广播电视设施的防雷保护

在我国，由于广播电视设备大多都是大功率设备，极易遭受雷击，且雷击后受损程度很高，给国家和人民造成很大的经济损失。所以，对防雷保护问题需要特别重视。

要提高防雷保护意识

在我国近年来，广播电视系统电子设备进行了大规模的更新换代。随着现代电子技术的快速发展，大量采用CMOS集成化电路和大功率模块。它们普遍对电网电压的质量要求较高，对浪涌电压承受能力较弱，因此成为雷电浪涌电压侵入的薄弱环节。防雷保护问题日益成为我们迫切需要解决的课题。

雷电在放电过程中，产生电磁感应过电电压（雷电浪涌）。它不但对建筑物,架空线路,而且对调频、电视、中波发射机,卫星接收站、微波收发等电子设备及CATV系统都会造成一定的损害。

雷电的危害极大，在整个雷区空间范围内，侵袭建筑物或各种电器设施防不胜防。我台地处高山，且为雷区，防雷保护问题逐渐成为维护工作人员关注的热点和难点。为此，必须增强防雷意识，把防雷保护工作视为一项系统工程。其设防技术应采取全方位、多层次、分类设防、综合治理的原则。把防雷保护问题作为贯彻执行广电总局提出的“不间断、高质量、既经济、又安全”的维护总纲领的重要组成部分。

雷击的形式与危害

在雷雨季节，雷电频繁，雷电是一种大气中带有大量电荷的雷云放电的结果。大气中饱和的水蒸气在强烈的气流作用下，不断分裂而形成雷云。雷云中电荷的分布是不均匀的，当云层对地的电场强度达到约27kV/cm时，就会造成空气绝缘层被击穿，雷云对大地便发生先导放电。先导放电的路径达到大地时，大地和雷云产生强烈的碰撞（又称主放电），出现强大的雷电流（可达数万到数十万安培），放电时温度近二千度。同时出现闪光和巨响，即所谓的雷电。

雷击大致可分为三种形式：直击雷、感应雷和球形雷。

直击雷：直击雷的放电时间很短、约在数微秒内，但放电能量非常大。雷击点低，对地面设备的破坏力很大，雷击率约占10%。

感应雷：感应雷是雷电放电过程中，在雷击点附近的导体上或线路上，将会产生很大的静电感应电压，而形成的瞬间冲击过电压。它主要透过电阻性或电感性两种方式而耦合到电子设备的电源线，控制信号线上，最终导致耐低压的元器件损坏。有资料表明，以雷击中心2.5公里为半径的范围内都可能产生危险过电电压，损坏线路中的电子设备。感应雷约占雷击率的90%，危害范围甚广，是防雷保护工作的重点和难点。

球形雷：球形雷很少见，雷击发生的概率甚小，无固定地点和形式，避雷设备对它起作用甚小。占雷击率不足1%。

所谓防雷保护，一般是指防直击雷和感应雷。

防雷保护的措施

目前防雷的基本方法可归纳为以下三种：

1、采用避雷针，避雷网，避雷带和消雷器。以上都属于接闪器类防雷装置，主要用在设防直击雷。其中消雷器是一种新型防雷装置，据称效果优于避雷针。

2、采用接地防雷，将侵入的雷电流（或电压）导向大地，要求有一个良好的接地系统，其接地电阻越小越好，一般在0.5～4Ω之内。我台设备的接地电阻见附表。

3、采用各种避雷器，防雷器，防雷模块，都属于过电压保护类防雷装置。我台的防雷保护从接地系统、天馈系统、电源系统、房屋建筑、发射机（或电子设备）等分别采取防雷措施。

具体的防雷措施

1、接地防雷

广播电视发射中心各机房（或电子设备）能稳定可靠的播出，与完善的良好接地系统是分不开的，良好接地系统不仅将侵入的雷电流泄放到地，并使之产生的电位差最小。接地质量是否良好，是保证防雷安全与否的重要措施。

在无线电广播发射机房，存在多种接地，如保安接地、电源地线（又称电源中性线）、屏蔽接地、射频接地、过压保护接地（又称防雷接地）、天线辐射状地网等，形成了多点接地局面。多点接地要保证各接点的接地电阻相同，否则雷击时将造成地电位不同引起的电位“反击”。反击电压将对电子设备耐压较低的元器件造成损坏。

为了防止反击电压，IEC规范推荐把防雷接地和电器设备的保安接地连接在一起。这是采用等电位的方法防止反击。现在业内专家们一致的意见将上述多种地线都连接在一起。形成一个等电位，等电位才能均压，均压才能反击。为此要求接地系统的接地体和地线的截面要足够大。地线截面积应符合下式要求：

Smin ≥I/C

式中Smin为接地线最小截面积(mm2)；I为流经地线的短路电流(A);t为短路的等效持续时间(S)；C为接地材料的热稳定系数。

接地电阻与当地土壤电阻率的大小有关。过去为降低土壤电阻率在接地体坑中填加盐、木炭、铁屑等。现在已有降低电阻率的新材料：化学降阻剂，如：GDSZ系列高效降阻剂、DDT系列导电混凝土（据称能明显降低接地阻值）等。

2、天馈线防雷措施

天馈线是防雷保护系列的第一关。我台竖立在山东省蒙山顶峰的79米铁塔也可以说是一个“引雷器”，它更增加了防雷难度。当高高的铁塔处于雷云和大地所形成的电场中，塔体就会感应出与雷云电荷符号相反的大量电荷，雷云放电后，雷电流在铁塔周围产生很强的电磁感应电动势（可达数千伏至数万伏）经由各种途径进入发射机（或电子设备）而损坏元器件，天馈线防雷具体措施如下：

（1）中波天线，埋设好以铁塔为中心的放射状地网（即用铜线，每根间隔3度，共120根，半经约同塔高）。其接地电阻应达到规定标准。

（2）调整好塔低设置的放电环间隙。

（3）天线调配网络宜采用电感接地，调配室需有屏蔽网（或铜皮）接地，调配网络输入端放电球间隙调整合适距离。

（4）去天线的馈管外皮接地良好（沿馈线杆逐个接地），吊馈管的钢绞线也需要沿馈线杆逐个接地。馈管外皮与发射机射频地相连接。

3、电源系统防雷措施

（1） 电力变压器初级侧安装高压氧化物避雷器，低压侧安装PTY-S-200/380 型避雷器。

（2）电力变压器外壳和低压侧中性点就近接地（即电源地线，又称中性线）。

（3）在低压配电盘（箱）安装相应的防雷器或电源防雷模块。我台安装的是压敏电阻避雷模块。

（4）电源地线与建筑物防雷地相连接。

4、机房建筑防雷措施

（1）在机房顶端安装避雷针或消雷器。机房房顶四周边缘安装避雷带（可用镀锌圆或扁钢）。

（2）机房墙壁安装屏蔽网入地。

（3）钢筋水泥结构的机房的地基钢筋与避雷地、电源地相连接。如机房为砖木结构，应专设避雷地并与电源地相连接。我台现为框架结构楼房，在机房四角深埋四组接地桩，进一步减小接地电阻。

（4）在发射机附近埋设高频地线（引线用铜带，接地体用铜板）并与防雷地和馈管地相连接。

5、发射机防雷措施

（1）调整好各种保护装置，如功率驻波比、天线驻波比、过流保护、过压保护等装置。全固态发射机保护系统，一般采用压敏电阻和放电管组成的避雷电路，雷击时虽压敏电阻经常被击穿。但从一定程度上保护了发射机。

（2）在发射机输出端的放电球要调整好间隙。

（3）在发射机内铺设地网或铜皮，并与射频地相连接，各部位机箱（或功）就近接地。

（4）在有关高频同轴电缆接头处加装合适的高频同轴避雷器。

（5）装设隔离变压器。今年四月份，为避免电网落雷对我台设备产生雷击，我台加装了一台200KVA的高压电源隔离变压器。有效的防止了由电源落雷而引起的雷击。

总之，广播电视发射机房（或电子设备）的防雷保护是一个比较复杂的问题，特别是更新改造后的全固态发射机。在更新改造过程中，也应把防雷保护作为一项重要的工作来抓。同时，有关部门须对防雷保护问题进行规范，从而使广播电视设备尽量能避免遭受雷击的损害。才能保证广播电视节目的安全优质播出。