河北高山发射台 [高山发射台防雷改造]

　　 　　[摘 要] 以丹山发射台改造为例，从现代防雷理论及高山发射台防雷改造实际效果出发，论述了高山发射台防雷改造中采用的“电缆埋地”、“ 综合性防治”两项措施具有的科学性、先进性、经济性和可推广性。
　　[关键词] 防雷技术 防雷接地 综合性防治
　　
　　一、前言
　　城阳发射塔位于青岛崂山余脉丹山岭，海拔高度240米，为青岛广播电视局城阳电视台和城阳人民广播电台共同使用，1995年投入运行，主要用于广播电视传输发射，还有一些通讯公司租用。基础设施规模较小，抵御自然灾害的能力差，加之一面靠大山，一面靠平原且临近大海，气候变化剧烈、雷电活动频繁，很易遭受雷击，威胁人身安全，发射设备受损率一度很高。
　　从2011年开始，青岛广播电视局城阳广电中心对丹山发射台进行全面更新改造。以前电子设备一般使用电子管，其抗冲击电压为几百伏，甚至上千伏，对机房在防雷电、防静电方面无特殊要求。而今天的数字机房，固态模块设备则必须考虑防静电，防雷电措施，对机房的温度、湿度进行严格控制。设备的防雷性能的好坏直接影响到传输的质量。因此，认真对待设备的雷击防护问题，便成为必须注意的事情。经过精心设计施工，青岛广电局组织的工程验收，其主要工程指标都达到并超过上级的要求。
　　二、高山发射台遭雷击的主要原因分析
　　根据高山发射台的实际情况，设备遭雷击主要有以下几种可能的原因：
　　1、直击雷：发射台区内铁塔接闪时，雷电流没有完全入地，部分雷电流沿天馈线侵入机房，造成设备损坏。
　　2、感应雷：大量供电线路仍以架空为主体，高压架空线路进线端或远端遭受直击雷，雷电波由供电线路侵入机房，造成设备损坏。根据我省雷害事故的统计分析，在雷害事故中约60%以上是因供电线路防雷效果差而引入雷击的。
　　3、球形雷：其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。
　　4、电磁脉冲：由于雷电电流有极大峰值和陡度，在它周围出现瞬变电磁场。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过2.4高斯。
　　5、地电位反击：建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线引入设备，造成设备的损坏。
　　根据高山发射台的设备之间连接情况，如果雷电流是沿着第一种可能的途径侵入机房，那么发射设备首当其冲。这是因为一方面发射设备直接与天馈线相连，另一方面，发射设备中的控制电路集成度较高，抗过电压的能力较弱。如果雷电流足够大，还可能沿直流供电线路对机房内的整流设备造成损坏。
　　如果雷电流是沿着第二种可能的途径侵入机房，那么机房内的供电设备首当其冲。配电机房内的调压器、备用机组、电转换器必遭损坏，主机房内的整流设备也会受损。由于整流回路中串联着变压器及滤波电感，在其直流输出端雷电波将受到很大的减弱，但是仍有可能使部分抗过电压能力较弱的直流用电设备遭受损坏。
　　
　　三、高山发射台遭雷击的应对措施
　　1、多处接地
　　发射天线比较高，馈线较长，馈线接地良好是避雷的良好措施之一，因此要求馈线在天线端、中间、进机房前采取三处接地处理，馈线较长的可在中间增加接地点，保证接地良好，以进行多级防护。
　　2、接地电阻的降低
　　所有站内设备都连接到接地母线上，最好每一机架用一根接地直接连接到母线上，雷电发生时，跨越通信设备的跨步电压仍然会有，但由于所有设备外壳电位取自一点，设备之间不存在电位差，从而避免损坏设备。
　　地线的埋设要形成一个闭合的封闭环路，可以使电位均衡，不存在电位差，可以避免设备和人身遭受雷击。
　　3、电源线路的避雷
　　高压供电线路是高山发射遭雷击的主要途径。根据实际情况应着手解决以下三个问题：
　　 (1)最大限度减小高压电力线进线端遭直击雷的概率。(2) 采取防护措施防止雷电波沿供电线路侵入机房。(3)兼顾经济投入的问题。
　　同时，要加强高低压避雷阀的维护和测试，采取多种形式的避雷防护，保证电源供电线路路感应雷的雷击。
　　4、电话线、信号线的防雷
　　为防止雷电侵入信号线路，在线路上把雷电脉冲泄放掉或堵住它，一般信号避雷器采用分流，多级泄放、引流入地技术，将雷电泄放到大地，防止雷电波的侵入，保护设备和人身安全。
　　四、高山发射台防雷击的实施
　　针对以上具体分析，改造中进行了以下实施：
　　1、加强铁塔接地。在地线改造中，对旧坑进行了改造，更换了化学降阻剂，又增了新坑2个，使用化学降阻剂，增加接地体长度。经过地线改造后，接地电阻明显改善。
　　2、采用单点接地电位基准。所谓单点接地电位基准就是所有站内设备接地点在一点上，即所有站内设备取单一接地点的电位作为电位基准，且仅取自一点。
　　3、选用较好的避雷器。现在各厂生产的避雷设备较多，如中光公司的EGB1电源系列电子避雷器，易事达的并联浪涌抑制器，玛斯特公司的浪涌抑制器，DK公司的系列电源避雷箱等。目前，经常使用的电源浪涌防护产品一般为金属氧化物压敏电阻材料，它的特点是一旦电压超过了箝位电压时，它立即进入箝位状态，限制了电压升高，从而保护了设备，每当进入箝位状态，就会有1MA左右的电流通过压敏电阻入地。
　　4、在地势低处原有的电杆上加装2米高（直击雷电流小于50kA时不发生反击）、跨度300多米的架空线。电缆两端安装高压氧化锌避雷器，将原架空线两端接地，作为埋地电缆架空避雷线。
　　5、在地势高处，对架空明线的进线段进行埋地处理。
　　6、将变压器低压侧原有的阀式避雷器改为德国避雷器。该避雷器动作时间为纳纱级，残压为900V，通流量可达30kA。雷击发生时，大部分的雷电流由此分流入地。
　　7、在柴油机房进、出线端以及主机房进线端加装德国OBO V25/4避雷器。该避雷器动作时间为纳秒级，残压为600V，通流量可达10kA。安装在变压器低压侧的LA60-B避雷器与油机房进线端的OBO V25/4避雷器配合，可以将侵入柴油机房的雷电波瞬间电压抑制在600V以下，满足了IEEC62.41的规定。
　　8、在主机房24V直流系统中安装两套KOREA直流避雷器，将直流母线间的瞬间过电压抑制在50V以下。
　　9、对采集器以及环控器上的信号线加装信号避雷器，避免信号线产生耦合雷电过电压对监控系统产生损坏。
　　10、在高频开关电源前端加装ESP-415避雷器。高频开关电源抗过电压能力较弱,所以要加以特别保护。
　　以上改造方案中对系统的防雷改造，充分考虑到了经济原则。我们通过分析后发现电源部分的监控点是雷击的主要入侵点，雷击概率较大，因此仅对电源点作了分流改造。
　　另外，依据现代防雷理论中的耐用、可靠的原则，一方面在防雷元器件的选型上严把质量关，严格挑选动作时间短、通流量大、残压符合要求的防雷器件；另一方面，制订切实可行的防雷接地系统维护作业计划，保证防雷接地系统在雷击时能发挥有效的保护作用。
　　五、以后高山发射台防雷击的注意事项
　　笔者认为在以后的防雷改造工作中，以下方面问题值得重视：
　　(1)防雷工程注重完整性，丝毫的纰漏都有可能使得系统中的其他改造前功尽弃。
　　(2)要高度重视对防雷系统的日常维护。防雷系统的维护好比“养兵千日、用在一时”，如果日常对损坏的防雷器件未及时检查发现，在雷击时就无法发挥其预计的正常效果。
　　(3)对防雷改造的经济投入做进一步研究，争取做到少投入、多增效。
　　(4)防雷工程是一项系统工程。在实际改造工作中仅仅完成一两项工作是不够的，还要不断发现问题，解决问题。
　　六、结语
　　雷电是我们高山发射台的大敌，我们要高度重视，细心应对，采取多种手段进行综合性防治，使雷害减少到最低限度，保证设备的正常运行。
　　参考文献：
　　[1] GB50057-94 建筑物防雷设计规范.
　　[2] GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术.
　　[3] GB 50054-95 《低压配电设计规范》.
　　[4] GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》.
　　[5] GB 50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》.
　　[6] IEC 61024《建筑物防雷》.
　　[7] IEC 61312 《雷电电磁脉冲的防护》.
　　[8] GB/T50311-2000 《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》.
　　[9] GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000版）.

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