广播电视发射台防雷技术探讨

广播电视发射台防雷技术探讨
广播电视发射台（以下简称发射台）是无线发射传输台站，一般位于高山，雷雨季节易遭雷击侵害。

文章主要通过阐述雷电的种类和危害来进一步探讨防雷措施。

目的：保护发射台免遭雷击侵害。

方法：通过一系列防雷技术。

结果：在雷雨季节保护了发射台工作人员和设备安全。

结论：大力实施当前先进的防雷技术和努力开拓新的防雷技术。

标签：广播电视；发射台；防雷；技术
引言
发射台一般建于当地高山上，特殊的地理环境、气象条件以及发射系统电子化、信息化程度的大幅提升等因素，使得雷电的危害日益严重，原有的防雷措施已无法保障工作人员和电子设备的安全。

因此做好发射台的防雷工作，对于无线广播电视的正常运行有着重要的意义，同时还具有极大的经济效益和社会效益。

高山发射台对防雷措施提出了更高的要求，本文结合高山发射台的特点总结了雷击危害形式，提出行之有效的防雷措施，以提高发射台耐雷水平，保障工作人员和电子设备的安全。

1 雷电的种类以及危害
1.1 直击雷
直接击在建筑物或其他物体上的雷电叫做直击雷。

当发射台塔架、电子设备、传输电缆以及其他物件上遭受雷击时，雷击瞬间会产生几十千安甚至几百千安的大电流，能够产生电效应、热效应和机械力。

雷雨天气里，发生直击雷的概率非常低，但这种小概率事件也须引起重视，因为一旦遭受直击雷，对发射台的信号设备，那将是毁灭性的破坏，造成巨大的安全危害和经济损失。

1.2 感应雷
雷电放电时，导体周围能形成静电感应和电磁感应现象。

（1）静电感应雷。

带电积云接近地面时，会在附近的金属导体上一端感應出异性电荷。

另一端（远离带电积云端）会相应产生同性电荷，雷云周围的金属导体、电缆线就会产生很高的感应电压。

它会从电动势最低处、就近点的导体或者设备进行放电。

这种过电压可能会造成电缆电线、接地不良的导体或设备放电而引起电火花，从而会威胁到发射台的人身和设备的安全。

（2）电磁感应雷。

根据物理学麦克斯韦方程组：“变化的磁场产生电场（法拉第电磁感应定律）”、“变化的电场产生磁场（位移电流假说）”。

因此，电磁感应雷是当云放电时，这种电场迅速变化引起周围空间强磁场的变化。

这种变化的磁场又能使周围的金属物件产生感应电流，从而损坏设备。

1.3 球雷
球状闪电，为圆球形状的闪电，是一团处于特殊状态下的带电气体，所以它一般随气流运动漂浮，碰到任何物体都会发生爆炸。

通常在雷暴时发生，发生的几率极低。

1.4 云闪
云层内部、云与云之间的放电现象，十分常见，转瞬即逝，发生的概率大概占雷电的三分之二以上，这种雷击对人和设备危害很小。

2 防雷技术
高山发射台防雷技术主要包括以下几个方面措施：
2.1 安装避雷装置
发射台室外防雷主要有接闪器、引下线、接地装置、屏蔽及电磁隔离。

其中接闪器主要包括避雷针、避雷网、避雷线和避雷带。

它们都是高山发射台重要的外部保护措施，防止信号传输设备、铁塔和电缆等遭受雷击。

发射台基地的铁质栅栏围墙需进行可靠连接，统一逐点接地，这样大的避雷带能有效防止侧击雷的危害。

宿舍区和机房区的窗户也应当安装屏蔽网，并进行可靠接地，减少感应雷从窗户侵入室内。

2.2 选用屏蔽电缆和光缆
当室内的设备需要与室外的设备进行信号连接时候，最大程度的选用屏蔽电缆。

屏蔽电缆能有效的避免因为感应雷而产生电磁脉冲等信号干扰和浪涌电压现象。

同时也需要将电缆屏蔽进行接地。

另外最大程度的使用光纤进行信号数據的传输，光缆一般不会传导雷电，但光缆的芯线和金属保护套会导电，所以在实施过程中也需要将芯线和金属保护套可靠接地，保证了在雷电环境中数据传输的安全。

2.3 采用接地和连接等电位技术
当电器设备遇到直接雷击或者感应雷击时，设备将受到损害甚至报废。

所以为防止遭受雷击，所有电子设备、发射铁塔，铁质信号传输设备机柜、铁质电视墙，机房铁质操作控制台都要进行接地处理。

机房地板下全部采用铜带铺设成网格状，所有设备都用铜线连接到铜带上，尽可能多的与室外接地连接，形成等电位。

在发生雷击时能快速平衡电位差，保护发射台的信号设备。

宿舍区尽量利用自然接地体作为接地，如下水管道、墙体混凝土内的钢筋，当然这些接地体的电阻都很大，所以还需另外再加设人工接地线，注意要求人工接地线的接地电阻很小（一般小于5欧姆为宜）。

铁质输油管道、煤气管道不能作为自然接地体连接，
这些管道内是易燃易爆的物质，雷击产生电火花时就会有爆炸危险，需单独安装接地引线。

接地质量也不容忽视，良性可靠的接地尤为重要，所有需要接地的系统都最好共用一个接地，这样既能平衡各系统的零地电位差，又能防止地电位之间的反冲。

直击雷接地包括避雷针接地、避雷带接地和突出金属物接地。

其接地引下线在入地端需设置断接卡，以保证能定时检测出各引下线在断连时的连接状态。

感应雷接地包括工作接地、保护接地和防雷接地，在各接地中需单独设置引下线入地，其地下距离为10米以上，接地端设置集中接地网。

接地的好坏直接影响到发射台的安全问题，所以在接地区域可以适当的埋一些铁屑、木炭等，或者使用导电混凝土来增加导电性，降低接地电阻使雷电能够及时有效传到大地释放掉。

接地工程是深埋地下的隐蔽工程，后期不容易维修和保护。

必须选用镀锌质量好的（热镀锌工艺）钢材，镀锌角铁、镀锌钢针、镀锌扁钢等要保证壁厚。

连接的焊接点必须牢靠，且做好防锈防腐处理。

除了接地电阻符合要求外，各垂直接地体的距离也需设置适当，确保雷电流幅值大而超过工频电流的并联接地极的集合效应能够在地中有很好的散流效果。

一般垂直接地体间的距离为垂直接地体长度的2倍，最少为1.5倍。

2.4 安装避雷设备
避雷器就是以安全电压为限制电位，释放掉过电压能量，保护设备免受雷电时过电压危害。

长期实践经验发现，弱电设备电源线路极易受雷电侵害，所以阻断雷电入侵线路就需要通过安装电压保护装置。

变压器的防雷保护：（1）对变压器易于因正、反变换过电压损坏的特点，变压器高压侧、低压侧安装适宜的避雷器。

避雷器型号应根据发射台的特殊工况条件进行选择。

（2）调整避雷器的接地位置。

避雷器的接地线上等效感抗对防护效果的影响，调整避雷器的接地位置至变压器的机壳与二次侧中性点的接地位置于一处。

（3）变压器的低压侧配置有计量设备的变压器的防护。

由于低压计量设备的绝缘耐受水平较低，应采取相应措施加以防护。

变压器至计量箱之间尽量采用带有金属屏蔽层电缆，并将电缆的屏蔽层两端接地；同时在计量箱内配置相应的SPD，既能保护计量设备又能降低低压电缆感应的过电压，减轻了变压器低压端的防护压力。

第一级保护在高压配电房的高压端各相装设防雷装置；第二级保护在低压配电房装设阀门式防雷装置；第三级保护在宿舍区、办公区、机房区的每个配电箱旁边都装设电源避雷箱（目前安庆市广播电视发射中心使用的是电源防雷箱LWS-B385/80）；第四级保护在信号机柜和机房控制台都尽量使用抗电涌插座。

做好电压保护工作至关重要，最大程度保障电子设备的安全。

3 发射塔和天馈系统防雷
作为发射台的最高建筑物塔架（包括塔架上的馈管）都要良性可靠接地，电流会自己选择电阻最小的路径走。

如果天馈接地不好，雷电就容易从天馈引入到室内的发射机，损壞机器设备，危及人身安全。

天線塔防雷设计必须做到以下三点：（1）在铁塔基础四周设一组闭合的接地网，并将铁塔与地网可靠连接。

（2）
塔架应安装避雷针。

避雷针引下线和建筑的闭合接地网相互焊接可靠连通。

（3）发射机房与塔架之间支撑馈管的铁质过桥、吊馈管的钢绞线都需要每隔一段距离就要进行接地。

（4）馈管引入机房前，外皮应与就近的地网进行连接，确保可靠接地。

馈管在引进机房入口处安装相应的同轴SPD，同轴SPD接地端子的接地引线应从天馈线入口处外侧的接地线、避雷带或地网引接。

铁塔避雷针的保护范围毕竟有限，在天馈线上加装配套的避雷器也就显得尤为重要，双重保护能更好的保护发射设备的安全。

高山广播电视发射台防雷工作关乎着人身安全和设备安全，同样也关系着广播电视节目的播出安全。

所以必须采取科学合理、因地制宜且行之有效的防雷方案并落实到实际工作中。

结合当前科技，加大资金投入，大胆研发努力开拓新的防雷技术措施，最大限度的防御雷击。

当然防雷系统跟其他机器设备一样也需要后期维护、定期检查检测，尤其是雷雨天气之后及时针对性检查接地电阻和防雷器件，如有失效，及时更换。

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