浅谈高山台站的防雷技术

王 璞 冯索平

1.2.乌兰察布市文广新局826微波站 内蒙古 乌兰察布市 012200

引 言

为了满足农牧民收听收看广播电视节目的需求，各发射台站更新了一批数字化发射设备。新设备自动化程度高，为高山台站的值班人员减轻了工作压力。但是新设备的电路板集成度高导致了耐压水平降低，在铁塔与机房连接处暴露的线路使抗雷击能力减弱，再加上高山台站的特殊地势导致遭受雷击的概率大大增加。因此，如何防雷减灾，确保广播电视节目的顺利播出，已经成为工作人员的一项重要工作。

1 雷电危害的形式

高山台站发生雷击事件，主要是由梯度变化极高、电流幅值极大的雷电引起，它的危害一般有四种形式：一是直击雷作用，就是雷电不经过其他媒介直接在设备或铁塔上产生强烈的电效应和热效应；二是雷电的二次效应，就是雷电中的强电流所携带的电磁感应与大气中的静电对机器电路造成损坏；三是雷电侵入波的危害，主要是由雷电侵入波通过电缆、天馈线对室内设备造成损坏；四是雷击电磁脉冲的危害，现阶段各发射台所使用的发射机大多采用了大规模集成电路和固态化元器件，这些设备普遍存在抗电压冲击能力低、抗电磁脉冲能力低的情况，因此被雷击的可能性高。

2 雷击的途径

2.1 雷电通过铁塔和天馈线侵入

由于传输线路的需求，各台站大多建立在地势较高的地方，再加上各台站所用的铁塔塔高都比较高，导致铁塔受到雷击时，电流通过铁塔接地并使设备与地网电位差不断升高，最终产生雷击效应，损坏设备。同轴电缆现在已经成为各台站馈线的首选，但在雷击发生时会在同轴电缆上产生感应电流，这样也会损坏设备。

2.2 雷电通过架空线侵入

雷击发生的一项重要媒介即是通过架空管线的引入。架空管线连接终端时形成了水平电场，电场中相对突出的地方极易出现电荷集中，在雷电放电时，形成了一个强大的电场，架空管线突出位置极易被雷电击中。在雷电击中架空管线突出位置时，架空管线会把雷电所携带的过载电压带入到机房中发生雷击事故。另一种放电方式是对电源的损坏，在雷电通过大地放电时产生的高电压同样会通过架空管线，使高电压在设备的电源上发生损害。

2.3 雷电通过机房侵入

发射台站也会遭遇雷电绕击现象，在雷电绕击发生时会直接击中机房等设施，避免雷电绕击主要依靠台站的系统性防雷设备，单纯的避雷针起不到相应的作用。

面对不同的雷击途径，高山台站的防雷措施必须健全完善才能够起到避免雷击的作用。

3 防雷技术

3.1 雷电防护原理

雷电的组成主要分为高频和低频两部分，高频的特征主要是具有极强的穿透性，低频的特征主要是具有较大的能量。雷击发生时，雷电的强电流在架空管线或接地线上发生浪涌效应造成损坏设备，还有一种是雷电以架空管线或接地线作为媒介直接损坏设备，雷击灾害大多是以这两种形式发生。当灾害发生时设备受到损害最主要的形式是由于防雷系统电位差大造成电位反击以及雷电通过架空管线发生浪涌效应损坏设备。因此雷电防护工作的原理是对雷电的高能量进行安全平稳的释放和能量的二次平衡，需要通过科学合理、切合各台站的实际情况去做雷电防护工作。

3.2 防雷措施

3.2.1 铁塔的防雷措施

铁塔是各台站防雷的工作重点也是最容易引发雷击事故的地方，因此在安装铁塔时，要预留好塔身各部位的接地点，以保证接地点的数量能够充分发挥防雷作用，考虑到铁塔高度，为了有利于分散雷电电流强度，要充分的保证连接点的分散性和数量，大多数铁塔为落地铁塔，天线必须设有防雷保护措施，天线安装位置在避雷针的保护范围，铁塔四角应与地网焊接连通，铁塔地网与机房地网每隔2m 到4m 焊接连通，为了保证雷电电流能够迅速充分的流入大地，避雷针必须焊接在铁塔上。

3.2.2 架空线的防雷措施

雷电通过架空管线进入室内损坏设备也是最常见的一种雷击方式，因此架空管线防雷措施显得尤为重要，通常的措施是对架空管线采取特殊处理，把架空管线镶嵌在金属管道中，并开槽埋入地下。在铁塔与机房较远时，要对线路安装保护装置，以免因线路长而发生灾害。信号线与输电线禁止混合走线，金属管两端需与地网焊接并作防腐蚀保护。

3.2.3 天馈线的防雷措施［3］

天馈线的防雷措施比较单一，但又是在整个防雷环节中较关键的一步，因为它直接通过机房与设备连接，一旦发生灾害容易对建筑物、设备造成严重损坏。天馈线防雷的主要措施就是严格的执行天馈线布线时的接地点数量，以及在关键部位必须接地，例如在天馈线进机房的入口、天馈线需要转弯处等。科学合理的设置接地点，在线路较长时要增加接地点，这是天馈线防雷最重要也是最有效的措施。

3.2.4 机房的防雷措施

对于机房的防雷主要包括设备与供电系统的防雷接地以及机房的建筑物防雷接地。

3.2.5 等电位连接

台站内要根据等电位原理，把保护区、工作区、和防雷区组成一个系统性的接地网，对于特殊台站出现高电阻率的问题，要尽量降低电阻率，更重要的是要进行屏蔽、均压以及等电位连接处理，以达到零电位差，减少了对设备的电磁干扰，减轻了高电压反击对设备的损坏。

3.2.6 降低接地电阻值

台站的地阻值按照要求应该小于4Ω，当在高电阻率的地区主要采用以下四种方法来降低接地电阻：一是采用降阻剂来降低土壤电阻率；二是把接地体埋在比较深的低电阻率土壤中；三是采用多分支路外引接地装置，但外引长度一般小于有效长度；四是更换土壤。实践证明，换土的方法是改良土壤从而降低电阻值的最好方法。

3.3 防雷设备

常用的防雷设备有：避雷器、VDR、陶瓷放电管、配线保安单元、高频信号保护器、同轴电缆保护器、过压保护器、保护转换隔离器等。其中避雷器的种类主要有电源避雷器、信号型避雷器、天馈线避雷器三种。电源避雷器是最常用的，是电器设备防雷的重点；信号型避雷器，多数用在计算机网络、通信系统上；天馈线避雷器，比较适用于有发射机天线系统和接收无线电信号设备系统。在正常情况下，防雷器处于高阻状。

4 826微波站的防雷技术实践与具体案例

乌兰察布文广新局826 微波站地处永兴梁，海拔1740.8m，发射塔高50m。担负着中央电视台第一频道、中央电视台第七频道、内蒙古汉语卫视、内蒙古蒙语卫视及调频95.2MHz、101.5MHz等节目的传输和发射任务，是国家京、冀、晋、蒙南干线的重要中继站，属于典型的高山台站，工作中做好设备的防雷尤为重要。

北方的雨季多集中在6月到8月，雷击事件时有发生，运营商的基站及广播电视高山台站深受其害，为保障设备的正常运行防雷工作的重要性毋庸置疑，每年雨季来临前各台站都会做防雷工作大检查，查看地网是否损坏、防雷设备是否能够正常工作等。防雷工作是一项系统性工程，对工作人员的专业性要求高。

4.1 案列共享

2001年7月18日，台站发生滚地雷雷击事件，晚上八点左右台站工作人员在机房值班期间，滚地雷通过窗户进入机房击毁了监视器两台，工作人员没有受到伤害。台站每年定期召开一次防雷知识学习，在遇到滚地雷进入室内时工作人员应该静止不动，等雷放电以后才可以查看现场情况。当滚地雷进入室内，如果工作人员因惊吓逃跑时会产生静电，滚地雷会跟着静电发出体放电，这样的行为极其危险。每一位工作人员都应该熟知防雷知识既有益于对自身的保护又可以对设备做到有效的保护。

2004年8月9日，台站发生感应雷雷击事件，正直雨季来临，连续几天阴雨连绵，值班人员在8月9日下午发现播出信号异常，经带班站长同意对室内设备进行了故障排查，得出结论认为是天馈线进水所致，并向上级技术部门做了技术报告，出于对人身安全的考量，上级部门要求台站工作人员等雨停了以后对天馈线进行修复，当晚11 点左右，夜班值班人员发现信号输出中断并立即向上级汇报，同时也做出了火灾预防措施。事后对天馈线进行了更换，经过此次雷击，每年的防雷工作大检查时，都会对天馈线进行仔细的检查，以防再次发生通过天馈线遭受雷击。

2008年7月12日，蛮汉山发生雷击，由于蛮汉山是无人值守台站，地网出现腐化现象没能及时发现导致雷击发生，事后对防雷系统进行了修复，2014年重新铺设了地网装置。

2013年6月，826 台由于防雷设备老化，经上级部门同意对整个防雷系统进行了更换。

4.2 防雷心得

高压雷击历来是各台站所棘手的问题，由于地势偏远发生高压雷击后难以马上修复，现阶段唯一可行的也是一线工作人员所推崇的双路由方案，这样在发生雷击时可以得到切换，在一些雨季长、雷击发生率高的台站采用了双路由，但是因资源受限大多台站的双路由是从一个变电站发出，这样的方案不是万全之策，在变电站发生雷击不能正常工作时，这样的“双路由”便失去了效果。因此，电池组和发电油机便成了重中之重，经常性的对电池浮充和油机启动，也是一个好办法。

5 防雷具体措施

5.1 地网防雷

根据笔者所在台站实际情况，通过等电位连接，整合各个地网并连接起来以达到减小地网间的电位差，能够有效地起到因地电位差高所引起的雷击事故发生。

5.2 多级层的防雷

多级层防雷有五种措施，一是将变压器后所用的电力用线都包铅电缆且埋于地下。二是一级防护措施，采用干式隔离变压器，把一台与变压器容量相同的干式隔离变压器加装在配电室与变压器之间，运用VDR 设计的雷电防护器，作为台站防雷的一级防护措施；三是二级防护措施，主要是通过采用并联雷电防护器的大功率稳压电源作为台站防雷的二级防护措施；四是辅助防护措施，把配电柜的开关更换为三刀双掷开关，设备的接地线与地网相通，设备的电源进线端应加一个空气开关来保护设备作为辅助防护措施。五是定期保养设备、供电系统接地与地网连接处以防止腐蚀。

结 束 语

高山台站的防雷是一套完整的系统。地理、气象等因素都会影响到防雷系统的正常运行，因此各高山台站在面对防雷技术时，既有相同点又因其地理、气象等因素而情况各不相同。因此各台站应该充分的掌握台站所在地的各种信息，以能够有效的做好防护工作，做出适合本台站的防雷工作方案并开展好员工的培训工作，有效的完成传输任务。

总之，有一个合理，规范的防雷预案是每个台站所必须的。其次，认真执行方案，严格遵守方案中内容，形成一个定期检测、定期维护并做好数据记录的良好制度尤为重要，做到防患于未然。只有这样才能够保证我们的设备正常运行，我们的人员在遇到灾害时能够冷静专业的去处理事故，以实现人员不受伤，信号不中断的目标。