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浅谈广播电视发射台的综合防雷

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    发表于 2016-5-28 17:57:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    消息来自- 河南郑州
    【摘要】:河北省广播电影电视局307发射台地处高山,海拔812米,雷电甚至雷暴现象频繁出现,且雷情较为复杂,每年雷雨季节雷电对机房的播出设备、设施和生活区的各种用电设施,均造成不同程度的损坏,直接威胁到在台职工的人身安全和播出设备安全,给发射台的防雷任务提出了巨大的挑战。

    【关键词】:高山发射台 雷电形成 防雷装置

    河北省广播电影电视局307发射台位于石家庄西南约20公里的封龙山顶峰,海拔812米。负责9套广播(中国之声、河北新闻、河北经济、河北交通、河北文艺、河北生活、河北少儿音乐、河北旅游、河北农村)和5套电视(中央一套、河北卫视、河北经济、河北农民、河北影视)的播出任务,还担负全省微波、京冀晋蒙微波环路传输任务。广播电视节目覆盖省会及河北中南部,直接覆盖人口两千万。

    一、雷电概述

    雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象,是严重的自然灾害之一。产生雷电的条件是雷雨云中有积累并形成极性。自然界的雷击主要有直接雷击和感应雷击两类。

    直接雷击发生时,声光并发,电闪雷鸣,它以强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波等,击坏放电通道上的建筑物、输电线、击死击伤人、畜等。

    感应雷击为悄然发生,不易察觉,且后果严重。它是由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用,使建筑物上的金属物件,如管道、钢筋、电线等感应出与雷雨云电荷相反的电荷,造成放电所引起。主要通过电源线、信号线、天馈线和地电位反击等引入室内破坏电子设备。

    二、综合防雷

    由于直击雷和感应雷的侵害渠道不同,防护措施也就不同。直击雷防护措施主要采用避雷针、避雷带(网)等传统避雷装置。一般来说,按照规范设计的直击雷防护装置能对直击雷进行有效的防御。

    尽管如此,完善的直击雷防护措施却不能代替对感应雷击的防护措施。因此,除直击雷防护措施外,还应包括感应雷击防护措施。 感应雷击防护措施主要有等电位连接、屏蔽、规范的综合布线、安装有效的电涌保护器和完善的接地系统等五大部分组成。

    每个工程都不一样,为将需要保护和控制雷电磁脉冲环境内的建筑设备,从外到内划分为不同的雷电防护区,这样就使复杂、多样的现场环境统一起来,从而理清设计思路,利用系统的层次分析法整理防雷设计的成功经验和进一步改善防雷设计的手段,按照需要保护的程度确定防雷设计的目标和实现防雷系统的设计。

    随着社会的进步,微电子设备的重要性也越来越突出,所以它们的过电压保护也越来越重要。

    在现代防雷施工中,特别是在一个完善的防雷系统工程施工中,主要采用分流、屏蔽、等电位、接地和过电压保护五种方法。

    1、分流。利用避雷针、避雷带或避雷网等将雷电流沿引下线安全地引入大地,防止雷电直接击在建筑物和设备上。

    2、屏蔽。机房所在建筑的金属导线,(包括电力电缆、通信电缆和信号线)均采用屏蔽线或穿金属,在机房建设中,利用建筑物钢筋网和其他金属材料,使机房形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波干扰机房内设备。

    3、等电位连接。将机房内所有金属物体,包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接。

    4、接地。在防雷系统中,为保证其稳定可靠的防护效果、保护设备和人身安全,解决环境电磁干扰及静电危害,以及泄放雷电流都需要有良好的接地系统。

    5、过电压保护。在电子设备的信号线、电源线上安装相应的过电压保护器,利用其非线性效应,将线路上过高的脉冲电压滤除,保护设备不被过电压破坏。主要的保护器件为氧化锌压敏电阻、二极或三极放电管、快速箝位二极管等,也可以根据需要进行组合。

    307发射台分为播出区和职工生活区两部分:播出区有变电室、发电机房、广播楼和三座高大的发射塔等设施;职工生活区,有综合楼,培训楼食堂等生活建筑。

    (一)、工作生活区防雷

    1、南山坡东面、西面防雷

    南山坡东面安装避雷针为自制避雷杆,管径100毫米,分为三段焊接,有两条拉线,顶部以下0.5米处有避雷线与周围的两铁塔相连。接地体采用非金属接地极,敷设在道路的北面坡地。

    2、食堂东面防雷

    食堂东面避雷塔为四角锥状铁塔。塔基接地电阻实测小于10Ω。食堂建筑物距离塔身较近,要求两者基础接地进行连接。

    3、高压室西侧防雷

    高压室西侧安装一三角锥状金属避雷塔。塔身材质为圆钢,接地体采用非金属接地极,敷设在塔身附近坡地。

    4、旧武警宿舍防雷

    旧武警宿舍采用金属管式避雷杆,管径为100毫米。接地体采用非金属接地极,敷设在塔身附近坡地。

    5、地球站附近防雷

    地球站附近安装避雷塔,附近土壤电阻率低,在塔基附近安装网形接地网,接地网册尺寸为21*12m。其中水平接地体的间隔为3米,互相焊接成网状。接地采用非金属接地模块ES-M-450和扁钢,埋设深度大于0.5米。

    6、门口防雷

    门口避雷针为水泥电杆,接地体采用非金属接地极,敷设在塔身附近坡地。

    7、西山坡防雷

    西山坡安装三角锥状金属避雷塔,塔身材质为圆钢。接地体采用非金属接地极,敷设在塔身附近坡地。

    (二)、播出区防雷

    播出区有变电室、发电机房、播出楼和三座高大的发射塔等设施;

    播出楼引入雷电的途径多并且遭受雷害几率高,所以播出楼的防雷设计应该重点考虑。

    1、播出楼配电系统防护

    播出楼的供电系统为双路供电,并备有两台柴油发电机,在雷雨天气使用发电机供电,但雷雨天气仍然避免不了设备的损坏。
    一楼第一级保护:在播出楼一层P3、P4、P5低压配电柜内和发电机配电柜内各安装一组一级分类实验的开关型SPD。
    二楼第二、三级保护:在播出楼二楼1号、2号、3号配电柜内,各安装一组B+C限压型电涌保护器。
    二楼第四级保护:在二楼监视控制机房内的配电柜安装8组防雷插座。
    三楼第二、三级保护:在播出楼三楼1号、2号、3号调压配电柜内,各安装一组B+C限压型电涌保护器。
    三楼第四级保护:在三楼监视控制机房内的配电柜安装8组防雷插座。

    2、播出楼发射机的防护

    发射机与外部天线是通过金属铜制波导管连接,波导管一端位于发射塔的塔顶,一段连接在机房发射机。波导管在进入机房之前要进行接地。在波导、天馈线路接口处安装天馈信号浪涌保护器,根据被保护设备的工作频率、平均输出功率、连接器形式及特性阻抗等参数,选用插入损耗及电压驻波比小适配的天馈线路浪涌保护器。

    3、播出楼门窗屏蔽防护

    为了减少电磁干扰的感应效应,建筑物和房间的外部设屏蔽措施,以合适的路径敷设线路,线路屏蔽。为改进电磁环境,所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起,并与防雷装置相连。如金属屋顶,立面金属表面,混凝土内钢筋和金属门窗框架。

    4、播出楼接地系统的防护

    在播出楼基础周围敷设一圈人工接地体,接地体由水平接地和接地模块组成。在距离建筑外墙1米左右施工。水平接地体采用规格为40*4mm的热镀锌扁钢,接地模块以间隔4米的距离与水平接地焊接,焊口做好防腐处理。

    5、播出楼与附近发射塔的连接

    播出区接地由机房地网、铁塔地网、变压器地网和发电机地网组成。为了使各个建筑,天塔之间不产生大的电位差,将该处各个地网做等电位连接,使其成为一个整体电网。东面发射塔地网在其基础外围增加两圈人工接地,每圈间隔三米,每隔3米焊接连通一次,组成3*3m 的地网,进一步降低天塔的接地阻值。

    三、结束语

    由于雷电的随机性很大,形成的机理很复杂,雷电的表现形式多种多样,因此,目前防雷技术水平还局限在任何单一的防雷器件都无法保证某一特定空间所有保护对象的防雷安全,防雷技术还有待进一步提高。

    随着科学技术的进步,对雷电机理的进一步认识,防止和减少雷电灾害的方法将日臻完善。
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