薛建剛

【摘要】隨著我國(guó)廣播電視行業(yè)的發(fā)展，高山發(fā)射站臺(tái)的作用越來(lái)越重要，能夠更全面的完善廣播電視臺(tái)的發(fā)展。高山發(fā)射臺(tái)站的綜合防雷措施作為其發(fā)展的重要方面，其防治效率直接影響到我國(guó)廣播電視行業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)高山臺(tái)站防雷接地還有很多問(wèn)題，不利于我國(guó)廣播電視行業(yè)的發(fā)展。本文主要分析了高山臺(tái)站防雷接地的特點(diǎn)以及常見(jiàn)問(wèn)題，詳細(xì)闡述了雷擊產(chǎn)生的原因，并提出了綜合防雷措施以及優(yōu)化設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】廣播電視;高山發(fā)射臺(tái);綜合防雷措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.03..027

在當(dāng)前信息傳播如此迅速的環(huán)境中，廣播電視的發(fā)展也正朝著更快更強(qiáng)的方向。對(duì)于高山發(fā)射臺(tái)的綜合防雷措施正逐漸成為廣播電視發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高效推動(dòng)了我國(guó)廣播電視行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。但是，從我國(guó)廣播電視高山發(fā)射臺(tái)站現(xiàn)狀看，防雷措施方面仍然存在許多問(wèn)題，很大程度限制了我國(guó)廣播電視行業(yè)的發(fā)展。對(duì)此，有關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)廣播電視行業(yè)高山發(fā)射臺(tái)站綜合防雷措施的重視，并針對(duì)當(dāng)前阻礙其發(fā)展的因素，采取有效的完善措施，全面發(fā)揮高效的防雷措施對(duì)我國(guó)廣播電視行業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用。

1. 高山臺(tái)站防雷接地的特點(diǎn)以及常見(jiàn)問(wèn)題

高山臺(tái)站的防雷接地特點(diǎn)具有很多特殊的特點(diǎn)以及常見(jiàn)問(wèn)題，具體包括以下幾個(gè)方面：

第一，我國(guó)的大部分發(fā)射站臺(tái)處于高雷區(qū)域、強(qiáng)雷區(qū)域，與北方平原相比較而言，其具有電流強(qiáng)度較大、波形幅值較高的特點(diǎn)。第二，與平原地區(qū)相比，高山站臺(tái)的海拔高度以及自身垂直高度受到的高山頂部雷擊的概率較大。第三，大多數(shù)身處高山的廣播電視發(fā)射站臺(tái)都是比較孤立的，使雷擊、閃電的目標(biāo)落雷頻率增高，次數(shù)也增多。第四，上山架空交流電力線(xiàn)非常容易受到閃電以及感應(yīng)的雷電電涌入侵，使設(shè)備遭受到損壞。第五，各種天饋線(xiàn)以及站內(nèi)通信線(xiàn)也是造成雷電閃電涌入的主要原因。第六，發(fā)射塔距離機(jī)房較近，當(dāng)鐵塔受到雷擊后，將雷擊引入地面后，產(chǎn)生的電流將傳入機(jī)房地網(wǎng)，進(jìn)而在機(jī)房設(shè)備的底線(xiàn)上產(chǎn)生高位點(diǎn)，導(dǎo)致二次點(diǎn)擊的發(fā)生，此時(shí)產(chǎn)生的較高的瞬間電位差極易擊穿絕緣措施。第七，當(dāng)鐵塔遭受雷擊時(shí)，由于缺少相應(yīng)的等電位防護(hù)措施極易造成高電位反擊、跨步電壓及接觸電勢(shì)等二次效應(yīng)，在對(duì)設(shè)備造成相應(yīng)損害的同時(shí)，嚴(yán)重影響站臺(tái)值班人員的人身安全。第八，在相應(yīng)的發(fā)射站臺(tái)的鐵塔頂部，也就是雷擊點(diǎn)的100米范圍內(nèi)，產(chǎn)生的重電電磁脈效應(yīng)程度屬于最強(qiáng)，瞬間變化的電廠(chǎng)可以在建筑物金屬類(lèi)設(shè)備以及線(xiàn)纜線(xiàn)路上感應(yīng)出相應(yīng)的雷電浪以及涌電流。第九，對(duì)于衛(wèi)星接收天線(xiàn)而言，雖然其已經(jīng)處于鐵塔的直擊雷保護(hù)的內(nèi)部，且天線(xiàn)的外部通常有鋼管屏藏接地，其底座一般情況下已經(jīng)與地面或與鐵塔的地網(wǎng)互相連接，但是，衛(wèi)星天線(xiàn)的高頻頭經(jīng)常會(huì)由于經(jīng)受重?fù)舢a(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞。第十，廣播電視高山站臺(tái)通常情況下處于石山山頂，山頂?shù)慕M成一般是地表浮土風(fēng)化砂、石頭以及少量植被等，這種情況下的山頂土壤通常不積水，相應(yīng)的土壤接地電阻率較高，人工地網(wǎng)改造需要投入的成本比較高。

2. 雷擊原因

面對(duì)當(dāng)前廣播電視高山發(fā)射臺(tái)站存在的處于室外的衛(wèi)星天線(xiàn)、處于室內(nèi)的發(fā)射機(jī)房設(shè)備以及低壓供電設(shè)備而言，雷擊對(duì)廣播電視發(fā)射臺(tái)站設(shè)備產(chǎn)生損害的主要原因在于以下幾點(diǎn)：第一，直擊雷擊。大地在接受雷雨云閃電時(shí)，產(chǎn)生的一種放電現(xiàn)象，與其同時(shí)產(chǎn)生的還有電磁效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)以及熱效應(yīng)等。直擊雷能夠?qū)κ彝庠O(shè)備產(chǎn)生直接影響：在發(fā)射電臺(tái)中處于室外的設(shè)備包括：發(fā)射需要的天線(xiàn)、電力架空線(xiàn)纜、臺(tái)站范圍內(nèi)架空天儲(chǔ)線(xiàn)、衛(wèi)星接收天線(xiàn)、低壓電力電纜等，第二，地電位反擊。一旦直擊擊中發(fā)射塔，塔上的發(fā)射天線(xiàn)、避雷針以及相應(yīng)的機(jī)房、建筑物會(huì)由于高頻雷電流入大地而產(chǎn)生瞬間的高電位，將直接擊穿空氣以及相關(guān)絕緣介質(zhì)，進(jìn)而出現(xiàn)電閃擊，對(duì)周?chē)脑O(shè)備包括地線(xiàn)、線(xiàn)纜以及人體進(jìn)行放電，產(chǎn)生大量事故。第三，雷電電涌侵人。此類(lèi)雷害形式屬于比較常見(jiàn)的形式，主要的產(chǎn)生原因是帶電雷云在空間電磁場(chǎng)的靜電感應(yīng)作用，以及閃電周?chē)碾姶鸥袘?yīng)作用，高山發(fā)射臺(tái)站內(nèi)相關(guān)的配電線(xiàn)路、信號(hào)線(xiàn)路以及天饋線(xiàn)路引入大量雷電浪涌，使設(shè)備遭受損。第四，高山發(fā)射電臺(tái)站內(nèi)的機(jī)房的走線(xiàn)架內(nèi)、電纜溝的布線(xiàn)方式并不合理，不符合規(guī)定以及實(shí)際情況的接地形式以及接地引入，也是造成設(shè)備因遭受雷擊后產(chǎn)生二次效應(yīng)反擊并損壞設(shè)備的主要原因。

3. 綜合防雷措施以及優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 采用雷電流分流措施

對(duì)于廣播電視高山發(fā)射臺(tái)站的綜合防雷措施而言，相應(yīng)的雷電分流措施具有非常重要的意義。一方面，就直擊雷而言，其雷電分流技術(shù)的主要目的在于使雷電的入地地點(diǎn)與被保護(hù)對(duì)象之間保持安全距離，進(jìn)而避免強(qiáng)度過(guò)大的電流造成的瞬間低電位升高，進(jìn)而防止雷電反擊。在實(shí)際的分流技術(shù)中，可以通過(guò)設(shè)置獨(dú)立接地網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)鐵塔雷電流的分流，最大程度降低甚至消除天饋線(xiàn)屏蔽層的分流電流，盡量減少雷電流經(jīng)饋線(xiàn)引入機(jī)房，若當(dāng)發(fā)射塔地網(wǎng)與機(jī)房距離很近時(shí)，應(yīng)當(dāng)增加多個(gè)接地井實(shí)現(xiàn)更高效的隔離。

另一方面，可以采用共用接地網(wǎng)，廣播電視高山發(fā)射臺(tái)的實(shí)際占地面積較大或者山頂能用于制作人工地網(wǎng)的面積條件比較充足時(shí)，發(fā)射站臺(tái)的防雷接地網(wǎng)的組成成分應(yīng)當(dāng)包括網(wǎng)格狀機(jī)房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、變壓器以及相應(yīng)的配電房接地網(wǎng)組成，應(yīng)當(dāng)注意的是各個(gè)地網(wǎng)之間的距離應(yīng)當(dāng)大于5米。應(yīng)當(dāng)能夠盡可能高效的實(shí)現(xiàn)等位聯(lián)結(jié)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)公用接地網(wǎng)。與此同時(shí)，為了避免出現(xiàn)高電位反擊衛(wèi)星天線(xiàn)高頻頭現(xiàn)象，需要斷開(kāi)天線(xiàn)底座與鐵塔之間的連接扁鋼，同時(shí)在高頻頭線(xiàn)路上進(jìn)行衛(wèi)星天饋線(xiàn)的安裝。合理運(yùn)用公用接地網(wǎng)，摒棄共用接地引入線(xiàn)措施，是對(duì)分流措施的完善設(shè)計(jì)，在不違反等電位接地原則的基礎(chǔ)上，廣播電視高山發(fā)射臺(tái)站環(huán)境受?chē)?yán)重限制的大環(huán)境中，增強(qiáng)防雷效果。

3.2 采用屏蔽措施

對(duì)于在高山發(fā)射臺(tái)站使用過(guò)程中由于雷電閃擊產(chǎn)生的空間高頻電場(chǎng)而言，屏蔽是最有效的防護(hù)措施。一般情況下，光比電視高山發(fā)射臺(tái)站所處的高山氣象環(huán)境具有直擊雷發(fā)生頻率高、相應(yīng)雷電流強(qiáng)度較大、雷電波通常在沒(méi)有衰減的情況下，直接侵入低壓路線(xiàn)的特點(diǎn)。在雷擊點(diǎn)的周?chē)鷷?huì)形成很大的瞬間變化電磁場(chǎng)，臺(tái)站內(nèi)部各種類(lèi)型的線(xiàn)路都可能會(huì)由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓、過(guò)電流，進(jìn)而導(dǎo)致線(xiàn)路損壞。在實(shí)際的屏蔽工作中，應(yīng)當(dāng)盡量?jī)?yōu)化穿管屏蔽措施，對(duì)于暴露在地面上的接地線(xiàn)應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，盡量保證對(duì)其進(jìn)行埋地敷設(shè)。對(duì)于發(fā)射機(jī)房、配電房及發(fā)電機(jī)房而言，最有效的屏蔽措施就是在建筑物外部設(shè)置相應(yīng)的法拉第籠。對(duì)于衛(wèi)星接收高頻頭而言，需要對(duì)其套屏蔽桶。對(duì)于射頻線(xiàn)路而言，需要套屏蔽波紋管接地。除此之外，需要注意的是，處于戶(hù)外的、外墻正常不帶電的金屬外殼、位于窗戶(hù)上的不銹鋼護(hù)欄、電纜橋架、室外樓梯、雨棚、穿管屏蔽的金屬管就都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行接地處理，進(jìn)而更高效的實(shí)現(xiàn)廣播電視高山發(fā)射站臺(tái)的防雷。

3.3 電氣隔離措施

在廣播電視高山發(fā)射臺(tái)站的防雷措施中，電器隔離措施的效果具有比較優(yōu)質(zhì)的效果。電氣隔離實(shí)際上指的就是，通過(guò)隔離變壓器的安裝，達(dá)到阻隔抵押電源線(xiàn)路雷電浪涌的目的。對(duì)于頻率已經(jīng)衰減至隔離變壓器500～1000kHz的雷電波，阻隔變壓器具有的阻隔以及限制雷電流的效果處于最為明顯的狀態(tài)。除此之外，隔離變壓器還具有可降低零地電壓、過(guò)濾線(xiàn)路的高頻震蕩諧波等功能。在實(shí)際的電氣隔離過(guò)程中，需要注意的是，對(duì)于功率相對(duì)較大的隔離變壓器而言，通常安裝在市電與穩(wěn)壓器之間，對(duì)于功率相對(duì)較小的隔離變壓器而言，通常安裝在信號(hào)源柜UPS前端。

3.4 地網(wǎng)優(yōu)化措施

當(dāng)前我國(guó)被用于建造廣播電視發(fā)射臺(tái)站的高山，其土壤環(huán)境大多數(shù)處于比較惡劣的狀態(tài)，在此類(lèi)地形中，高山石頭站臺(tái)相對(duì)而言，更適合做勻壓網(wǎng)格型等電位懸浮地網(wǎng)，具體需要地網(wǎng)網(wǎng)格均勻敷設(shè)在石頭表面。在這種地網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，使用人員將不需要在對(duì)電阻的大小進(jìn)行考慮，不需要通過(guò)接地電阻對(duì)地網(wǎng)質(zhì)量進(jìn)行衡量，主要是因?yàn)榻拥仉娮璧膶?shí)際數(shù)值根本不能通過(guò)測(cè)量獲得，產(chǎn)生之中情況的原因是，巖石出現(xiàn)斷層，測(cè)量?jī)x表的回流電流數(shù)值基本處于零。

在這種廣播電視高山發(fā)射臺(tái)站范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)任何高效的降阻方案，運(yùn)用更多效果好的降阻材料，其降阻效果都不明顯，相對(duì)而言降阻意義都不大。若真的通過(guò)將地體進(jìn)行引接到山下做地網(wǎng)，能夠切實(shí)實(shí)現(xiàn)接地電阻的降低，但是由于引線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，地網(wǎng)的存在就毫無(wú)意義。在實(shí)際的雖地網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，可以在臺(tái)站區(qū)域內(nèi)的石頭上設(shè)置懸浮地網(wǎng)，借助混凝土以及沙礫，將接地體固定在石頭上，懸浮地網(wǎng)的網(wǎng)格規(guī)格一般情況下為3000mmx3000mm。地網(wǎng)優(yōu)化相對(duì)而言是最為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的防雷措施，結(jié)合以上的防雷技術(shù)，也能起到高效的防雷作用。

4. 結(jié)論

綜上所述，雷電的發(fā)生屬于自然，具有相當(dāng)大的不確定性，但是通過(guò)積極高效的預(yù)防措施，能夠最大程度避免雷電對(duì)廣播電視高山發(fā)射站臺(tái)造成的損失，最大程度減少相關(guān)設(shè)備的損壞程度以及維修次數(shù)全方位實(shí)現(xiàn)了由于雷電原因產(chǎn)生的停播事故算次數(shù)的減少，保證能夠進(jìn)行正常的發(fā)射播出，有效增強(qiáng)其社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

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