淺析中波廣播臺的防雷技術

1、淺析中波廣播臺的防雷技術摘要 中波廣播發(fā)射臺是直接把帶有中波廣播信號的 電磁波，傳送給廣大聽眾和觀眾的關鍵的基礎設施，為避免 發(fā)射臺天線場地的地面建筑和地形地貌可能對天線發(fā)射有 所遮擋，根據(jù)中波天線發(fā)射最低仰角的要求，場地大都選在 開闊地帶，而且天線自立塔高度大都超過30m，其年預計雷擊次數(shù)較高，因此中波廣播發(fā)射臺的防雷安全隱患尤為突 出。關鍵詞 中波廣播臺；防雷技術；防雷設計中圖分類號 TN931 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708 （2011）38-0227-021 天線塔防雷及天調室的高頻接地天線自立塔通常是局部區(qū)域內最高的物體，容易招引雷 電，如果天線不能得到有效的保護，由它

2、引入的雷電將對整 個天調網(wǎng)絡、發(fā)射設備產生嚴重的后果。中波天線和電視調 頻天線不同，天線塔的底部不是直接入地，而是完全和大地 隔離，依靠一種放電間隙的方式，僅靠塔座底部的放電球進 行放電完成泄流。而當發(fā)生雷擊時，塔身將雷電流泄入大地 的能力肯定不如直接接地的鐵塔，其后果是塔身很可能瞬間 形成很高的電動勢，容易發(fā)生反擊，而且強大的雷電波會通 過線纜侵入綜合樓及周邊建筑，產生巨大危害。另外，伴隨 著雷電流而產生的電磁脈沖還將影響正常電磁波的收發(fā)。為 了應付這種情況，筆者認為最佳的解決辦法就是從天線塔及 電力系統(tǒng)等雷電重災區(qū)開始， 層層設防， 防護措施環(huán)環(huán)相扣， 將雷電隱患降至最低。1.1 天線塔的

3、防雷措施天線塔頂應設置避雷針，使各副天線、饋線位于雷電接閃裝置的保護范圍內。避雷針采用不小于$ 16mm的熱鍍鋅圓鋼。饋管的上下兩端應可靠地采取等電位連接。1.2 接地地網(wǎng)1）對于現(xiàn)代防雷技術來說，接地裝置的優(yōu)劣直接關系 到泄流效果。而決定接地裝置效果的不僅僅是較低的接地電 阻，更關鍵的是根據(jù)臺所處的地形、地質條件和建筑物的布 置，因地制宜地設計接地網(wǎng)形式和埋設方法。不過，在合理 布置接地裝置的前提下，總的一個原則就是接地電阻越小才 能獲得越好的對地放電效果。需要強調的是，中波發(fā)射臺的地網(wǎng)不僅僅是起防雷接地 的作用，它更主要還是作為發(fā)射機技術構成的重要部分。它 和普通地網(wǎng)有所不同，從減少大地損

4、耗角度來說，地網(wǎng)埋設 不能過深，對于這種特殊情況，在土壤電阻率較高的地區(qū)， 可以采取換土、添加降阻材料的措施，以獲得較低的接地電 阻值。接地方式視情況而定，一般應采用共用接地裝置，將 防雷接地、工作接地和保護接地連在一起。共用接地電阻值不應大于1Q。大地網(wǎng)應以鐵塔底部的中心為圓心，呈現(xiàn)放 射狀均勻向外敷設，一般選用$ 2mm3mm紫銅線或銅包鋼心線，用60根或120根，每根長度一般為 120m150m，可 深埋到 500mm700mm 。敷設時應將地網(wǎng)線拉直，末端加以 固定，始端應焊接在鐵塔底部基礎所包的銅皮四周。2）塔基座放電球的入地端接地極 天線基面采用放電球及其入地端與大地連接，它包括一

5、 對羊角間隙，在正常情況下和大地隔離，當電位急劇升高時 對地放電。放電球的入地端接地極由垂直接地極和水平接地 極組成。垂直接地極采用數(shù)根直徑長2500mm x 50mm x50mm x 5mm的熱鍍鋅角鋼，施工中要以接近天調室的塔基 座為準。入地上端應預留 100mm200mm ，并用 40mmx 4mm 的鍍鋅扁鋼將角鋼入地上口焊接連接起來，使塔基座上放電 球的入地端能將雷電流良好的入地泄放。塔基中心的入地端 還要用銅帶分別與周圍大地網(wǎng)連接，以減小地網(wǎng)的接地電 阻，不僅是給射頻信號提供回路，同時也是為雷電流提供一 個暢通的入地點。1.3 天調室的高頻接地 高頻接地是發(fā)射臺不可缺少的特殊接地系

6、統(tǒng)，其目的就 是有一個良好的高頻地電位，以減少各塔之間和發(fā)射機之間 的串擾。高頻接地包括高頻設備外殼的接地和屏蔽的接地。 為減小接地線自感和其內渦流損失，高頻接地線應采用多股 銅線或銅板，銅板的上口中央引出一段銅帶與天調室內的屏 蔽層、網(wǎng)絡架相連接。高頻接地線不宜太長。接地線長度最 好能限制在電磁波波長的 1/4 之內；如無法達到這一要求， 也應避免波長 1/4 的奇數(shù)倍。高頻接地體宜采用銅材制成， 宜直立埋設，直立銅板應地埋在 1m 以下最適宜，并與大地 網(wǎng)相連構成一個整體。2 高低壓供電系統(tǒng)過電壓保護 為防止雷電沿著電源系統(tǒng)進入綜合樓，主要防雷電波侵 入措施有：高壓線進線上端架設至少 1

7、公里長的架空避雷線，電力 變壓器輸入端安裝一組高壓避雷器，輸出端安裝一組低壓避 雷器。從變壓器到綜合樓的電源線應該采用金屬鎧裝電纜或護套電纜穿金屬管埋地引入， 埋地長度不宜小于 50m。同樣，從天線塔到綜合樓的各類線纜也應采用金屬鎧裝線纜或線 纜穿金屬管埋地引入。線纜金屬外皮或金屬護套應在首尾兩 端與防雷裝置做連接。低壓配電接地系統(tǒng)應采用 TN-S 系統(tǒng)，電纜在站區(qū)內均 埋地敷設，入戶處做重復接地。為了能夠多級泄流，應對綜 合樓電源系統(tǒng)進行多級浪涌防護。第一級為在電源引入配電 間的總配電柜中安裝流通容量大的三相電源防雷箱；第二級 為在綜合樓總配電箱的總開關后安裝流通容量較大的限壓 型浪涌保護器

8、，以消除第一級殘余的雷電流和過電壓；第三 級為在發(fā)射機機房配電箱和生活用電配電箱中安裝限壓精 度較高、反應時間較快的限壓型浪涌保護器；第四級為在發(fā) 射機機房直流穩(wěn)壓電源中安裝精度高、反應時間快的限壓型 浪涌保護器。3 綜合樓的防雷 當今的綜合樓大都采用鋼筋混凝土結構，建筑物內的鋼 筋及大尺寸的金屬構件縱橫交錯形成一個法拉第籠，能夠對 雷電流進行初步的泄流和對電磁干擾進行初步屏蔽，這對發(fā) 射機機房的雷電防護益處頗多。3.1 綜合防雷系統(tǒng) 接閃裝置宜由屋頂避雷針和避雷帶組合構成。避雷針與 避雷帶進行兩點以上的可靠焊接。避雷針須確保天面的衛(wèi)星 接收器等金屬裝置處于其保護范圍內。凡突出屋面的所有金 屬

9、構件、設備及金屬管道均應與避雷帶可靠電氣連接。利用建筑物柱內兩根不小于 $ 16mm的主筋通長焊接作為防雷引下線。引下線頂端和底端分別與接閃裝置、接地裝 置可靠焊接。接地裝置應為自然接地體，即利用綜合樓基礎內鋼筋焊 接形成的閉合環(huán)形。綜合樓如屬天線塔防雷裝置保護范圍 時，應與天線塔應共用一個防雷接地系統(tǒng)，綜合樓的基礎地 網(wǎng)需要與天線塔大地網(wǎng)進行多點連接。如果綜合樓與天線塔相距較遠，不在天線塔防雷裝置保護范圍內，應單獨設為自 成一體的防雷接地系統(tǒng)。3.2 內部防雷系統(tǒng)1）發(fā)射機機房的屏蔽及等電位措施 按照需要保護和控制雷電電磁脈沖環(huán)境的要求，可以將 綜合樓從外部到內部劃分為不同的防雷區(qū)。在綜合樓

10、防雷裝 置保護范圍之外的區(qū)域為直擊雷非防護區(qū)，而在綜合樓金屬 框架或鋼筋混凝土鋼筋等組成的大空間法拉第籠內，不可能 遭受直接雷擊，且電磁場逐漸衰減。按照這一原理，發(fā)射機 機房宜選擇在低層中心部位，其設備遠離外墻結構柱，即與 防雷引下線保持安全距離。綜合樓應采取總等電位連接措 施，在底層設置總等電位端子箱，所有進出綜合樓的金屬管 道、金屬線纜， 金屬構件均就近與總等電位端子箱相連接地。 在不同的防雷區(qū)交界面設置局部等電位連接端子箱，以便穿 過各防雷區(qū)的金屬物做等電位連接。為改善電磁環(huán)境，建筑 物所有的大尺寸金屬物均電氣連接起來。由于發(fā)射機機房對電磁環(huán)境要求較高，僅利用綜合樓的 自然金屬構件無法達

11、到更好的屏蔽效果。故應該專門把發(fā)射 機機房設置成屏蔽機房。屏蔽材料用板狀或網(wǎng)狀銅材、鋁材 或鋼材制成。板材厚 1mm 即可滿足要求。網(wǎng)材的網(wǎng)眼越小、 網(wǎng)絲越粗則屏蔽效果越好。必要時可采用雙層屏蔽。作為后續(xù)防雷區(qū)，屏蔽機房內也須設置局部等電位端子 箱并與屏蔽網(wǎng)或屏蔽層相連，且當金屬導體、線纜屏蔽層或 金屬線槽進入發(fā)射機機房時，應就近接到相應等電位端子 上。2）發(fā)射機機房內弱電線纜和設備的防護（1）為了減少電磁干擾，應合理布線，并對線纜進行 屏蔽。線纜的金屬外皮和各種金屬屏蔽層應在首尾兩端接 地，且在進入綜合樓處與總電位端子箱相連，在發(fā)射機機房 進口處與機房局部等電位端子箱連接；（2）信號線纜內芯相應端口應安裝適配的信號線路浪 涌保護器，浪涌保護器的接地端及線纜內芯的空線對應接 地。根據(jù)信號線路的工作頻率、傳輸介質、傳輸速率、傳輸 帶寬、工作電壓接口形式、特性阻抗等參數(shù)，選用電壓駐波 比和插入損耗小的適配信號浪涌保護器；（3）在發(fā)射機的射頻入端口安裝饋線線路浪涌保護器。 根據(jù)被發(fā)射機的工作頻率、平均輸出功率、連接器形式和特 性阻抗等，選用電壓駐波比和插入損耗小的適配的饋線浪涌 保護器。4 結論綜上所述，中波廣播臺的雷電防護工程是一個比較復雜 的系統(tǒng)工程。任何一個環(huán)節(jié)的防雷措施不到位，都有可能對 廣播發(fā)射系統(tǒng)造成雷擊損壞。