广播电视台无线发射机房防雷技术实施方案探讨

2023-08-24程佳宾

数字传媒研究 2023年6期

关键词：雷电机房电位

程佳宾

内蒙古自治区广播电视局综合保障中心内蒙古呼和浩特市 010050

1 雷击对于广播电视台无线发射机房的作用方式及危害分析

1.1 雷击对于无线发射机房的作用方式

雷击对于无线发射机房的作用方式主要体现在以下几类：

1.1.1 直接雷击

直接雷击指的是发射铁塔或者机房受到雷电的直接作用，瞬时产生大量的电能和热量，该类雷击发生是因为瞬时产生的电流和热量非常大，所以信号塔上的终端设备以及机房中的设备都易发生损伤，影响机房的正常工作，并造成严重事故。所以对于无线发射机房有着明确的建设要求，机房建筑外表应该具备降低半数雷击作用量的能力，另外一半的雷击作用量则应该通过电力电缆或者电网导体进行分流和抵消。如图1 所示。

图1 直接雷击作用示意图

1.1.2 雷电波侵入

当雷电作用于电力或信号线路，电线和信号网中就会混入雷电波，进而对电力通信设备造成损伤。在此情况下，雷击区域中会产生高低电压，并出现跨步电压，严重影响电网体系的正常运行。同时，雷电波还会对接地系统造成不良影响，入侵到机房建筑内部的设备，产生电位反击。

1.1.3 感应雷击

当雷电对地放电时，附近的架空线路或者传导线路中，就会出现感应电压，并沿着导体直接传入设备，影响微电子设备的正常运行。在累计出现时，其能够对周围1km 内的范围造成辐射影响，产生明显的电磁脉冲。受不同强度感应浪涌的影响，范围内的导电体都会受到不同程度的损伤。

1.1.4 地电位危害

在雷电出现时，避雷器、接地线等会迅速将雷电导入地下，避免雷电对线路和设备造成损伤。但是大量雷电被导入建筑下方，就会产生极高的电压。如果避雷设备无法及时对其进行有效处理，就会出现地电位衍生危害。虽然该情况的影响相对较小，但是在防雷建设中也必须进行重点考虑和防范。

1.2 雷电对无线发射机房的危害

雷电对无线发射机房的危害主要体现在以下两点：第一，雷击脉冲产生对地放电，导致电能沿导体外再传输到机房设备之中，造成机房设备设施的损坏。尤其在现阶段，无线发射机房中的设备设施体积相对较大，内部存在较多的微电子元器件，雷电防护能力相对较差，在严重雷电冲击下，极易发生元器件损坏问题。并且由于部分机房电缆、电线以及通信设备没有设置相应的防雷装置和保护措施，在雷击电脉冲产生时极易发生损坏。第二，直击雷危害，该类危害虽然发生风险相对较低，但是所造成的影响非常严重，属于不可逆转损害。一旦直击雷对机房、天馈系统造成破坏，无线发射机房在短时间内难以得到有效修复，并且修复成本也相对较高。

2 无线发射机房防雷技术实施方案的分析

2.1 电源防雷措施

无线发射机房在运行中离不开电源的能源保障，一旦电源被雷击受损，机房中有相当一部分设备设施都无法正常运行。为了提升电源的防雷能力，除了需要合理使用电源避雷器外，还需要围绕实际情况安装隔离变压器。在电源防雷建设中需要重点围绕下述几点进行考虑：

（1）架空地线需要设置在高压线进线处，并且长度必须超过1km，这样才能够充分发挥地线的引流作用。

（2）结合具体建设情况加装避雷针。

（3）进电位置必须设置避雷器。

（4）根据电源系统的设置情况合理进行接地设施布置。避雷针需要尽可能采用镀锌钢或者不锈钢，钢材厚度不超过3mm，避雷针直径则必须大于高度的1.5 倍。

（5）做好四级电源防雷器的安装，分别在配电房配电箱、机房配电箱、机房稳压器进线端以及机柜电源进线处设置三相电源防雷模块，从而形成四级防雷保护措施。此外，电源插座也可以替换为防雷插座，以此来进一步增强电源的防雷效果。

2.2 天线防雷措施

在天线塔顶端设置避雷器，既能够及时释放云层中的雷电能量，更有助于提升防雷效果。同时，还需要在天线中安装具有放射线的避雷装置，有效化解云层中的电荷。与此同时为了进一步提升防雷效果，还会设置半径在10cm 左右的放电球。放电球在整个雷电防护中发挥着极其重要的作用，即便是出现严重恶劣天气，放电球也能够正常发挥作用。需要注意放电球的放置必须保持平行，禁止竖立放置。另外在冬季，需要采取有效的措施，避免放电球被积雪覆盖。天线所用的光缆应该选择低电阻光缆，并按照防雷设计要求实现天线塔间距以及埋设深度的有效控制，一般情况下埋深最低需要达到地下水层。此外，为了尽可能提升天线防雷效果，可结合实际情况在天馈线位置增添适当数量的均压环，这样就可以在内部产生低电感限制圈，有效抑制电流导入机房，并避免同轴馈入电缆。

2.3 科学设计机房设备接地网

接地系统与机房的防雷能力密切相关，因此在进行无线发射机房防雷设计时必须尽可能提高接地网系统的科学性和合理性。在设置接地网时需要先确定接地网结构，然后再结合布线电缆的材质、类型等确定地线和设备的连接方式。同时，还需要根据机房实际情况决定是否单独设置地线。导线和接地母线需要采用电镀锌连接，并且焊接接地母线和相同配电导线、金属架等配件，以确保在发生灾害时接地系统能够发挥有效的雷电引流效果。除此以外，接地干线的设置也需要综合考虑机房的大小、结构设置等因素，而对于接地体则应该满足表1 中所述要求。

表1 接地导体规格表

2.4 加装发射机房防雷保护间隙

雷电在导线中传输时，会产生波形反射，并且雷电进行波和雷电反射波会叠加，这就会产生较大的电压数值，击穿电气设备造成损伤。为了尽可能降低该方面的影响，就需要在断路设备或者开关外侧安装防雷保护间隙有效保护电缆线。同时，如果线路上还设置分闸开关，开关两侧也需要设置防雷保护间隙；如果电压超过35kV，在电缆及架空连接处也必须安装开关阀型避雷装置。

2.5 防地电位反击处理措施

无线发射机房运行中，所有防雷设备处于零件位状态，设备间无电位差。而在雷击发生时，雷击电流会沿防雷设备泻流，由于防雷设备阻抗不同，限流电压也会产生差异，出现电位差，形成电位反接。为了降低该方面的影响，可采用雷击电流矢量控制箱或者构建电位导的方式来解决上述问题。在具体建设时，需要依据机柜走向进行金属线槽的设置，导线机柜通过均压环及铜带进行连接形成泻流环。这样在发生雷击时，电流就会沿泻流环到PE 端，最后导入地下。因为采用同一接地网，就可利用等电位岛消除电势差，消除电位反击影响。