广播电视发射站的防雷技术方法分析
摘要
关键词
广播电视;发射站;防雷技术;雷击
正文
引言:
新时期,广播电视节目已经成为人民群众获取信息的主要渠道,所以保证广播电视信号安全播出,已经成为电视台必须重视和关注的重要话题。结合大量实践来看,信号传输过程对自然天气变化较为敏感,如大风、雨衰等。而雷电则会通过入侵信号线、架空线、感应电压等方式,直接干扰广播电视发射站各类电子设备的正常运行。通常情况下,广播电视台为了提高信号传输质量,会将发射塔建在四周空旷、位置较高的区域,加上塔机本身较高,导致雷击事故发生率进一步加大。所以引入防雷技术成为广播电视台发射站必须履行的职责,如此才能保证发射站正常运行。
一、雷电种类及危害
(一)直击雷及危害
直击雷是雷云放电的一个过程,也是较为强烈的一种物理现象。当带电云朵与其他导电物体发生碰撞,则会形成热效应、电磁效应或机械效应等直击雷效应。广播电视发射站运行中,直击雷会顺着天线进入机房,由于电流在短时间内大幅度提高,所以会形成强大磁场,导致发射站电子设备运行异常或发生故障[1]。并且金属元器件在电压增加的同时,容易引发火灾事故,继而为广播电视台造成不可预估的损失。
(二)球形雷及危害
球形雷是一种圆形闪电,也被称为滚地雷,这种雷电的持续时间不固定,并且颜色多变。雷雨天气发生时,球形雷一般漂浮在空气中,与其他导电物体碰撞则引发危害较大的爆炸事故,所以其对广播电视台发射站造成的危害不容小觑。
(三)感应雷及危害
感应雷就是在阴雨天气下因雷电感应而产生的雷,这种雷电分为静电感应和电磁感应两种。其中静电感应雷是雷云与地面导体距离较近时放电,此时携带的自由电荷的电压会瞬间增大,一般在几万伏到几十万伏不等,与金属设备碰撞还能产生电火花,进而加大火灾事故发生率[2]。电磁感应雷则是雷云放电后携带的电流在空气中形成强大磁场,导致周围一定范围的导体产生较高的电动势,并对设备和人员安全造成威胁,针对这种雷电和危害,必须采取措施将其引入大地,进而达到理想的防雷效果。
(四)雷电入侵波及危害
所谓雷电入侵波,就是雷雨天气下,带电雷云对广播电视台发射站的金属设备放电,如发射塔、架空线路等,并进入机房内部[3]。此时金属设备会形成较大的感应电流和电压,一旦超过金属设备的承受值,则会影响各类设备的正常运行,同时破坏设备绝缘层,或导致机房中的路由器、切换器等电气设备故障或击穿,进而为广播电视台造成巨大的人员和经济损失。
二、广播电视发射站的防雷技术
(一)直击雷防护接闪器
在广播电视发射台运行过程中,为了尽可能规避直击雷造成的不良影响,需要采取各种科学合理的防雷技术。结合工作经验来看,在人员活动频繁的机房及高楼外侧设置避雷带,是较为常见的防雷手段之一。如果高楼和机房之间距离远、范围大,则可以设置避雷网扩大保护范围,并将避雷接闪器安装到机房合适位置,继而发挥其预警功能。需要注意的是,避雷网设置必须严格按照标准规范操作,对尺寸范围进行合理控制,保证引下线敷设得当。通常要选择直径为10cm的钢材作为引下线,数量一般为2根以上,并围绕建筑物四周对称敷设,在此过程中需要控制好相邻引下线之间的距离,保证发生强电流能够相互抵消[4]。在敷设过程中,难免遇到长度不足的情况,此时则需要通过焊接方式进行补接,检查好焊缝质量。
(二)感应雷防护
由上文分析可以看出,感应雷本身具有破坏性较大的特点。这种雷电通过入侵发射站各种线缆和发射塔天馈线进入建筑内部,进而影响电气设备正常运行,甚至威胁人员生命健康安全。对此,需要广播电视台发射站做好电源系统日常防护工作。在各类线路系统连接过程中需要做好统筹规划工作,确保其形成一个整体,并对线路系统进行分级保护,针对不同级别制定相应的保护标准。第一级防护装置可以将SPD安装在箱式变压器端,其中一端连接电源,另一端埋入地下[5]。第二级防护装置设置在高楼配电屏内,并与信号线、供电线连接到一起,通过敷设进行接地处理,第三级防护装置设置在机房电柜中,需要结合实际要求,将防雷插座及开关设置在电气设备外侧,以此来提高感应雷防护水平。
(三)等电位连接
广播电视发射站的信号塔本身较高,所以在雷雨天气下会成为引雷装置,一旦产生感应雷则会为电气设备造成巨大危害。想要切实解决这一问题,需要结合发射站现场实际情况,通过接地方式将铁塔和建筑物连接在一起,使二者形成一体的地网并引入地下,确保地网和铁塔周围的机房连接到一起,以此来扩大安全防护范围。另外,在地网建设过程中,还要控制好接地电阻,通常完成设置后需要对地线进行合理规划,将天线连接到接闪器和电位上,如此可以从源头防范感应雷造成的破坏,保证广播电视发射站安全运行。
(四)室外设备防雷
广播电视发射站投入使用后,很多设备需要长期在室外运行。为了保证这些设备始终处于安全状态,就要做好行之有效的防雷工作。结合实践来看,接地技术能够达到理想的防雷效果。在操作过程中,可以在铁塔中间、顶部等位置预留接地孔,将其作为接地点。也可以将长型螺栓作为接地点,代替塔身螺栓完成接地工作。此外,技术人员还要精准测量铁塔相邻接地点之间的距离,保证在合理范围内。在设置接地点的基础上,需要对雷电流进行精准测试,保证各点连接到位[6]。此外,技术人员还要做好发射站附近机房的防雷工作。通常情况下,应采取措施连接好机房附近的信号接收天线,使其形成一个整体,并将避雷装置安装到天线杆上,以此来防范直击雷。也可以将避雷针安装到天馈系统中,此时直击雷一旦入侵天馈系统,避雷针则可以将雷电引起的电流引入地下,进而保证附近建筑物安全。值得注意的是,在避雷针选择时,不仅要考虑材质,还要控制好直径范围及厚度等参数,保证避雷针的保护范围能够全面覆盖机房。
(五)室内设备防雷
除室外设备以外,广播电视发射站还包括多种多样的室内设备。这些设备同样面临雷击风险,所以需要通过屏蔽干扰的方式降低或规避雷击事故。屏蔽干扰就是将屏蔽装置安装到系统和设备的合适位置。尤其针对机房内部的信号线路始端和终端等容易遭受雷击的部位,需要安装电流保护装置,保证雷击发生后能够对信号设备进行有效保护,通过抑制过电流和浪涌电压,确保室内设备安全运行。也可以将电压保护器安装在线路终端或设备上,如将电压保护装置安装到关键设备电源线入口位置,通过阻止雷击后电流变化对设备电源造成的负面影响,保证电压始终处于稳定状态。
三、广播电视发射站安装防雷装置和避雷针的策略
(一)安装防雷接地网
在广播电视发射站建设过程中,应根据设计要求合理布置防雷网,确保防雷网全面覆盖发射站,包括管路、线路、电气设备等。在防雷地网空间范围确定过程中,需要保证机房现场地质条件良好、气候环境干燥。通过分析影响因素和技术规范,合理控制电网线路距离。在接地棒布设过程中,应对相邻两棒之间的距离以及接地棒长度进行合理控制。在接地棒埋设前,应检查好所处环境的地下条件,调查好地下既有线路、管道等情况,尽量避开。埋设完毕后需要使用打磨方式将突起物处理平整,并严格按照工艺技术焊接,保证设备与大地稳定连接,充分发挥防雷地网的作用和功能。
(二)安装接地装置
想要充分发挥防雷技术在广播电视发射站中的作用,就要对接地装置进行合理安装。现阶段,最常见的接地装置就是由电导线和接地体组成的连接体,其中连接体和电导线都是金属材质,通过电导线能够将接地体与大地连接。技术人员在安装接地装置过程中,要严格按照技术规范操作,将电导线和电气设备连接到一起,使雷电发生后能够第一时间引入防雷网。同时将接地装置和防雷网连接到一起,以此来增强防雷效果。需要注意的是,由于接地装置属于金属材质,所以受环境因素影响容易出现腐蚀、生锈等问题。对此,技术人员需要做好外表处理工作,通过增加防护层延长接地装置使用寿命[7]。当前,市面上涌现出了诸多材质的接地装置,广播电视发射站在建设中,需要合理选择接地装置的材料,其中热镀锌钢材呈现出了无可比拟的优势,能够有效预防腐蚀生锈等问题的发生。在焊接构件中,应考虑机械强度、饱和度质量等参数是否符合设计要求,保证焊接到位,焊接完毕应通过打磨方式处理外表,从源头规避缺陷问题。针对焊接过程产生的碎渣,需要敲掉并处理干净,最后将沥青涂抹在外层。涂抹沥青这一过程要结合外界气温情况进行分析,保证涂抹范围、材料温度与规范要求相一致。
(三)供电线路敷设
在供电线路敷设过程中,技术人员需要保证敷设位置科学、敷设范围合理。通常要将防雷变压器安装到供电线路始端,如此即便发生雷击事故,也能够对电流变化进行抑制,避免雷击对供电线路和电源造成破坏。在安装线路过程中,技术人员要严格按照技术规范和设计要求,将避雷针安装到桅杆上。为了充分发挥避雷针的作用和功能,需要合理选择避雷针,具体要结合桅杆高度和杆与杆之间的距离来确定,保证雷击事故发生时,避雷针能够最大程度保护桅杆安全。另外,还要将避雷针安装到架空电缆尾端,并将避雷器连接到电气设备上。通常情况下,广播电视发射站的电缆需要采用埋设方法,并且埋设过程要控制好深度。
(四)等电位连接
广播电视发射站机房中的各种机械设备,大多采用薄铜板材质的接地线,想要保证防雷装置稳定运行,切实满足等电位连接的需求,就要严格按照规章制度设置接地母排。技术人员要保证铜带截面积与设计要求相符,并将铜线设置在合适的空间和位置,将其作为母排。机房内部的所有电气设备、电子部件等,都要尽可能靠近母排,特别针对关键部位,在与母排进行等电位连接过程中,要合理选择接地形式[8]。针对柴油机、配电屏等部位,也要对母排进行合理设置,保证连接到位,使电压处于稳定状态。针对室外设备及电子部件,在连接避雷带过程中应采用合适方式进行焊接,保证焊接到位。
(五)屏蔽和布线
现阶段,很多广播电视发射站的室外设备,在电缆敷设中没有设置金属管。对此,可以将电容保护器合理设置在电话线、信号线、卫星天线机房等位置,保证满足不同线路的传输要求,进而有效降低雷击事故发生率。在电容保护器设置过程中,技术人员要严格按照技术规范做好屏蔽和布线工作,结合实际情况进行合理区分并独立绑扎。另外,机房内部玻璃夹层中的铜丝网,也要严格按照技术规范进行接地处理,保证其始终处于稳定运行状态,在促进系统安全运行的同时,降低雷击事故造成的不必要损失。
结束语:
综上所述,针对广播电视发射站雷击问题,可以通过安装避雷针、避雷带等接闪装置,将雷电直接引入地下,避免直击设备。并采用屏蔽、等电位连接、合理布线等措施,减少雷电电磁脉冲对设备的影响。通过构建良好的接地系统,确保雷电能量迅速泄放,保护设备安全。并安装电源防雷器和信号防雷器,防止雷电通过电源线和信号线侵入设备。同时,呼吁相关单位和个人加强对防雷工作的重视,共同构建安全可靠的广播电视传输网络。
参考文献:
[1]李燕.广播电视发射站防雷技术分析[J].中国新通信,2023,25(10):49-51.
[2]徐佳.浅谈广播电视发射台站防雷技术[J].黑龙江广播电视技术,2023(4):67-69.
[3]康朝晖.广播电视高山台站的防雷技术和保护措施[J].数码设计,2022(20):149-151.
[4]何玉梅.广播电视发射台的防雷技术和措施分析[J].卫星电视与宽带多媒体,2023(5):9-11.
[5]刘军,叶建茹,姬苗飞,等.广播电视转播站防雷电保护技术实践[J].电视技术,2022,46(10):68-70.
[6]李少春,韦文军.新技术新材料新工艺在广播电视高山发射台防雷系统中的应用[J].广播与电视技术,2022,49(5):86-89.
[7]王丽萍.新建中波广播发射台的防雷系统设计[J].通信电源技术,2022,39(8):72-74.
[8]徐有返.广播电视高山发射台站防雷系统优化[J].黑龙江广播电视技术,2023(2):91-94.
...