电视信号发射塔防雷技术应用探索

姜德涛

（庄河市融媒体中心，辽宁 庄河 116400）

0 引 言

电视台为广受群众提供了多种多样的电视节目和新闻信息，影响着人们生活的方方面面，对人们的工作、学习有着深远的影响。而电视信号发射塔是发射和接收广播电视信号的重要工具和载体，特别是随着计算机和网络等电子设备的不断增多，无线信号和网络信号的波动增加，大大增加了电视信号发射塔被雷电击中的概率，因此，对发射塔的防雷装置进行完善、优化防雷技术措施，以减少发射塔的雷击危害，有着十分现实的意义。

1 电视信号发射塔防雷击的必要性

防雷是电视信号发射塔安全保护的重要组成部分，在防雷技术检验与数据分析中，需要在防雷装置应用与电磁信号处理的基础上对集成电路信息进行传输保护，通过防雷保护装置的应用提高电视信号发射塔的防雷安全性[1]。由于电视信号发射塔大多位于山顶、建筑顶端等，在云层电场效应的作用下极易出现雷击的情况损害发射塔的安全，因此要结合放电现象完善防雷装置布置，从而提高电视信号发射塔的防雷水平。在信号传输与数据分析的基础上，对电视信号发射塔的信号传输、设备运行安全等进行优化。在电视信号发射塔防雷保护技术应用中，对电视信号的远程传输、信号处理以及保护分析等进行优化，提高防雷控制的综合水平[2]。

2 电视信号发射塔防雷相关应用

2.1 防雷地网保护

防雷地网保护是通过将雷电迅速引入大地来防止雷电损害电视信号发射塔。防雷地网装置在工作时，必须使用一个统一的接地网接地，并且接地电阻应符合最小值的要求，如图1所示。在安全引雷入地的基础上，通过对防雷地网的导电处理过程进行完善，从而进一步提升电视信号发射塔的导电安全防控水平。在防雷地网的接地连接中，可以根据电视信号发射塔的导电安全防护需求对防雷装置等进行性能评估[3]。

图1 防雷地网连接示意图

2.2 电源系统过压保护

电视信号发射塔的过压保护是在防雷保护和三级防护的基础上对电流传输与过压保护处理等进行优化，提高发射塔对偶发超工作额定电压和超限电流的自我防护水平[4]。在电视信号发射塔建立多级防雷安全装置，通过浪涌保护器（Surge Protection Device，SPD）间的能量配合建立4级保护机制，如图2所示。第一级防护是从总配电箱端出发，安装电源并设置高能量防雷器，在释放强电流的基础上实现一级防护与安全管理；第二级防护是从机电配电柜和电源安装、防雷安全的角度对过压保护设备的安装与防护工作流程进行优化，在二级防雷分析与处理的基础上提高线路的超电压安全保护水平；三级防护则是从安全保护与设备安全的角度进行优化，更换完善线路设计和布线，提高线路防护的综合水平；第四级防护是在过压防护分析的基础上对插座进行更换，提高电源系统的超电压控制和处理水平[5]。

图2 浪涌保护器 TN-S系统原理图

2.3 网络信号系统保护

在电视信号发射塔搭建过程中，利用电磁保护技术对网络信号的传输安全进行保护。利用电视信号发射塔的网络信号防护系统对信号进行优化处理，从而提高信号的传输质量和传输效率。为了实现对电视信号发射塔网络信号的正常传输与合理控制，需要从感应电压和终端数据处理入手，利用网络信号保护技术对电视信号发射塔内部的系统进行优化，同时保证终端设备的安全。在网络信息传输与信号处理的过程中，可以通过电磁感应设计与信号保护设计提高网络信号传输的安全性与可 靠性[6]。

2.4 发射塔反馈系统保护

对于电视信号发射塔的防雷保护，还可以利用安装避雷针等装置对雷电进行引导，将其反馈到特定的埋地设备上，提高防雷保护的应用效果。在防雷保护中可以建立闭合的接地网系统，将发射塔与该接地网系统有机地连接在一起，形成一体化导电系统。电视信号发射塔的防雷反馈保护技术可以从发射塔内部设备、外在结构导电的角度对导电信号进行整体反馈处理，并且构建主地网连接与反馈机制，实现对防雷反馈信息的采集与检验，避免出现防雷失效的情况影响电视信号发射塔的电视信号传输与应用[7-8]。

3 电视信号发射塔的防雷保护可靠性设计

从架空线路的防雷改造与信号线路处理的角度进行考虑，对10 kV架空线路的防雷装置与接地装置等进行优化改造，以提高电视信号发射塔的防雷保护水平。在靠近10 kV架空线路的位置，可以从绝缘子接地、线路配合等方面进行优化，提高电视信号发射塔的防雷可靠性。此外，还可以采用绝缘子等装置增加电视信号发射塔线路的阻抗，以实现更好的避雷效果。在线路设计中，对电视信号发射塔的地网连接、信号检验线路等进行综合连线处理。对接地线路等进行优化，提高等电位的多点连接与信号处理水平。在优化发射中心网络结构的基础上对接地母排等进行合理统筹规划，从而提高电视信号发射塔的防雷保护水平。除此之外，在对电阻进行控制的基础上提高主地网的安全性。从过压保护设备应用和避雷装置安装的角度构建防雷保护机制，将电信低压设备、发射站、避雷针、变压器以及发射塔等设备与接地网连接在一起，并且安装浪涌保护器，从而提高避雷保护与信号传输处理的综合水平[9-10]。

4 电视信号发射塔防雷保护的仿真检验

通过ATP软件建立发射塔工作模型并进行仿真测试，以便发现问题后及时对发射塔的防雷保护手段进行改进和优化。ATP（Alternative Transient Program）是目前世界上电磁暂态分析程序EMTP（Electromagnetic Transient Program）最广泛使用的一个版本。在仿真模型检验的基础上，对节点低压侧三相经过雷电冲击后的电压峰值进行计算。电视信号发射塔在安装避雷器后，在相同雷电波的作用下，防雷保护所出现的最大过电压幅值与未使用防雷保护的最大过电压幅值相比下降了33%，说明电视信号发射塔的防雷保护设计可以保证系统安全性与有效性。与此同时，从发射塔绝缘强度的角度对绝缘子并联过电压保护进行仿真实验。复合绝缘子的间隙距离为194.7～231.5 cm，冲击电压峰值为180.5 kV，具体的仿真结果如表1所示。

表1 绝缘子并联过电压保护仿真实验数据

在冲击电压峰值相同的情况下，复合绝缘子的间隙距离越大，则雷电可能对发射塔造成损害的概率越低，对保护电视信号发射塔安全具有一定的积极作用。

5 结 语

本文通过分析电视信号发射塔防雷击的必要性，对防雷地网保护、电源系统过压保护等发射塔的保护机制进行优化，通过ATP仿真测试验证了防雷保护设计具有一定的积极意义。现阶段的发射塔防雷保护侧重于优化完善防雷网和电源保护装置等，技术方面的创新改进有所缺失，未来将对整个发射塔的硬件系统和软件系统进行整合，进一步实现细致优化。