電視轉播臺防雷的技術研究

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1高山電視轉播臺的雷害類型

1.1直擊雷

直擊雷是指雷云作用于地面建筑物或物體且發生直接放電行為的雷害，這個過程會發生基本的電效應或熱效應，一般來說會造成被放電物體或人員的損傷，危害性很大。直擊雷從形式和能量上來說都是直接和龐大的，高達幾百安培的電流和幾百萬伏的電壓在幾十微秒的放電時間內傳導到作用物體中，雷電流會通過被擊物體將能量傳入大地，此時的電效應和機械效應是導致物體損害的重要原因。

1.2感應雷

感應雷并不會產生直擊雷的作用或效應，而是在距離放電物體一定距離時依靠電磁和靜電感應來發生先導放電行為，繼而才進入主導放電狀態，在和金屬物體的接觸過程中而產生強大電勢差，而發生這種放電行為的介質是傳輸線級電纜，最終損害多數和電纜連接的元器件。從能量因素來分析感應雷要弱于直擊雷，但是發生率卻遠超于直擊雷。感應雷在作用物體時并不受雷云和地面之間的關系影響，具有作用范圍大、傳輸介質廣的特點，無論是電話線還是電力線，都可能是產生感應雷的間接“兇手”，所以從雷害程度上來說感應雷危險性較高，且難以有效避免。

1.3雷電波

雷電波并不是直接產生電流或電壓的雷電形式，它不同于常見的直擊雷和感應雷，而是依靠輸電架空線的感應雷來發生放電行為，本身強大的電流會帶來巨大的磁場，處于磁場范圍的電器瞬間會發生倒替感應，因此產生高電位的沖擊波，雖然和其他雷型本質不同，但是造成的危害基本相似，具有無規律、大范圍等特點，一般來說會對附近的廣播造成干擾性影響，或者損壞處于終端位置的電源系統。

1.4地電位反擊

外部防雷系統一旦受到了直擊雷作用就會啟動防雷方案，但是如果未達到安全距離就會發生地電位反擊的現象，接地電阻兩端立刻會產生過電壓，此時無論是建筑物或者外部防雷系統、管道都有可能成為引入電壓的設備，最終造成物體損壞的結果。科技發展提升了各項通信或電子設備的性能，特別是暴露在室外的廣播電視傳輸設備和發射臺，外部線路長度的增加是加大雷擊概率的主要因素，印刷電路板線間距離和集成電路電壓的降低更是消弱了設備本身的抗雷擊能力。

2高山電視轉播臺防雷的關鍵技術

高山電視轉播臺信號設備在實際防雷過程中要依靠多項關鍵技術同時發揮作用，籠統的分為室內和室外設備兩種防雷技術，涉及避雷裝置、屏蔽電纜、電壓保護器等多種設備的安裝和選擇問題，保證高山電視轉播系統的安全性。

2.1室外設備的防雷技術

（1）安裝避雷裝置。防雷工作中使用最頻繁且最重要的技術就是安裝避雷裝置，它要求負責高山電視轉播臺管理作業的人員考察場地實際情況和防雷需求，在設備密集區域安裝避雷線或避雷針，達到保護電纜、信號設備等裝備的目的。安裝避雷裝置一定要注意安全距離問題，處于同一區域的電纜或設備要間隔足夠安全的距離，防止出現雷電連鎖感應。（2）選用屏蔽電纜。屏蔽電纜具有優異的屏蔽電磁波功能，為了更全面的保護室外信號系統設備，選擇屏蔽電纜來作為連接材料至關重要，在實際施工過程中也要觀察和檢測電纜接地的良好性，確保連接的有效性。（3）接地技術。接地處理是防雷措施里必不可少的環節，安裝所有高山電視轉播外信號系統設備時都要通過和地面的連接來起到發散電流或電壓的作用，特別是信號要求極高的塔桿或信號發射塔，特別容易受到雷電電磁波脈沖的影響，而接地處理可以很好的解決電磁干擾信號的問題。

2.2室內設備的防雷技術

考慮到室內的轉播設備都具有弱電性，一般采取過電壓防護措施，從連接等電位、干擾屏蔽等方面出發提升防雷技術水平。（1）高山電視轉播臺室內設備一般選擇光纖電纜來作為電路介質，在保證數據傳輸線和終端供電系統高靈敏度的同時也提供了數據通信接口電路流的保障，同時提升了測控技術的安全性。（2）連接等電位。雷擊過程中產生的強大電流和電壓會借助傳輸介質到達地下，產生呈放射狀態的電位，且加大發生高壓電位反擊的概率，從物理角度來分析，這種現象來源于雷電自身的電位差，只有采取等電位連接措施才能有效的保護所有金屬通道、信號線或接電線。設置等電位連接包括確保不同分棒之間以及和主棒的互連關系，檢查不同電位之間的均衡性，在發生雷電襲擊時能快速、有效的平衡電位差，保護雷電區域的信號設備。（3）屏蔽干擾。感應雷會對信號設備發出一系列干擾，導致信號系統產生浪涌電壓現象，使用屏蔽干擾技術的目的是為了避免干擾對設備造成的不良影響。電流保護裝置能科學的保護高山電視轉播系統設備，通常采取串聯連接形式，快速抑制過電流和過電壓的負面作用。（4）設置電壓保護器。經研究發現，弱電設備電源線路受雷電侵害的概率極大，而避免設備損害的辦法就是阻斷雷電入侵路線，通過安裝電壓保護裝置來降低浪涌電壓的直接作用，特別是以電子核心機柜為代表電源入口，做好電壓保護工作至關重要，進一步建立微電子設備的安全屏障。（5）設置高壓避雷裝置。高壓避雷裝置的作用在于維護高壓信號輸電線系統的安全性和穩定性，室內管理作業人員應考察清楚所有和高壓電力信號設備相關的線路范圍，保證每個線路都有高壓避雷裝置的保護。

3發射天線和建筑物的防雷技術

鐵塔天線是高山電視轉播臺傳遞電磁波的重要材料，處于建筑面的最高點，它在一定程度上既承擔著避雷的責任，又存在著“引雷”的隱患。我國出臺的《建筑物防雷設計規范》就對天線塔防雷設計提出了具體要求，必須保持鐵塔接地往的形狀，沿用多點埋設接地體方案，考察實際地形后確定密度，維持小于5歐姆的接地電阻，發揮AR避雷針的防二次雷擊作用。對天塔避雷針的保護范圍并未僅僅框定在安全區域內，要超出安全范圍一定距離，因為一旦出現某些建筑物超出保護范圍且帶雷云層低距離情況時，天線避雷針的防雷效能會降低。為了更全面的保護發射天線，利用多點設置避雷針和消雷器結合的優勢來降低雷擊風險，通常情況下將呈閉合狀態的均壓網、避雷帶安裝在建筑房角或圍墻內都能獲得很好的防雷效果。架空高壓線終端桿上放置了變壓器，只需要用單個避雷器就能發揮終端桿避雷器和高壓側避雷器的雙重作用，變壓器只需要采取中性線直接接地方式，保持2歐姆的接地電阻即可，當出現感應雷電流接觸建筑物時，避雷器會迅速將電流分散和流瀉到地面。變壓器安裝的地址也十分關鍵，測量并選取低電阻率的土壤可提高安全性。安裝完壓敏電阻后再設計供電設備模塊有利于降低感應殘電壓。

4結語

現代科技水平的提高加快了通信技術、電子技術的更新和發展速度，高山電視轉播臺肩負著信息傳播和電視轉播的任務，對系統設備的電子化和信息化要求極高，高科技設備的應用雖然提高了信息傳播的速度和質量，卻帶來了設備遭受雷擊的風險，危害著地面建筑物和人員安全，造成了利弊各存的局面。為了更有效的降低雷電災害對高山電視轉播臺帶來的危險，對雷電類型進行總結分析，研究高山電視轉播臺防雷的關鍵技術至關重要，從室內和室外設備、發射天線和建筑物等防雷技術出發，通過全面、詳細的考察地形和設備性能來確定防雷方案，提高高山電視轉播系統的安全性。

本文作者：李曉敏工作單位：貴州省廣播電影電視局七九四臺