高山发射台接地及防雷措施管理

2017-04-09丛洪滋

设备管理与维修 2017年5期

关键词：发射台接地装置高山

丛洪滋

（威海市文登区广播电视台，山东威海 264400）

高山发射台接地及防雷措施管理

丛洪滋

（威海市文登区广播电视台，山东威海 264400）

从雷电的形成机理、危害形式、入侵途径及防雷保护措施等入手，针对高山台站的实际试验情况，分析发射站在防雷保护措施上存在的问题和不足，进行有针对性地改造和完善。

广播电视；高山发射台；接地；防雷

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.09

0 引言

要使广播电视发射台接地达到要求，应对站址所在地的水文和地质状况进行有效分析，对附近土壤电阻率等进行研究，以选取合适的地点，使各种消极因素降到最低。通过对接地网的形式进行有效的选择，使接地极具有最合适的位置及长度，使降阻措施做到最好。在设计供电系统时，要充分考虑高山台的实际，应以减少雷击作为设计的重要内容，防止雷电事故频发，使发射台有一个安全的运行环境。

1 接地电阻偏高的原因分析

高山无线发射台为了达到最优的发射效果，往往选址在当地海拔最高的山顶位置。由于设备自身的原因（如高达约100 m的发射塔，以及发射台内的高压输电线路和各种电子设备），使高山发射台往往成为及易受雷击的对象。特别是东部沿海台站，春季气候干燥，土地缺水导致地阻升高。夏季气候多变，常常发生极端天气现象，雷雨天极多，在这种情况下应该充分考虑发射塔接地的问题。由于土坡等地带有着特别高的电阻率等，使接地问题有难以预料的困难。通过对高山地带的广播电视发射台建设中的接地电阻问题进行分析，找到接地电阻偏离的原因及问题。

1.1 设计施工不合理

由于高山台往往建于山顶，地貌环境复杂，岩石及土壤结构富于变化，而使高山台的地阻值达不到设计要求。同时在设计的过程中，很多时候由于地形与地势的原因，设计要求的接地降阻措施并不能完全实现。所以，很多时候现场的实际结果与设计结果会相差甚远。

1.2 降阻方法使用不当

（1）使用外延接地。为使接地电阻降至最低，通过外延接地以便在范围上能够加大接地范围，并且可以将接地装置引入山下，使地阻能够有效地下降。但是高山台在接地的过程中，主要是为了能够更好地避免雷击，所以其在设计的过程中应该对于冲击接地电阻进行大幅度降低，而外延接地装置本身的电感作用非常强烈，所以在冲抵接地时效果并不好，最终会导致防雷失败。

（2）采用深井式接地极。在对于工频接地电阻进行降低的方面，深井式接地极的效果立竿见影，但深井式接地极适应性差，因为雷电的电流类型是几千赫兹高频电流，其趋肤效应非常强烈，所以一般雷电流都会聚集在大地表面，而非进入到深层土壤中。所以在对于广播电视发射台进行雷电预防的过程中，深井式接地极并没有非常好的防雷效果。

（3）采用在泥土中洒水、混合木炭、食盐或化学降阻剂来进行降阻，但是这类混合物会随着雨水和风吹而逐渐减少，所以随着时间的推移，土壤中的各种物质变化会使各自作用减退甚至消失，并且对于埋在泥土中的接地体还会有腐蚀的作用，最终导致地阻值的升高。

（4）高压输电线不合理。高山台输电线由于线路架设在山区，海拔高度差别大、地势地形复杂、昼夜温差大等恶劣环境的影响，一旦线路绝缘达不到合理要求，就会使线路及设备遭受雷击，如果不能将雷电流很好的导入大地，就会造成设备的损坏。

1.3 运行维护方面

山区的岩石会随着风化及雨水的冲刷逐渐变得破碎，最终形成土壤。而风化后的土壤会随着雨水的浸泡逐渐变为酸性，这种酸性会慢慢地腐蚀埋在泥土中的接地体。一般情况下，在接地引下线与水平接地体相连的部位会非常容易被腐蚀，从而使得电位差有差异，形成化学腐蚀，甚至会因为腐蚀而发生断裂，设备也会出现“失地”的情况。如果接地体并没有埋到一定的深度，或者在回填的过程中使用砂石之类，就会使土壤中有着过高的含氧量，使接地体发生更为严重的腐蚀现象。同时，因为土壤和接地体接触而产生较大的电阻，所以接地体的焊接处非常容易发生断裂，最终会造成接地电阻过大或接地失败。

2 高山台防雷的几种有效措施

2.1 合理设计接地系统

利用法拉第笼结构，可以很好地屏蔽雷击，现代新建的钢结构和钢筋混凝土建筑物结构，已经能够满足法拉第笼的条件。只需在施工的时候对钢筋进行焊接，就可以轻易地实现笼式避雷网，这也是目前建筑物防雷技术最为完善的形式。尽管如此，对建筑物的防雷还需考虑到电信和电力线路上的过电压波的侵入问题，有必要采用各种避雷器把雷电过电压波引入大地，以起到防止雷电流侵入建筑物内部的作用，保证建筑物内部设施和人生安全。

高山台站在接地设计的过程中，应该采用环形地网的水平接地作为主要的接地方式，将机房和发射塔作为中心，如果设计的地网在完工后并未达到降低地阻的效果，应当扩大接地网的范围，向四周延伸。在实际操作中，应使地网的环形接地装置在外围中再增设2圈，使垂直接地体和水平接地体共同组成环形接地装置。在水平接地中，应以放射式向四周延伸网格尺寸≤2×2 m，并应通过封闭式的周边来进行。水平接地体与地网应该保持在同一个水平面上，环形装置与地网之间以及环形接地装置与地网之间保持3～5 m的焊接距离。同时应该在铁塔的四角中设置辐射式延伸接地体，延伸接地体长度应＜100 m。机房地网可以利用机房梁内≥2根的柱钢筋焊接联通。建筑物内有地桩的，应将地桩内的钢筋与地网相焊接。

2.2 选择合理的接地方式

高山台一般选址在当地的高山上，山顶附近土壤稀薄，而且施工区域一般都较为狭小。建设完成后回填土壤电阻率在500～5000 Ω，接地施工难度大，达标要求高。尤其是垂直接地极的施工，目前较为成熟的方案是：高山台以水平接地体为主，辅以垂直接地体，充分利用岩石之间的空隙，填装接地材料，然后覆以泥土。垂直接地体的长度1.5～2 m为宜，为降低台站内地面的电阻值，接地时可以使用降阻剂降低附件地阻。若条件允许，可在站址周围的低土壤电阻率区建设一个或几个分地网，但分地网长度应＜100 m。

2.3 电源系统的合理设计

高山台属于易遭雷击的场所，在关于易遭受雷击或重要场所电源系统防雷方面，国内外已经形成了比较成熟的方案。国内外目前采用的方法是：一次电源进线、配电变压器及低压电源系统等。总体上的防范措施可分为“疏导”和“堵塞”2种形式。“疏导”指的是将雷击电流疏散到别处，具体操作是将绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化，采取这一措施可以保证工频电弧能够转移或固定到特制金具上燃烧，从而起到保护导线免于烧伤的作用，同时转移雷击电流，达到预期的防护效果。“疏导”式防雷措施投资少，而且操作起来也较为简单，但是存在密封和绝缘缺陷方面的问题。并且由于线夹装置结构等，线路在刮风时容易发生舞动而引发故障。

“堵塞”指的是阻止雷击闪络后工频续流建弧。特点是：投资大、施工复杂，但防护效果好。国内广泛采用的方法，主要是降低线路接地电阻、架设避雷线、安装线路避雷器、及时更换被损坏的绝缘子等，来提高线路的整体耐雷水平。