(tái)遭受直擊雷概率約為10%。雖然直擊雷危害范圍相對(duì)較小，但破壞性卻大。

感應(yīng)雷危害。雷電高電壓常威脅廣播電視發(fā)射架等設(shè)施，而感應(yīng)雷擊中發(fā)射臺(tái)高壓架空線后產(chǎn)生雷電流脈沖瞬間形成感應(yīng)電壓可高達(dá)300～400 kV，擊中低壓架空線路產(chǎn)生的雷電感應(yīng)電壓達(dá)100 kV，擊中信號(hào)線路產(chǎn)生的雷電感應(yīng)電壓達(dá)40～60 kV，足以燒毀或擊穿廣播電臺(tái)發(fā)射臺(tái)相關(guān)設(shè)備。感應(yīng)雷危害相對(duì)于直擊雷沒(méi)那么大，但發(fā)生概率遠(yuǎn)超過(guò)直擊雷。

雷電波危害。廣播電視發(fā)射臺(tái)周圍架空線路及金屬管道等級(jí)易被雷電擊中，產(chǎn)生的雷電波沿金屬線路或管道入侵發(fā)射臺(tái)內(nèi)部，損壞發(fā)射設(shè)備、線路等。雷電波危害在所有雷災(zāi)事故中占比最大。

地電位反擊危害。雷電擊中廣播電視發(fā)射臺(tái)安裝的避雷針等避雷設(shè)施時(shí)，會(huì)瞬間產(chǎn)生巨大雷電流，經(jīng)引下線到接地體，最后泄入大地。

雷電通過(guò)架空管線侵入破壞。高山臺(tái)廣播電視發(fā)射機(jī)房主要采用有線網(wǎng)絡(luò)的架空管線，在發(fā)生雷電現(xiàn)象時(shí)，在大的范圍內(nèi)會(huì)形成巨大的電場(chǎng)，而在架空管線接近終端位置時(shí)，其成分主要為水平電場(chǎng)，感應(yīng)電荷更容易集中在電場(chǎng)突出物體上，使其周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度明顯提高，架空管線的突出部分最容易因放電而遭受雷擊。在發(fā)生雷電時(shí)，如果架空管線遭遇雷擊引起設(shè)備過(guò)電壓，十分容易嚴(yán)重?fù)p壞廣電設(shè)備。

雷電通過(guò)發(fā)射鐵塔和天饋線侵入破壞。通常情況下，發(fā)射鐵塔高度是70～110 m。在發(fā)生雷電時(shí)，雷電擊中鐵塔上的避雷針，其產(chǎn)生的電流會(huì)沿著鐵塔經(jīng)過(guò)接地設(shè)備流入地下，從而造成地網(wǎng)的電位明顯升高，設(shè)備和機(jī)房地網(wǎng)之間的電位差變大，形成地電位反擊，造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。由于天饋線是同軸電纜，在發(fā)生雷擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電流，由此產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)過(guò)天饋線進(jìn)入機(jī)房，也會(huì)造成機(jī)房設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。

2 廣播電視發(fā)射臺(tái)防雷技術(shù)

2.1 直擊雷防護(hù)

接閃器。廣播電視臺(tái)發(fā)射鐵塔自身就是一個(gè)良好接閃器，無(wú)須再安裝，但是鐵塔周圍分布的機(jī)房、辦公樓等建筑物頂部要裝設(shè)避雷帶，準(zhǔn)確校驗(yàn)鐵塔及避雷帶防雷保護(hù)范圍，確保發(fā)射臺(tái)內(nèi)建筑都處于防雷保護(hù)區(qū)內(nèi)。如果廣播電視發(fā)射臺(tái)機(jī)房、辦公樓等距離鐵塔較遠(yuǎn)，可以采用避雷網(wǎng)作為機(jī)房等建筑物接閃器，避雷網(wǎng)網(wǎng)格應(yīng)選擇不超過(guò)10 m×10 m的標(biāo)準(zhǔn)。

引下線。通常引下線材料應(yīng)采用10 cm圓鋼或相同面積扁鋼，最少不能低于2根，引下線要沿著建筑物周圍對(duì)稱布設(shè)，兩引下線間距不能超過(guò)18 m，這樣才能均衡將下泄電流產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)抵消掉。如果長(zhǎng)度不夠，需要加接長(zhǎng)的引下線，這時(shí)必須牢固焊接，建筑物為框架結(jié)構(gòu)的可直接利用建筑物內(nèi)鋼筋作為引下線。

接地體。當(dāng)使用鋼管作接地體時(shí)，要求選擇的角鋼壁厚大于3.5 mm、直徑在50 mm以上，或不小于50×50×5 mm的扁鋼。然后將多根接地體焊連在一起形成環(huán)形接地網(wǎng)，環(huán)形接地網(wǎng)四周焊接引下線，使內(nèi)部電位得到均衡，利于雷電流向土壤中散流。如果采用垂直接地體，要求其長(zhǎng)度達(dá)1.5～2.5 m、埋深0.8 m，地極之間相隔5 m，水平接地埋入深度為1 m，向建筑物外引出長(zhǎng)度不能超過(guò)50 m。

2.2 感應(yīng)雷防護(hù)

感應(yīng)雷是沿架設(shè)在外部電力線纜、通信線纜、發(fā)射塔天饋線等入侵到建筑物內(nèi)部危害室內(nèi)設(shè)施及人員人身安全的。其中電力線纜在傳輸雷電波時(shí)損耗較小，因此經(jīng)電力線纜入侵建筑物的感應(yīng)雷電流危害最重。

電源系統(tǒng)防護(hù)。要實(shí)現(xiàn)多級(jí)配合，通常根據(jù)電源系統(tǒng)分為四級(jí)防護(hù)，各級(jí)選擇合適SPD。I級(jí)保護(hù)要在箱式變壓器端安裝1級(jí)SPD，電源線埋地進(jìn)入。在辦公樓1樓配電屏處安裝2級(jí)防雷SPD。供電線路及信號(hào)線均敷設(shè)鎧皮并接地，在機(jī)柜內(nèi)安裝3級(jí)SPD。室內(nèi)所有設(shè)備都安裝上具備防雷功能插座，保證有15套這樣的防雷插座。

2.3 等電位連接

廣播電視發(fā)射臺(tái)辦公樓處于信號(hào)鐵塔保護(hù)范圍內(nèi)，因此直擊雷危害概率較小。信號(hào)鐵塔同時(shí)又是一個(gè)引雷裝置，能在周圍20 km內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)雷影響。辦公樓及設(shè)備與鐵塔距離較近，將建筑物與鐵塔接地線連接起來(lái)組成聯(lián)合地網(wǎng)，設(shè)置地下室深井地網(wǎng)用于鐵塔下方機(jī)房接地，與機(jī)房?jī)?nèi)地排和另一地網(wǎng)相連。所有接地網(wǎng)最終形成聯(lián)合地網(wǎng)，確保接地電阻小于4Ω，最后聯(lián)合地網(wǎng)通過(guò)合理布置接地線，天線等電位與接閃器直接連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間等電位連接。

2.4 室外的設(shè)備防雷技術(shù)

預(yù)留接地孔。要做好防雷，在進(jìn)行施工時(shí)，鐵塔頂部天線平臺(tái)、鐵塔中間及鐵塔基礎(chǔ)上都要相應(yīng)的預(yù)留接地孔，或者用加長(zhǎng)型螺栓代替塔身螺栓作為接地點(diǎn)。當(dāng)鐵塔相鄰的兩個(gè)接地點(diǎn)距離>60 m時(shí)，就需要在兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間添加一個(gè)接地點(diǎn)，同時(shí)為了分散雷電流，需要保證連接點(diǎn)的分散性和數(shù)量，且機(jī)房地網(wǎng)和鐵塔地網(wǎng)之間需要每隔3～5 m進(jìn)行一次相互連接，但是要保證不少于兩處進(jìn)行相互連通。為了防雷擊，機(jī)房要把信號(hào)接收天線在內(nèi)的所有天線的接地全部焊接在一起，然后再在天線豎桿上安裝避雷針。

安裝避雷針。為了有效避免雷電直擊，最簡(jiǎn)單有效的辦法通常是在天饋系統(tǒng)中安裝避雷針。安裝避雷針后，當(dāng)天饋系統(tǒng)遭遇直擊雷時(shí)能夠?qū)⒗纂姰a(chǎn)生的電流全部引入到地下。避雷針一般由不銹鋼或鍍鋅鋼管制成，其厚度>3 mm，直徑范圍是25～40 mm，同時(shí)要保證保護(hù)半徑為其高度的1.5倍。建立一個(gè)輻射式的防雷地網(wǎng)一般要以機(jī)房和鐵塔為中心，先要挖一個(gè)50 cm的地溝，然后將4根2 m左右的鍍鋅角鐵釘釘入地下，間距為20 m，將其與扁鐵焊接到一起，同時(shí)與鐵塔和機(jī)房進(jìn)行接地連接，并對(duì)焊接口進(jìn)行防腐處理。

2.5 室內(nèi)設(shè)備的防雷技術(shù)

屏蔽干擾。要給系統(tǒng)設(shè)備安裝有效的防干擾屏蔽裝置，特別是在信號(hào)線路始端和終端安裝過(guò)電流保護(hù)裝置，從而減少系統(tǒng)信號(hào)設(shè)備的浪涌電壓和過(guò)電流情況的發(fā)生。

設(shè)置電壓保護(hù)器。在重要設(shè)備的電源線入口處，安裝有效的過(guò)電壓保護(hù)裝置是十分必要的。減少雷電現(xiàn)象對(duì)弱電設(shè)備電源入口線的入侵可在很大程度上抑制浪涌電壓產(chǎn)生的破壞作用。

3 結(jié)語(yǔ)

廣播電視發(fā)射臺(tái)承擔(dān)著信息發(fā)射與接收重任，所以確保廣播電視發(fā)射設(shè)備正常運(yùn)行是廣播電視節(jié)目順利播出的關(guān)鍵。由于廣播電視發(fā)射臺(tái)通常都位于區(qū)域內(nèi)相對(duì)較高地段，雷電天氣出現(xiàn)時(shí)，這個(gè)制高點(diǎn)遭受雷擊概率相對(duì)較大，而且發(fā)射臺(tái)設(shè)備大多為電子管元器件形成的集成電路、大規(guī)模集成電路和全固態(tài)電路等，所以要加強(qiáng)發(fā)射臺(tái)防雷科學(xué)設(shè)計(jì)，采用有效防雷技術(shù)，避免遭受雷擊危害，保證廣播電視節(jié)目信號(hào)得到穩(wěn)定傳輸。