永川广播电视发射台防雷系统提质升级研究

喻 成

（作者单位：重庆广播电视技术中心）

随着广播电视网络技术飞速发展，相关配套设施不断增加，配电和设备遭受雷电和过电压入侵案例也不断增加；每到雷雨季节，广播电视发射台防雷问题就越发凸显[1]。广播发射台一般建在空旷的郊外，属高大建筑物，较容易遭到雷击。台站雷电防护如不到位，措施不得力，雷电就可能从“缺口处”破坏系统设备，这样不仅会使广播电视台遭受直接经济损失，还有可能使广播电视信号出现大面积中断，造成重大安全播出责任事故，其间接损失无法估量。因此，做好广播电视系统雷电防护工作是保障系统稳定性和广播电视信号安全优质传输的重中之重。

1 永川广播电视发射台防护现状

1.1 接地系统

接地系统作为防雷系统外部防雷措施，是整个防雷系统中最基础、最重要一环，只有具有一个完善、有效的综合接地系统，台站防雷设施才能真正发挥好作用。

永川广播电视发射台在2009年台站改造中建有互不相连的4处独立地网，2020年防雷接地测试时电阻最高值为6.6 Ω。现有接地网接地电阻虽能暂时满足直击雷防护要求，但无法满足机房内的电子信息系统的接地电阻要求（≤1 Ω）。而且，永川区及周边区域工业发达，酸雨侵蚀严重，加之设备运行时间较长，多处接地引下线、接地体、均压带、断接卡均存在表面锈蚀现象，部分位置已严重锈蚀并脱落，接地电阻值反弹风险较大。2020年4月委托具有防雷检测资质单位对发射台防雷设施进行测试，站内各接地点电阻值差异较大，接地网间有分割现象，接地网未联合组网。

1.2 直击雷防护现状

永川广播电视发射台发射塔高80 m，依据“滚球法”计算，发射铁塔可以有效保护站内所有建筑物、发射设备和人员。但部分建筑物如配电房和机房未设置屋顶避雷带和接地引下线，或避雷带存在锈蚀严重和脱落现象，引下线均未设置断接卡，不利于日常防雷检测。

1.3 感应雷防护现状

实践证明，广播电视发射台（站）雷击事故大部分是由供电系统雷电侵入引起的，由感应过电压产生高峰值浪涌对设备造成破坏的现象尤为常见。永川广播电视发射台在总配电柜、分配电箱、发射机电源箱中分别安装有电源浪涌保护器，但浪涌保护器存在使用年限过长，规格形制不符合标准要求，部分浪涌保护器显示告警失效等问题。站内新增视频监控未安装视频浪涌保护器，雷雨季节期间频繁出现视频监控设备损坏现象和画面中断现象。图1、图2所示电源防雷器已处于失效状态。

图1 总配电柜整体式防雷器失效状态

图2 分配电箱浪涌保护器失效且存在线间相互感应

1.4 等电位、屏蔽防护现状

机房内有完善的S型等电位连接，机房设置有总接地端子排，机房内设备接地线均与总接地端子排可靠连接；进出机房的电源、信号、天馈线均采用屏蔽电缆，屏蔽电缆屏蔽层进入机房前与室外接地端子排可靠连接。

2 提质升级设计与方法

防雷设施不完善导致永川广播电视发射台在每年雷雨季节期间，信号保障、台站值班人员和电气设备安全面临巨大安全隐患，因此发射台站需要优化防雷专项整改方案，“整体考虑、结合现场、专业高效、重在提质”，在雷雨季节到来前对台站防雷系统进行提质升级。

2.1 方案配置特点

接地系统配置使用新型非金属碳合金接地材料，与传统接地体相比，具有降阻效率高、接地电阻值稳定、使用寿命长、抗腐蚀、无毒环保、运输便捷、施工安装方便、免维护等优点，广泛适用于发射台站接地场景。

2.2 提质升级方法

2.2.1 接地系统

根据《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》（GB50689-2011）要求，广播电视发射台接地网应由机房地网、铁塔地网、值班室地网、变压器地网组成[2]。在原有接地网外围沿发射台围墙区域增设环形接地体，形成主接地网，在主接地网和发射塔四方布设向外延展的水平接地体，以扩大接地体与大地连接面（见图2）。为加强对雷电流的散流作用，抑制地点位升，可以附加垂直接地体，使综合接地网接地电阻值≤4 Ω[2]。

图3 新建站内环形接地网及连通原有四处独立地网

在发射台沿围墙内新敷设50 mm×5 mm热镀锌扁钢，以形成闭合环形接地网，环形接地共计570 m。环形接地网引两根相同规格接地线与原有四处独立接地网可靠连接。由于机房、配电房、铁塔原有接地线锈蚀严重，重新从环形接地网引两根接地线与机房及所有房屋接地引下线、接地汇流铜排相连。

永川广播电视发射台海拔高，土壤电阻率较高，垂直接地体选用50 mm×5 mm热镀锌角钢及非金属接地模块，以增加与土壤接触面[3]。所有扁钢和铜排连接点搭接长度需不小于接地材料宽度的一半，搭接点实行三面整体覆盖焊接，焊接牢固后清除药皮，在焊接处刷两遍防锈漆。

新建环形接地网每隔5 m铺设一个接地模块和50 mm×5 mm热镀锌角钢，共计点位75个，新建环网开挖埋设深度超过0.8 m。重新使用镀锌圆钢敷设发射机房和台站发电房屋顶避雷带，屋顶避雷带与环形接地网需要有至少两处引下线连接，所有引下线与主地网连接线需设置断接卡，并在断接卡表面用黄绿相间的防腐油漆作标志，悬挂标志牌和编号。接地模块与物理降阻剂搭配安装，降阻剂与水按1∶1比例在容器内均匀搅拌成浆体状，将降阻剂敷设于接地沟或接地模块表面，使降阻剂均匀包裹接地模块表面，待降阻剂完全沥干12 小时后使用细土回填夯实。敷设扁钢时如有跨越道路，跨越部分扁钢使用塑料管套完全包裹后敷设，敷设完成后进行土方回填，恢复道路和标志牌等。

现场施工如图4、5，环形接地网新建后接地电阻测试值为0.6 Ω。

图4 接地模块包裹降阻剂安装

2.2.2 过电压防雷保护

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）要求，在电源配电柜和配电箱中分别安装第一级、二级电源防雷器保护装置，以泄流供电系统在过压来临时承受的过电流。

图5 接地引下线涂刷标志制作

永川广播电视发射台原有浪涌保护器存在标称放电电流In偏小[4]，安装不规范，使用年限均超过5年，部分浪涌保护器损坏窗口告警等不利于过电流快速泄放问题，因此将原有不合规浪涌保护器进行拆除。台站配电系统雷电防护等级按电源三级雷电防护进行系统化选型和设计[5]，分别在总配电房安装标称放电电流In60 kA、最大放电电流Imax120 kA的Ⅱ类试验浪涌保护器2只，在分配电房、机房设置二级、三级满足要求的浪涌保护器5只。在安装于室外的视频监控和机房内的视频监控摄像头上安装以太网供电信号类浪涌保护器。所有防雷器接线均按照标准规范进行，接地引下线就近与汇流排或接地扁钢牢固连接。

3 结语

在本次提质改造升级中，永川广播电视发射台通过招投标选取具有丰富施工经验、产品质量可靠的专业防雷公司作为施工单位。施工单位严格按照合同要求与国家防雷标准规范，安排丰富经验的现场施工团队进行施工。现场监督管理人员严格按照技术和施工要求进行全程质量监督和验收，施工过程中，特别对地下隐蔽工程中接地网敷设、跨接套管、降阻剂包裹、接地模块安装、引下线折弯、标志牌安装、焊接工艺和防腐等关键工序进行重点监督。施工后接地网接地电阻验收测试为0.6 Ω，工程质量确定为优良。

工程于2021年6月完工验收，经过近一年时间运行，发射台经历多次雷击，特别是建成后当年夏季几次巨大雷暴天气，永川广播电视发射台电子设备运行正常，保障了转播信号正常，工程顺利经过雷电检验，真正达到了提质改造升级目标。