梧州中波台发射区搬迁项目机房大楼屏蔽和防雷工程设计与应用

（广西广播电视技术中心梧州分中心）

一、引言

梧州中波台发射区搬迁项目工程至2019年4月启动以来，由于时间紧任务重，设计方对机房大楼的屏蔽和防雷没有给出详细方案，如果屏蔽和防雷工程没有做好，将会影响到发射台电子设备的运行，甚至影响安全播出工作。针对这一情况，自开工以来我们就不断的完善这些工作，自行设计了机房大楼屏蔽和防雷接地方案。

二、电磁屏蔽和建筑防雷设计相关理论

(一)电磁波对播出信号和设备的干扰

中波广播的频段带宽为526.5-1606.5kHz，主要是地面波绕射传输为主，电离层反射波传输为辅，还会产生反射波、折射波和次生波，普通框架结构房屋对中波的屏蔽作用很微小，在输出输入线上都能产生感应高频信号，线越长越明显，如电话线、电源线都叠加了较强的干扰信号，干扰设备的正常工作，使基带信号的信噪比降低，影响播出质量。

(二)高频信号的传输原理

趋肤效应：趋肤效应是指高频电流进入良导体后，电流集中在导体表面流过，而非平均分布于整个导体的截面积中，这种现象叫做趋肤效应。频率越高趋肤效应越明显，渗透深度与频率的开方成反比用电磁波场强值衰减到表面的1/e（约为0.368）时所经过的距离来描述趋肤效应的程度，也即良导体中的电磁波只能存在于导体表面很薄（微米级）的一层介质中，在微米级距离内就基本衰减完毕。良导体为电阻率小的导体，有银、铜、铝、铁等。

(三)屏蔽原理

屏蔽就是用金属板面或网做成六面体，将电磁波限定在一定空间范围内，使其场强能量从一面传到另一面受到很大的衰减。屏蔽分为静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三类，电磁屏蔽能有效解决电磁波干扰。

电磁屏蔽就是利用低电阻率的金属罩对高频电磁波产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果，主要用于高频（大于10kHz），但整个屏蔽体必须是导电连续的，并且不能有直接穿透屏蔽体的导体，这样才能起到良好的屏蔽作用；低阻率金属有银、铜、铝、铁等，除金属外，其它导电良好的材料都可以做屏蔽体，如：导电橡胶、金属网、有机导电材料等，但屏蔽体必须接地。

(四)均压环

均压环是建筑物为防止雷击而设计的环绕建筑物周边的水平避雷带，主要作用是均压，将高压均匀分布在物体周围，保证在环形各部位之间没有电位差，从而达到均压的效果。

三、机房大楼屏蔽室的设计

根据上述原理分析，对照新台区主要干扰源，确定采用屏蔽材料和屏蔽方式。

图1 机房平面图

(一)机房大楼尺寸

屏蔽室即为“U”型结构，长28米，宽23.5米，高8米，中空16*15.5*8，如图1。

(二)屏蔽效能

屏蔽室设计的主要任务是提高屏蔽效能，而其中关键是正确选择屏蔽材料、节点连通构造和门窗口处理。机房与发射铁塔在同一平面上，距离最近铁塔约70米，发射功率约10kW，铁塔平面与公路地面落差50米，整个山头就像一座小岛，地质结构以风化石为主，夹杂少量黄泥，土壤为干燥型，因此铁塔接地电阻较大（9Ω），基于以上因素，屏蔽机房需按强干扰源来设计。

(三)屏蔽材料选用

屏蔽材料对屏蔽效能起到决定性的作用，应经过计算后才选用，按上述屏蔽原理，对屏蔽材料的要求是：

1.有较好的屏蔽衰减系数，通常采用导磁率和导电率都大的材料；

2.有良好的耐腐蚀性和机械强度，可采用镀层金属材料，如镀铜、镀锌等；

3.具有经济性；

4.方便安装，钉挂、紧贴在外墙上，不影响主体建设和内部装修（如墙面贴瓷砖）。

屏蔽材料分为网材和板材两类，网材的屏蔽特点是：当工作频率在10kHz以上时，随着频率的升高，网材屏蔽系数并不增加，在其他条件相同的情况下，铜网的屏蔽系数最高，钢网次之。综合考虑后，墙壁屏蔽选用铜网，网格边长计算值为波长百分之一，就达到屏蔽的作用，原则上越密越好，但外墙要贴瓷砖，太密灰浆进不去，所以选铜网规格为一目（即1平方厘米1孔），铜丝直径0.5毫米，宽1米长30米一捆，编织结构，交叉点为接触型，墙面1056平米，需35捆。天面选用菱形铁网，便于捣制，菱形边长为25*25毫米，厚度为2毫米，是一张铁板拉制而成的网，交叉点是牢固一体型。

(四)建造工艺要求

1.外墙铜网钉挂

“U”型楼的外墙壁上钉挂铜网，要垂直钉挂，主要考虑统一在下端接地，垂直网（经）线能贯穿到顶，墙上预留（接地）扁铁与铜网焊牢。

2.铜网下边沿铜带焊接（如图2）。

在下边沿墙根处，用100*1毫米长条铜带钉在底，铜网贴在其上，再用20*0.5毫米长条铜带压在铜网上，形成两带压一网结构，每一根垂直铜线（经线）都焊牢于两铜带上，在墙根的地圈梁外侧环绕“U”楼一周，形成一个闭合铜带圈（等电位体），并与预留的扁铁（接地）焊牢，再与地井铜带焊牢，形成一个接地的整体。上边沿（在二层天花板下方）闭合铜带圈的制作，与下边的类似，但垫底铜带改为50*1毫米，主要考虑高处外墙（贴瓷砖）不宜用太宽铜带的问题。

图2

3.铜网中横向线（纬线）的焊接

环绕“U”型楼一周总长度为132米，垂直钉挂铜网132幅，高8米，交叠一厘米，重叠处用铜焊焊牢。

4.遇门（窗）口的处理

遇到门（窗）口处，铜网折角，门（窗）框压着网，框与网多点焊接，窗页外侧钉挂铜网，转动处与框焊接，以上全部铜焊。门是铁门，不用网。

5.楼顶菱形网建造

以镀锌扁铁（40*4毫米）为骨架，垫在下方，菱形网的边搭在扁铁上，每条边都与扁铁焊牢，扁铁与扁铁的十字交叉点的两边要焊牢，不要点焊，要路焊，所谓路焊就是均匀的焊成一条路，也称满焊。

图3 由四张菱形网构成的小网样式

由若干张小网（图3）组成的大网，覆盖整个二楼顶（辅助用房）天面，在浇筑好的水泥板上，每根柱子要预留扁铁在顶层上面，柱子与柱子之间每隔2米留一条扁铁，大网四周外边沿的扁铁要与柱子、横梁上预留的扁铁焊牢。

总的来说，铜网、菱形网的关键是电流连续，经纬线都不能有端点，窗口也要屏蔽，才能达到好的屏蔽效果。

四、机房防雷接地设计

在机房动工建设期间，发现地基与整个山头的土质均是风化石，地阻大，防雷差，对播出不利，因此在基础圈梁浇筑时，就增加了五个接地项目：

(一)圈梁钢筋与柱子钢筋焊接为一个整体，地面室内600*600毫米横直平铺钢筋与圈梁钢筋焊牢，交叉点焊牢。

(二)用40*4镀锌扁铁围绕柱子一周，并焊接。

(三)一层高4米，每根柱子焊四道扁铁，第一道扁铁向内、向外预留长300毫米接地用，其余三道只向外预留300毫米，如图4。

图4 柱子、圈柱扁铁、预留扁铁示意图

(四)在地梁外侧约500mm处，有一条扁铁围绕地梁一周，每隔2米垂直打一条4#镀锌角铁入地2米深，并与扁铁和钢筋焊牢，形成多点接地，如图5。

(五)“U”型楼开口处，两点用扁铁与圈梁扁铁连通焊牢，在地梁外侧，离墙6米处、每隔2米垂直打一条4#镀锌角铁入地2米深， 6米处的点再用扁铁连城一个圈，并与扁铁焊牢，形成一个均压环，如图6。

小结：通过建造屏蔽网和防雷接地网，改善了机房的屏蔽效能和接地防雷效果，为设备的安全运行奠定了基础。

图5 机房多点接地示意图

图6 均压环建造示意图