广播电视微波站发射机房的防雷措施

邵宏淼

【摘要】微波的传输是可见光传输线的一部分。因此，无线电和微波通信系统的微波站一般建在海拔较高的山顶上。在风暴季节，它经常被雷电破坏，破坏微波电路的安全传输，造成巨大的经济损失，甚至危及工作人员的人身安全。并且广播电视微波站的位置基本上是少土多石，给防雷工程增加了难度。所以在这种情况下，根据微波站的地理、气候和防雷装置的特性，采取合理有效的防雷措施是非常重要的。只有这样损失才能降到最低。

【关键词】广播电视微波站;防雷;动机

中图分类号：TN929                                  文献标识码：A                          DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.03.031

一方面，广播电视微波站一般建在海拔1000米以上的山顶上，树木无法覆盖，因此增加了遭雷击的可能性。此外，山上有许多石头切地面较为稀松，因此很难从地面对微波站进行雷电防护。另一方面，随着微波广播活动的日益发展，包括电缆建设，电视网络推广，基站建设，电视转播机构的建设等。这一发展使得广播电视设备有必要加强防雷技术的应用，以提高其防雷能力，确保有效满足防雷需求。为了防止雷电，必须将治理活动与预防活动结合起来，以提高预防工作的水平，确保广播电视台工作活动的稳定性。所以为了保证通信不受雷電影响，需要设计有效的雷电防护系统。

1. 雷电概述

1.1 雷电产生和分类

雷电在自然界是一种奇怪的现象。它是云团之间，云团内部或云团朝向地面的电荷放电的现象。雷云是闪电的基本条件。在雷云中，电荷的分布是不规则的。雷雨云团中的电荷通常位于其对应的地面或地面突出物上，由于电荷分布不规则，在不同极性的云团之间或云团与地面之间产生强电场。当云的高电荷部分的电场强度超过临界水平时，会产生中和瞬时电荷而形成闪电。闪电发生在很短的时间内，产生巨大的放电电流，通常称为“闪电电流”或“主放电电流”。它产生强烈的电波和巨大的瞬变电磁场，并沿主排气通道发出闪光，伴随着雷声。这是雷云放电的主要阶段。

1.2 雷电对广电微波站发射机的影响

由于微波站位置较高，天线和机舱不可避免地被树木遮挡，这增加了被雷击的风险。在雷电季节，一定电流会直接冲击微波机房外塔的上部，并释放出对工作人员更有害的静电。感应和电磁效应可能会干扰机舱内的传输信号。雷电还会损坏机舱内的集成电路和其他电子设备，对设备中存储的信息造成一些损坏。为保证广播电视信号传输不受雷电影响，应根据高山台的实际情况，选择有效的防雷措施。

1.3 防雷措施的选择及必要性

当广播电视技术对人们日常生活的影响越来越大时，那么同样的广播电视技术就必须进一步发展，以满足工作的实际需要。特别是受电子技术的影响，广播电视设备的建设活动呈现出明显的电子化特征，这就要求广播电视设备必须针对因电子设备的存在而导致的耐压能力降低的实际情况，提高防雷能力，减少雷电对设备运行的负面影响。同时，允许电视广播设备保持高标准的使用寿命。其中，华东地区作为雷电高发区，雷电的存在将给广播电视设备带来重大的经济损失和负面影响。闪电还可能造成人员伤亡，造成更多负面影响，并在人们的日常生活和工作中造成问题。因此，广播电视台需要建立一套完整的防雷装置，确保广播电视基础活动的稳定发展，提高广播电视传输质量，并使广播电视在雷雨天气也能正常使用，满足自我的需求需要。为了更好地实现这一目标，广电建设部分必须结合实际，在适宜的环境下建设设备基础设施，通过积极使用建筑物顶部的防雷天线，确保有效实施防雷措施，减少发生灾害的可能性，确保无线电和电视信号的正常传输，最大限度地减少雷电造成的经济损失和对生命安全的威胁。

2. 防雷技术在高山微波站的应用

2.1 铁塔和天线的防雷措施

微波站发射室的天线通常安装在铁塔的顶部。铁塔可被视为避雷塔，也可起到产生感应雷导体的作用。因此，微波站塔架和天线设备的防雷工程必须严格遵守相关防雷标准和要求。避雷针作为防雷设计中不可缺少的单元，对直击雷能起到良好的抗击作用，但前提是专业人员能科学合理地设置和安装。安装防雷针时，应注意以下问题：

根据实际情况，避雷针应高于天线适当距离（注意每种类型的避雷针要求的避雷针高度不同）。

单独的防雷针和下引线应与塔架上的其他金属物质保持适当的距离。同时，防雷针还应与微波站的接地网保持足够的接地距离。这样可以避免由于周围设备和防雷针绝缘不足而导致的反击能力问题。

避雷针上部会产生相对集中的电场，雷电在避雷针上释放，然后通过安装的接地电缆等接地设备引至地面。使用适当数量的低导线，可以减少单个向下导线的电压降，并尽可能避免侧击。

将避雷针扔进微波站时，必须做好接地。各接地线和接地格栅装置应与电气连接，焊接接头应防锈。否则，当它收到闪光时，可能会对微波站和工作人员的安全构成重大威胁。安装接地装置时，确保所有接地体的距离均已焊接，以增加放电电压的范围。机房的接地点可采用铁屑、石墨、煤或盐颗粒降低大地与大地之间的电阻，不仅对环境无污染，成本低，而且提高了防雷效果。工作人员必须做好接地网的日常维护工作，并在暴雨季节迅速理清所有接地电阻等的维护工作，确保站点防雷系统能有效防雷。

2.2 电源线路和信号传输线路的防雷措施

2.2.1 信号传输线的防雷措施

由于在塔顶安装了防雷装置，可以有效地保护天线设备。从机房到铁塔的信号线应采用金属管和金属箱包装。电管两端应有效锚固，所有电缆和所有金属管的金属外壳应在微波站入口处有效连接至接地体。

2.2.2 电源线路的防雷措施

电线常用的防雷措施是采用的浪涌保护装置，但必须确保防浪涌保护装置与地面有效连接，达到优异的接地标准。高压线路应采取防雷措施，改善微波站的供电，最好选用长度合适的头缆。除终端杆（终端杆应配备避雷器）外，每个防雷电缆杆应在地面上，这样高压线路的招来感应雷可以得到良好的释放。高山机房的接地和强电保护必须严格分开，接线时电源线和传输信号线必须严格分开且必须通过各自的线槽，从而有效降低低频交流电源对广播电视信号源的干扰。

2.3 机房建筑内外防雷措施

2.3.1 机房建筑内的防雷措施

在高山微波站建筑中，通常采用电位连接防雷，以有效地防止雷电。保护电位连接的避雷针的方法可以尽可能消除机房内防雷空间内不同物质的电位差。机房微波基础网络的建设通常采用大铜板，将机房外部与大铜板连接起来，这样可以安装更多的连接点。我们可以将建筑物内的设备有机地连接到地面，一些设备通常是建筑物的金属外壳、金属结构和导管桥。它们中的大多数不带电，有些需要接地，有些不需要接地。因此，除了妥善管理防雷装置和接地问题外，还应在信号线、电气线路、机械和设备外壳、燃气管道，建筑物内的金属门窗创造理想的运行环境，从而将雷电对广播电视设备的影响降至最低。

2.3.2 建筑机房外的防雷措施

微波站外部通常采取的防雷措施是固定防雷针。在建筑物外进行防雷设计时，应将电阻值限制在适当的范围内，以避免电磁干扰。安装避雷针时，应做好避雷针与导电接地的连接，促进雷电在地面上快速驱动，有效提高对直击雷的防护。工作人员定期监测建筑物的外部状况，做好维护工作，及时、适当地处理防雷系统遇到的问题。確保在雷电季节尽量减少对高山微波站发射机室的雷电损害。

3. 广电微波站发射机房防雷系统的技术要点。

3.1 避雷针的安装

广播电视采集站必须按照一级防雷建筑物的标准进行防雷设计。避雷针是防雷的基本元件，可防止直击雷。通过合理、科学的安装和使用，避雷针可以发出更好的接电效果。安装避雷针时，有几点需要特别注意：最佳安装位置应高于天线3米。当每个避雷针的距离与波长相比为1.5时，可有效保护天线免受雷击;当避雷针与附近构筑物之间的绝缘不够时，它们之间会产生强烈的放电现象，称为“反击”。因此，独立避雷针与其导线和空气中其他金属物体之间的安全距离不应小于5m。独立避雷针接地体与微波站接地网之间的最小接地距离不得小于3m;为了分担每根引下线的压降，减少侧面冲击，可以使用更多的引下线;接地线的最佳长度约为30m，应选择直径不小于8mm的扁钢或横截面不小于48mm2的热镀锌钢;在接地体工作期间，每个接地体之间的间隔必须焊接和埋设。只有这样才能有效地增加雷电的排出面积。

3.2 地面网格填充材料的选择

接地电阻是防雷系统性能的重要指标。微波站接地网的电阻不得超过10欧姆。垂直体的垂直长度为1.5m至2.5m，两个垂直体之间的距离为垂直长度的1.5至2倍。降阻材料必须在含更多砂和砾石的地质条件下填充。

目前，我国用于防雷接地的材料主要分为两类：化学降阻剂和非金属接地模块。化学降阻剂含有多种高分子材料，非常适合作为防雷材料。可降低接地电阻，更好地发挥防雷效果。同时，化学降阻剂中含有大量的水，从而形成了其独特的粘度。合理利用能迅速穿透深层，完成接地体的工作。然而，化学降阻剂也有保质期有限的缺点，在有限的保质期过后，其效果会显著降低，这不仅会显著削弱防雷效果，还会增加一些不必要的经济损失。最重要的一点是它会对环境造成严重污染。所以如何最大限度地减少环境污染是一个值得讨论的话题。非金属接地模块也具有良好的吸水性，并可提高接地过程中电解液的导电性。这种材料含有防腐剂，具有极好的防腐效果。即使使用时间很长，也不会有任何问题。因此，一般来说，我们建议在选择地面填料时使用这种材料。

3.3 微波防雷的基本要求

微波设备间采用公共接地方式，即房间的全部接地，包括电涌保护装置接地、PE电源线、防静电接地等均连接到收集排上。接地汇集线必须设置在避雷器附近，接地电缆采用6-10mm2芯软导线铜芯，必须尽量缩短电缆距离。配电箱配备三相电源避雷装置，连接至PE线。除防雷结构和接地问题外，进入机房的电源线路、信号线、设备外壳、金属门窗和管道均需进行等电位处理。

3.4 避雷针的使用和保护

在《微波电站雷电防护标准》中，应采用带金属屏蔽层的电缆，并逐步安装避雷装置。同时变压器内也要加强高低压防雷保护，在交直流配电端安装交直流避雷器，提供多级保护，减少引线感应产生的剩余电压，为保证被雷电击中后，雷电能将电压由前向后泄压，后续避雷装置的动作电压不得小于前一阶段的动作电压，连接避雷针的长度不得超过15m。只要定期检查避雷装置，就不需要特殊的维护措施。特别是在风暴季节或闪电季节，必须仔细监测避雷装置。避雷装置上通常会有一扇小窗户。通过观察指示灯，我们可以判断他的情况是否正常。如有问题，应拆除避雷装置进行检查。如果检查后将避雷装置恢复到其原始位置，且系统转换为正常，这意味着避雷装置已损坏，应及时更换。

对于广电微波站，目前还没有能够完全避免雷击的有效方法。防雷理论研究仍停留在定性分析阶段。通过对电器设备的安全特性、雷电形成的特点及防雷装置的分析，制定合理实用的设计方案，并在实践中不断探索和完善，总结了一些有效的防雷措施，以最大限度地发挥防雷效果，减少不必要的损失，确保广播电视节目的传输和安全。

参考文献：

[1]杨文旭.广播电视发射机房的接地与避雷[J].数字传媒研究，2021，38（09）：68-70+73.

[2]魏国栋，罗伟伟.广播电视机房的防雷问题与应对策略分析[J].西部广播电视，2020，41（22）：219-221.

[3]黄建华.广播电视高山发射台站的综合防雷措施探讨[J].西部广播电视，2020，41（22）：226-228.

[4]刘鹏.浅谈高山广播电视微波站发射机房的防雷措施[J].信息记录材料，2019，20（12）：218-219.DOI：10.16009/j.cnki.cn13-1295/tq.2019.12.142.