调频广播发射台防雷系统研究

贾明章 王翔

【摘要】调频广播发射台发射设备，很容易受到雷电的影响，从而引发各种故障，造成播出事故，因此要高度重视调频广播台发射台防雷系统的构建。本文对调频广播发射台防雷系统进行研究，加强调频广播发射台防雷测试，强化调频广播发射台抵御雷电等自然灾害功能，有效保障安全播出。

【关键词】调频广播;安全播出;防雷系统

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                    DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.06.019

由于調频广播发射信号的传播方式为视距传播，调频广播发射台的发射天线大都安装在海拔相对较高的发射塔上。与其它建筑物相比，调频广播发射台极易受雷击影响，因此调频广播发射台防雷系统设计非常关键，应根据实际情况设计避雷装置，保证人员和设备安全。另外，由于受多种环境的影响，防雷系统易出现各种问题，如生锈、触点不良影响其使用安全，为保证调频广播发射台防雷装置设备的安全运行，需要对所出现的问题进行分析和解决。

1. 雷电的类型和危险性

雷是一种常见的自然现象，因其能量巨大，所以很容易造成强大的破坏力，对建筑物和人员生命健康造成严重威胁。当云团形成时由于大气场的作用以及温差的电影响，正电荷会积聚在云层的各个部分，到达某一水平之后云与云之间将产生放电，从而造成雷电现象。到目前为止人类无法使用雷电能量，常常遭受雷电的危害。雷电的类型主要有直击雷和感应雷，其中直击雷是由于雷电云与地面间的放电而造成的，在没有相对电荷的环境下地面和建筑物都能感应到相对的电荷。当电位差过大，被破坏的空气将直接向地面释放。直击雷放电电流有时高达几十万安培，放电过程很短，50μs左右。感应雷产生原因一是由于带电雷云的先导作用，雷云附近的导体或输电线路上感应出异性电荷，当雷电对附近目标或接闪器放电时，所带电荷迅速和放电物所带的异性电荷中和，而雷云附近的导体或输电线路上感应的电荷变为自由电荷，形成对地局部感应高电位，它要从距离其最近处、电压低处或元器件最易击穿处寻找放电通道，从而形成感应雷。如果雷射到附近的靶子或末端设备，它就会被该物体所携带的异性电荷中和，靠近雷云的导线或输电线，感应到的电荷变成自由电荷，在地面上形成局部感应高电势。二是雷电直接撞击放电体产生很大电流，这一迅速变化的电流必然在其周围产生短时强磁场并在邻近的导体上感应到高压，最终找到放电通道，因此产生的感应雷。直击雷能量高，对建筑、人员、设备等都会产生严重的影响。感应雷范围宽，雷击概率远大于直击雷，危害调频广播的传输与传输装置。现代电子器件的集成电路工作电压越低，PCB线间距越小，器件抗雷击能力越弱。随着广播事业的发展，调频广播发射台发射系统中的电子设备、通讯设备、外挂线越来越多，雷击的几率也随之增大，坐落在高山上的发射台，由于地形特殊，更可能受到雷击。因此，加强调频广播发射台的防雷检测是十分重要的，相关人员必须做好防雷工作，大大减少雷击造成的停播事故。

2. 防雷检测注意要点

2.1 前期准备

在进行防雷检测之前要做好充足的准备工作，通过实地调查综合各种资料编制较为全面的调查报告，技术员应以书面形式切实履行各部门职责，严格监督施工过程的质量与效率避免可能发生的问题，保证施工安全。

2.2 现场检测

为检测调频广播发射台防雷系统的质量，需加强有关部门职能培训，按更加有效的措施进行标准化建设。学习相关图纸及设计方案，全面了解周边环境、地理环境、气候条件，深入调查研究，并结合具体情况评估。第一，要更好地选择用于测试样品，选择比较适合和科学的场地并结合相关测量结果做进一步分析。第二，在检修及试验后一定要确认有关资料，保证防雷系统能够正常使用。第三，在检查人员的签字后由相关监管机构书面确认，调频广播发射台主管部门要认真审查有关检测报告，根据实际情况采取更合理、科学的应对措施解决施工中遇到的实际问题。以此为基础促进防雷探测设备的质量从而减少事故的发生，保证调频广播发射台的安全。

2.3 检测优化

人工接地体可减小调频广播发射台的水平、垂直电阻作为辅助设备。试验结果表明，人工接地体能有效地减小接地电阻的影响，根据施工现场的具体情况基础地体与人工接地体应交叉使用，构成比较完备的结构。人造接地体性能相对稳定，基础接地体无法替代它。在调频广播发射台进行防雷性能检测时必须对人工接地体进行检测，各种数据的质量和准确性也很重要，如有意外发生应立即关机。均压环检测是对广播站和电视发射台进行均衡环检测的关键部件，要保证相关设备的结构及管理体系更加科学合理，同时还要保证设备质量符合有关标准，为避免各种意外必须及时进行检查。在现行调频广播发射台中，避雷针是一种很普遍的装置，质量直接影响到调频广播发射台的防雷装置是否正常。一般情况下防雷系统主要安装在调频广播发射台发射塔顶部或建筑边缘，但这些地点很容易被攻击，为提高设备的安全性需要将更先进技术结合起来，确保避雷针的位置符合有关标准，防止广播发射台受到雷击伤害。导线选择对调频广播发射塔防雷效果也十分重要，若线缆性能敷设较好将大大提高避雷针的使用效率，但反过来又会影响避雷针的使用效果。引信与地线之间用感应装置相连，有了这些装置就会把雷引向别处以免损坏建筑。在选线时应特别注意线材性能高，将对整流罩的使用起到很好的作用，还能对调频广播发射台进行大规模保护。

3. 调频广播发射台防雷系统

3.1 发射塔和建筑物防雷措施

调频广播发射台发射塔通常处于地面构造的最高点，因为天线塔本身有时可以作为防雷塔使用，有时也可以作为“引雷器”或产生感应雷的导体，因此发射塔塔防雷是最基础的环节。由于调频广播发射台遭受了大量雷击，尤其是电感雷电峰值引起的冲击电压会损害设备，为此对电源系统采用分层式要塞设计。首先站内自保持架空高压线路上设300～500M架空防雷，每一极接地一次（端子不是例外），在接线盒上加一套防雷系统。二是若已有的线路安装避雷线有困难则可在高压输电线的端子极及端子前的1、3、2、4极加1套防雷系统，可在高压电力线路终端杆、终端杆前第一、三或第二、四杆上各增设一组避雷器，同时在第三或第四杆增设一组高压保险丝。这样可使架空高压线路引入的感应雷得到较好的泄放。

3.2 室外引入线的防雷措施

室外引出线是指悬挂输变电设备馈线、馈线管的钢股、波导固定架、塔桥、塔灯电力线等各种管道。铅护套很容易将雷电、感应电压引入到设备室内，所以必须采取相应的防范措施，确保给料管的端部完全接地。进料管前必须与邻近地接地网相连，进料管丝线、机架及桥架均有一定距离。进入计算机室前各种电线都要用屏蔽电缆，把屏蔽层与最近的地面网相连。如果电线过长或条件允许，则须先水平埋入地下，长度应大于10M。如无屏蔽电缆则可按以上要求将导线插入铁套管埋地，在设备间连接电缆时如果不用芯线，则需对其进行充分接地。

3.3 室内设备防雷措施

根据计算室内部设备的配置采用铜制铺设，并通过多个点与户外接地网良好连接，创造等电位环境。按照国家标准GB7450-87《防雷电子设备指南》及实际情况科学、集中使用防雷装置，保护电子设备。如：同轴式电缆保护（CSP）、高频信号保护（HFP）、数据线路保护（DLP）、有声线路保护（TLP）等。综合计算机房的屏蔽接地、机箱接地、电源接地（中性线、中性线）、工作线路接地、安全接地、过电压保护接地等，可共用最近的计算机机房。有地网和可靠的电气连接。发射台可将电脑机房的铝门窗、暖气管、水管、配线架等导线与附近的地网相连。

3.4 执行防雷措施时需要注意的问题

按照IEC—1024、IEC—1312规范规定的防雷区和等电位连接的概念划分防雷区，每个区域的雷击脉冲强度和各区域接线之间有等电位连接，可直接连接的金属物体直接连接，不能直通的对象（电力线路、信号线等）是根据不同防雷范围科学划分。防雷装置通过实验验证了等电位均衡接合是防雷的有效途径。布设接地网时为实现等电位连接必须采用避雷针接地、建筑物接地、塔台地、电接地（中性）、装置间及设备的保护性接地，使用此一般接地方式最重要的是尽量减小各接点间的电位差，确保接地主体与接地系统的接地截面积足够大。结果表明，如果雷电流经“地面”进入半球状地球，那么在20m处的电势将接近于零。站、变电所、电机室等避雷区距离大于40M时，可把地网放置在不同地区单独接地。良好的接地性能对达到防雷效果至关重要，各种类型的地线及接地网络必须保证可靠的电气连接，也可采用GDSZ系列高效率减阻剂和DDT系列导电混凝土等新型材料降低接地电阻，对地网要有良好的维护，并定期检测接地电阻，保证接地电阻符合设计要求。定期调整防雷装置的泄放间隙，以确定各种安全装置和防雷系统的接点是否正常或失效。

4. 结语

调频广播发射台因其特殊性，极易受到雷击，對安全播出构成威胁。调频广播发射台的雷电保护工作，首先要制定科学可行的防雷方案，其次必须建立和严格执行定期检查和维修制度，应选择更为适当的雷电探测方法，以优化整个防雷系统，提高调频广播发射设备的安全性，真正有效的避免雷电侵害，有效保障安全播出。

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