广播电视发射台站防雷接地分析

1.发射台站雷电防护的意义

我省地处高原地带，长年干旱少雨，地表土层薄、电阻率高，且发射台站的接收天线和发射铁塔都地处高位，所以发射台站极容易遭受雷击。雷电对广播电视技术设施危害甚大，如果防雷措施不够完善，将会严重影响设备和人身安全，直接威胁到广播电

2.雷电产生的机理与危害

雷电是自然界常见的一种大气的巨大静电放电现象。雷电前，天空中带电的乌云叫做雷云，它是产生雷电的根源。由于静电感应作用，与他相邻的乌云或地面及地面上的物体会聚集等量的相反电荷，于是，带异性电荷的雷云之间，或雷云与大地之间形成强大的静电电场。当电场强度达到足以击穿空气绝缘时立即产生强烈的放电，形成雷电。我们常见的雷电多是线状雷，痕迹呈现线形树枝状，有时也会出现带形雷或链雷。雷电放电，有时在云层与云层之间进行，有时在云层与大地之间发生。这两种称为落地雷，落地雷强大的雷电电流可达数十至数千安培，温度可达2万度，使周围的空气猛烈的膨胀，并出现耀眼的闪光和巨响。雷电按其形成原因分为直击雷、感应雷和球雷三种。直击雷是指雷云对地面突出物体或电力装置的直接放电，所含能量巨大，在放电区域时间极短，放电电流可高达几百千安，电压高达数百万伏，强大的雷电流通过这些物体入地时，将产生破坏性很大的热效应和机械效应，直接导致人畜的死亡和物品的损坏。在广电设施方面直击雷的主要袭入途径是从接收和发射天线侵入。感应雷是指当雷云接近放电物体时，由于静电感应和电磁感应，在架空线路、铁塔、建筑物等凸起物顶部感应出大量电荷，引起金属体上产生极高电压而放电的过程。球雷是雷电放电时形成的发光发热的带电气团。雷电具有电性质、光热性质、机械性质等多方面的破坏作用，通常以直击、侧击、感应、带电云团或光热气团方式构成危害，危害主要有四个方面。一、人体触电，雷电直接通过人体或人体接触的金属导电体，以直接放电、二次放电、球雷电击、地面扩散的雷电流形成的过高的跨步电压，使人体直接或间接触电而造成人身伤害。二、破坏电器设备设施，因防雷措施不完善，使雷电直接窜入电器设备和雷电击穿设备的绝缘体，损毁电路及元器件，使发射机接收机等损坏，造成严重的经济损失。三、引起火灾，这是由于直击雷放电时的高温电弧，引起可然物然烧。四、对运行的电器设备，雷电产生静电和感应到电路中的电流和电压，超过了额定值，造成严重的设备故障。

3.发射台站防雷技术措施

防雷是在闪电通道和避雷针泄流通道及其整个三维空间内对雷电的全面防护。防雷就是提供一条雷电流（包括雷电电磁脉冲辐射）对地泄放的合理的阻抗路径，控制雷电能量的泄放和转换。防雷主要分为直击雷的防护和雷电感应的防护，而各种防雷措施能否起作用的关键在于接地系统。

3.1直击雷的防护

直击雷防护也称外部防护，主要作用是截、泄放雷电流，是保护物体本身不受雷电损害，以及减弱雷击时的巨大的雷电流沿着物体泄入大地的过程。直击雷防护以避雷针、避雷带、避雷线为主，系统由接闪器（避雷针、避雷带）、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。其中避雷针是最常见的直击雷防护装置。当雷云放电使地面电场产生畸变，在避雷针的顶端形成局部电场强度集中的空间，再通过接地引下线和接地装备将电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。

3.2雷电感应的防护

雷电感应的防护也称内部防护，主要作用是均衡系统电位，限制过电压幅值。由均压等电位连接、各种过电压保护器（避雷器）等组成。雷电感应是造成广播电视系统设备损坏的主要原因，其侵入途径多种多样，电源线路、传输网络、天馈系统等可被雷电感应侵入，确保广播电视系统不受雷电感应的影响，可以从以下几个方面入手：（1）电源防雷：根据有关技术规范，实行合理的避雷器防护方案。在此过程中，严格遵守多级防护原则，在施工中应严格遵从接线、接地和接熔丝的要求。配电系统通常采用三级SPD（浪涌保护口）保护模式。利用SPD在极短时间内（纳秒级）将被保护的设备接入等电位系统中，使雷击脉冲能量泄放到大地，初级SPD主要用于泄放电源线路遭到直接雷击或电源线感应雷击时的雷击电流能量，次级SPD主要用于钳制电源线路的电压，防止设备因过电压冲击而损坏。（2）信号系统防雷：根据信号线的种类、接口类型、通信方式等选择对应通信避雷口，将通信避雷口串联或并联在通信线路中，限制过电压，从而保护与之相连的电子设备。（3）等电位链接：用等电位链接导体将彼此独立的接地系统链接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差，形成联合接地系统，更有效地进行异常能量释放。（4）屏蔽接地：将连续的金属管（槽）两端接地而形成屏蔽以防止电磁脉冲对管（槽）内部金属线路造成干扰。有独立屏蔽层的导线将屏蔽层两端可靠接地即可。

4.发射台站防雷接地

接地是分流和泄放直击雷和雷电电磁干扰能量的最有效的手段之一，也是电位均衡补偿的基础。目的是使雷电流通过低阻抗接地系统向大地泄放。合理接地，一是改造地线，依据规范和不同信息系统对接地的要求，对不符合要求的地线进行适当改造。必要时采用低阻、高效、非金属接地模块和高效降阻剂，以减小地线电阻，从而为降低反击电位和“共地”提供前提条件。二是合理接地，最好将系统接地和防雷接地实行共地。即由公共接地点提供保护接地、工作接地和防雷接地等所需的基准零电位，避免出现因各系统分别接地在个各地线间产生毁坏性电位差。接地体常用以下三种：

4.1网状接地体；用扁钢做成长方形或方形网状，面积12～16m2，水平埋入地下1～2m深处，用40×4mm扁钢焊接引出地面（如下图所示）。

4.2板状接地体；用厚度3～4mm的铜板或铁板，面积2m2，埋入地下1～2m深处，用较宽足厚的铜带或40×4mm扁钢焊接引出地面（如下图所示）。

4.3并联式接地体；适用，表土层较厚地区，用多根长为2m，40×40×4mm角钢分别打入地下,再用40×4mm扁钢并联焊接在一起即可。垂直打入地下的角钢数量要根椐土襄电阻率来确定。垂直并联式接地体（如下图所示）

5.结束语

广播电视系统的防雷是一项综合的技术工程，任何一个环节出了漏洞，都会影响整个广播电视设备的防雷效果。正确的方法是首先对需要防雷保护的系统进行详细勘察，制订技术方案，并依据国家和有关行业技术标准、规范，进行正规的工程设计。在此过程中，应从宏观到微观、从内部防雷到外部防雷、从天线到地线、从强电到弱电统筹考虑。有针对性地对配电系统、天馈系统、信号源系统采取相应的技术措施。平时应加强对防雷系统的维护，定期对接地电阻进行测量。每年雷雨季节前，应对系统进行检查维护，对运行中的防雷元器件进行检测。防雷工程是多项技术措施综合运用的系统工程，任何单方面的措施，其防雷效果都将大打折扣。

作者:李军 单位:甘肃省新闻出版广电局无线传输中心