论文部分内容阅读
【摘要】随着我国广播电视行业的发展，高山发射站台的作用越来越重要，能够更全面的完善广播电视台的发展。高山发射台站的综合防雷措施作为其发展的重要方面，其防治效率直接影响到我国广播电视行业的发展。当前我国高山台站防雷接地还有很多问题，不利于我国广播电视行业的发展。本文主要分析了高山台站防雷接地的特点以及常见问题，详细阐述了雷击产生的原因，并提出了综合防雷措施以及优化设计。
【关键词】广播电视;高山发射台;综合防雷措施
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.03..027
在当前信息传播如此迅速的环境中，广播电视的发展也正朝着更快更强的方向。对于高山发射台的综合防雷措施正逐渐成为广播电视发展的关键环节。高效推动了我国广播电视行业的健康持续发展。但是，从我国广播电视高山发射台站现状看，防雷措施方面仍然存在许多问题，很大程度限制了我国广播电视行业的发展。对此，有关人员应加强对广播电视行业高山发射台站综合防雷措施的重视，并针对当前阻碍其发展的因素，采取有效的完善措施，全面发挥高效的防雷措施对我国广播电视行业发展的促进作用。
1. 高山台站防雷接地的特点以及常见问题
高山台站的防雷接地特点具有很多特殊的特点以及常见问题，具体包括以下几个方面：
第一，我国的大部分发射站台处于高雷区域、强雷区域，与北方平原相比较而言，其具有电流强度较大、波形幅值较高的特点。第二，与平原地区相比，高山站台的海拔高度以及自身垂直高度受到的高山顶部雷击的概率较大。第三，大多数身处高山的广播电视发射站台都是比较孤立的，使雷击、闪电的目标落雷频率增高，次数也增多。第四，上山架空交流电力线非常容易受到闪电以及感应的雷电电涌入侵，使设备遭受到损坏。第五，各种天馈线以及站内通信线也是造成雷电闪电涌入的主要原因。第六，发射塔距离机房较近，当铁塔受到雷击后，将雷击引入地面后，产生的电流将传入机房地网，进而在机房设备的底线上产生高位点，导致二次点击的發生，此时产生的较高的瞬间电位差极易击穿绝缘措施。第七，当铁塔遭受雷击时，由于缺少相应的等电位防护措施极易造成高电位反击、跨步电压及接触电势等二次效应，在对设备造成相应损害的同时，严重影响站台值班人员的人身安全。第八，在相应的发射站台的铁塔顶部，也就是雷击点的100米范围内，产生的重电电磁脉效应程度属于最强，瞬间变化的电厂可以在建筑物金属类设备以及线缆线路上感应出相应的雷电浪以及涌电流。第九，对于卫星接收天线而言，虽然其已经处于铁塔的直击雷保护的内部，且天线的外部通常有钢管屏藏接地，其底座一般情况下已经与地面或与铁塔的地网互相连接，但是，卫星天线的高频头经常会由于经受重击产生严重损坏。第十，广播电视高山站台通常情况下处于石山山顶，山顶的组成一般是地表浮土风化砂、石头以及少量植被等，这种情况下的山顶土壤通常不积水，相应的土壤接地电阻率较高，人工地网改造需要投入的成本比较高。
2. 雷击原因
面对当前广播电视高山发射台站存在的处于室外的卫星天线、处于室内的发射机房设备以及低压供电设备而言，雷击对广播电视发射台站设备产生损害的主要原因在于以下几点：第一，直击雷击。大地在接受雷雨云闪电时，产生的一种放电现象，与其同时产生的还有电磁效应、机械效应以及热效应等。直击雷能够对室外设备产生直接影响：在发射电台中处于室外的设备包括：发射需要的天线、电力架空线缆、台站范围内架空天储线、卫星接收天线、低压电力电缆等，第二，地电位反击。一旦直击击中发射塔，塔上的发射天线、避雷针以及相应的机房、建筑物会由于高频雷电流入大地而产生瞬间的高电位，将直接击穿空气以及相关绝缘介质，进而出现电闪击，对周围的设备包括地线、线缆以及人体进行放电，产生大量事故。第三，雷电电涌侵人。此类雷害形式属于比较常见的形式，主要的产生原因是带电雷云在空间电磁场的静电感应作用，以及闪电周围的电磁感应作用，高山发射台站内相关的配电线路、信号线路以及天馈线路引入大量雷电浪涌，使设备遭受损。第四，高山发射电台站内的机房的走线架内、电缆沟的布线方式并不合理，不符合规定以及实际情况的接地形式以及接地引入，也是造成设备因遭受雷击后产生二次效应反击并损坏设备的主要原因。
3. 综合防雷措施以及优化设计
3.1 采用雷电流分流措施
对于广播电视高山发射台站的综合防雷措施而言，相应的雷电分流措施具有非常重要的意义。一方面，就直击雷而言，其雷电分流技术的主要目的在于使雷电的入地地点与被保护对象之间保持安全距离，进而避免强度过大的电流造成的瞬间低电位升高，进而防止雷电反击。在实际的分流技术中，可以通过设置独立接地网，实现铁塔雷电流的分流，最大程度降低甚至消除天馈线屏蔽层的分流电流，尽量减少雷电流经馈线引入机房，若当发射塔地网与机房距离很近时，应当增加多个接地井实现更高效的隔离。
另一方面，可以采用共用接地网，广播电视高山发射台的实际占地面积较大或者山顶能用于制作人工地网的面积条件比较充足时，发射站台的防雷接地网的组成成分应当包括网格状机房地网、铁塔地网、变压器以及相应的配电房接地网组成，应当注意的是各个地网之间的距离应当大于5米。应当能够尽可能高效的实现等位联结进而实现公用接地网。与此同时，为了避免出现高电位反击卫星天线高频头现象，需要断开天线底座与铁塔之间的连接扁钢，同时在高频头线路上进行卫星天馈线的安装。合理运用公用接地网，摒弃共用接地引入线措施，是对分流措施的完善设计，在不违反等电位接地原则的基础上，广播电视高山发射台站环境受严重限制的大环境中，增强防雷效果。 3.2 采用屏蔽措施
对于在高山发射台站使用过程中由于雷电闪击产生的空间高频电场而言，屏蔽是最有效的防护措施。一般情况下，光比电视高山发射台站所处的高山氣象环境具有直击雷发生频率高、相应雷电流强度较大、雷电波通常在没有衰减的情况下，直接侵入低压路线的特点。在雷击点的周围会形成很大的瞬间变化电磁场，台站内部各种类型的线路都可能会由于电磁感应产生感应过电压、过电流，进而导致线路损坏。在实际的屏蔽工作中，应当尽量优化穿管屏蔽措施，对于暴露在地面上的接地线应当采取相应措施，尽量保证对其进行埋地敷设。对于发射机房、配电房及发电机房而言，最有效的屏蔽措施就是在建筑物外部设置相应的法拉第笼。对于卫星接收高频头而言，需要对其套屏蔽桶。对于射频线路而言，需要套屏蔽波纹管接地。除此之外，需要注意的是，处于户外的、外墙正常不带电的金属外壳、位于窗户上的不锈钢护栏、电缆桥架、室外楼梯、雨棚、穿管屏蔽的金属管就都应当进行接地处理，进而更高效的实现广播电视高山发射站台的防雷。
3.3 电气隔离措施
在广播电视高山发射台站的防雷措施中，电器隔离措施的效果具有比较优质的效果。电气隔离实际上指的就是，通过隔离变压器的安装，达到阻隔抵押电源线路雷电浪涌的目的。对于频率已经衰减至隔离变压器500～1000kHz的雷电波，阻隔变压器具有的阻隔以及限制雷电流的效果处于最为明显的状态。除此之外，隔离变压器还具有可降低零地电压、过滤线路的高频震荡谐波等功能。在实际的电气隔离过程中，需要注意的是，对于功率相对较大的隔离变压器而言，通常安装在市电与稳压器之间，对于功率相对较小的隔离变压器而言，通常安装在信号源柜UPS前端。
3.4 地网优化措施
当前我国被用于建造广播电视发射台站的高山，其土壤环境大多数处于比较恶劣的状态，在此类地形中，高山石头站台相对而言，更适合做匀压网格型等电位悬浮地网，具体需要地网网格均匀敷设在石头表面。在这种地网的实际应用过程中，使用人员将不需要在对电阻的大小进行考虑，不需要通过接地电阻对地网质量进行衡量，主要是因为接地电阻的实际数值根本不能通过测量获得，产生之中情况的原因是，岩石出现断层，测量仪表的回流电流数值基本处于零。
在这种广播电视高山发射台站范围内，设计任何高效的降阻方案，运用更多效果好的降阻材料，其降阻效果都不明显，相对而言降阻意义都不大。若真的通过将地体进行引接到山下做地网，能够切实实现接地电阻的降低，但是由于引线过长，地网的存在就毫无意义。在实际的虽地网进行优化的过程中，可以在台站区域内的石头上设置悬浮地网，借助混凝土以及沙砾，将接地体固定在石头上，悬浮地网的网格规格一般情况下为3000mmx3000mm。地网优化相对而言是最为经济实惠的防雷措施，结合以上的防雷技术，也能起到高效的防雷作用。
4. 结论
综上所述，雷电的发生属于自然，具有相当大的不确定性，但是通过积极高效的预防措施，能够最大程度避免雷电对广播电视高山发射站台造成的损失，最大程度减少相关设备的损坏程度以及维修次数全方位实现了由于雷电原因产生的停播事故算次数的减少，保证能够进行正常的发射播出，有效增强其社会效益以及经济效益。
参考文献
[1]王峰.山西省广播电视高山传输发射台站监测信号回传系统的研究设计[J].有线电视技术，2019（06）：111-113.
[2]韩霜.山东广电高山台自动化现状及趋势分析[J].中国新通信，2019，21（11）：131.
[3]李淑艳.广播电视信号监测系统在高山发射台站设计和应用分析[J].传播力研究，2019，3（16）：286.
[4]肖振华.广播电视高山发射台远程自动化监控系统设计[J].西部广播电视，2019（09）：245-246.
[5]刘宇琨.广播电视发射高山台站防雷技术[J].西部广播电视，2018（11）：226.
[6]陈马泰.广播电视信号监测系统在高山发射台站设计和应用[J].西部广播电视，2017（11）：187+195.
[7]任彦如.广播电视高山发射台自动化监控系统技术研究[J].有线电视技术，2016（02）：109-111.
【关键词】广播电视;高山发射台;综合防雷措施
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.03..027
在当前信息传播如此迅速的环境中，广播电视的发展也正朝着更快更强的方向。对于高山发射台的综合防雷措施正逐渐成为广播电视发展的关键环节。高效推动了我国广播电视行业的健康持续发展。但是，从我国广播电视高山发射台站现状看，防雷措施方面仍然存在许多问题，很大程度限制了我国广播电视行业的发展。对此，有关人员应加强对广播电视行业高山发射台站综合防雷措施的重视，并针对当前阻碍其发展的因素，采取有效的完善措施，全面发挥高效的防雷措施对我国广播电视行业发展的促进作用。
1. 高山台站防雷接地的特点以及常见问题
高山台站的防雷接地特点具有很多特殊的特点以及常见问题，具体包括以下几个方面：
第一，我国的大部分发射站台处于高雷区域、强雷区域，与北方平原相比较而言，其具有电流强度较大、波形幅值较高的特点。第二，与平原地区相比，高山站台的海拔高度以及自身垂直高度受到的高山顶部雷击的概率较大。第三，大多数身处高山的广播电视发射站台都是比较孤立的，使雷击、闪电的目标落雷频率增高，次数也增多。第四，上山架空交流电力线非常容易受到闪电以及感应的雷电电涌入侵，使设备遭受到损坏。第五，各种天馈线以及站内通信线也是造成雷电闪电涌入的主要原因。第六，发射塔距离机房较近，当铁塔受到雷击后，将雷击引入地面后，产生的电流将传入机房地网，进而在机房设备的底线上产生高位点，导致二次点击的發生，此时产生的较高的瞬间电位差极易击穿绝缘措施。第七，当铁塔遭受雷击时，由于缺少相应的等电位防护措施极易造成高电位反击、跨步电压及接触电势等二次效应，在对设备造成相应损害的同时，严重影响站台值班人员的人身安全。第八，在相应的发射站台的铁塔顶部，也就是雷击点的100米范围内，产生的重电电磁脉效应程度属于最强，瞬间变化的电厂可以在建筑物金属类设备以及线缆线路上感应出相应的雷电浪以及涌电流。第九，对于卫星接收天线而言，虽然其已经处于铁塔的直击雷保护的内部，且天线的外部通常有钢管屏藏接地，其底座一般情况下已经与地面或与铁塔的地网互相连接，但是，卫星天线的高频头经常会由于经受重击产生严重损坏。第十，广播电视高山站台通常情况下处于石山山顶，山顶的组成一般是地表浮土风化砂、石头以及少量植被等，这种情况下的山顶土壤通常不积水，相应的土壤接地电阻率较高，人工地网改造需要投入的成本比较高。
2. 雷击原因
面对当前广播电视高山发射台站存在的处于室外的卫星天线、处于室内的发射机房设备以及低压供电设备而言，雷击对广播电视发射台站设备产生损害的主要原因在于以下几点：第一，直击雷击。大地在接受雷雨云闪电时，产生的一种放电现象，与其同时产生的还有电磁效应、机械效应以及热效应等。直击雷能够对室外设备产生直接影响：在发射电台中处于室外的设备包括：发射需要的天线、电力架空线缆、台站范围内架空天储线、卫星接收天线、低压电力电缆等，第二，地电位反击。一旦直击击中发射塔，塔上的发射天线、避雷针以及相应的机房、建筑物会由于高频雷电流入大地而产生瞬间的高电位，将直接击穿空气以及相关绝缘介质，进而出现电闪击，对周围的设备包括地线、线缆以及人体进行放电，产生大量事故。第三，雷电电涌侵人。此类雷害形式属于比较常见的形式，主要的产生原因是带电雷云在空间电磁场的静电感应作用，以及闪电周围的电磁感应作用，高山发射台站内相关的配电线路、信号线路以及天馈线路引入大量雷电浪涌，使设备遭受损。第四，高山发射电台站内的机房的走线架内、电缆沟的布线方式并不合理，不符合规定以及实际情况的接地形式以及接地引入，也是造成设备因遭受雷击后产生二次效应反击并损坏设备的主要原因。
3. 综合防雷措施以及优化设计
3.1 采用雷电流分流措施
对于广播电视高山发射台站的综合防雷措施而言，相应的雷电分流措施具有非常重要的意义。一方面，就直击雷而言，其雷电分流技术的主要目的在于使雷电的入地地点与被保护对象之间保持安全距离，进而避免强度过大的电流造成的瞬间低电位升高，进而防止雷电反击。在实际的分流技术中，可以通过设置独立接地网，实现铁塔雷电流的分流，最大程度降低甚至消除天馈线屏蔽层的分流电流，尽量减少雷电流经馈线引入机房，若当发射塔地网与机房距离很近时，应当增加多个接地井实现更高效的隔离。
另一方面，可以采用共用接地网，广播电视高山发射台的实际占地面积较大或者山顶能用于制作人工地网的面积条件比较充足时，发射站台的防雷接地网的组成成分应当包括网格状机房地网、铁塔地网、变压器以及相应的配电房接地网组成，应当注意的是各个地网之间的距离应当大于5米。应当能够尽可能高效的实现等位联结进而实现公用接地网。与此同时，为了避免出现高电位反击卫星天线高频头现象，需要断开天线底座与铁塔之间的连接扁钢，同时在高频头线路上进行卫星天馈线的安装。合理运用公用接地网，摒弃共用接地引入线措施，是对分流措施的完善设计，在不违反等电位接地原则的基础上，广播电视高山发射台站环境受严重限制的大环境中，增强防雷效果。 3.2 采用屏蔽措施
对于在高山发射台站使用过程中由于雷电闪击产生的空间高频电场而言，屏蔽是最有效的防护措施。一般情况下，光比电视高山发射台站所处的高山氣象环境具有直击雷发生频率高、相应雷电流强度较大、雷电波通常在没有衰减的情况下，直接侵入低压路线的特点。在雷击点的周围会形成很大的瞬间变化电磁场，台站内部各种类型的线路都可能会由于电磁感应产生感应过电压、过电流，进而导致线路损坏。在实际的屏蔽工作中，应当尽量优化穿管屏蔽措施，对于暴露在地面上的接地线应当采取相应措施，尽量保证对其进行埋地敷设。对于发射机房、配电房及发电机房而言，最有效的屏蔽措施就是在建筑物外部设置相应的法拉第笼。对于卫星接收高频头而言，需要对其套屏蔽桶。对于射频线路而言，需要套屏蔽波纹管接地。除此之外，需要注意的是，处于户外的、外墙正常不带电的金属外壳、位于窗户上的不锈钢护栏、电缆桥架、室外楼梯、雨棚、穿管屏蔽的金属管就都应当进行接地处理，进而更高效的实现广播电视高山发射站台的防雷。
3.3 电气隔离措施
在广播电视高山发射台站的防雷措施中，电器隔离措施的效果具有比较优质的效果。电气隔离实际上指的就是，通过隔离变压器的安装，达到阻隔抵押电源线路雷电浪涌的目的。对于频率已经衰减至隔离变压器500～1000kHz的雷电波，阻隔变压器具有的阻隔以及限制雷电流的效果处于最为明显的状态。除此之外，隔离变压器还具有可降低零地电压、过滤线路的高频震荡谐波等功能。在实际的电气隔离过程中，需要注意的是，对于功率相对较大的隔离变压器而言，通常安装在市电与稳压器之间，对于功率相对较小的隔离变压器而言，通常安装在信号源柜UPS前端。
3.4 地网优化措施
当前我国被用于建造广播电视发射台站的高山，其土壤环境大多数处于比较恶劣的状态，在此类地形中，高山石头站台相对而言，更适合做匀压网格型等电位悬浮地网，具体需要地网网格均匀敷设在石头表面。在这种地网的实际应用过程中，使用人员将不需要在对电阻的大小进行考虑，不需要通过接地电阻对地网质量进行衡量，主要是因为接地电阻的实际数值根本不能通过测量获得，产生之中情况的原因是，岩石出现断层，测量仪表的回流电流数值基本处于零。
在这种广播电视高山发射台站范围内，设计任何高效的降阻方案，运用更多效果好的降阻材料，其降阻效果都不明显，相对而言降阻意义都不大。若真的通过将地体进行引接到山下做地网，能够切实实现接地电阻的降低，但是由于引线过长，地网的存在就毫无意义。在实际的虽地网进行优化的过程中，可以在台站区域内的石头上设置悬浮地网，借助混凝土以及沙砾，将接地体固定在石头上，悬浮地网的网格规格一般情况下为3000mmx3000mm。地网优化相对而言是最为经济实惠的防雷措施，结合以上的防雷技术，也能起到高效的防雷作用。
4. 结论
综上所述，雷电的发生属于自然，具有相当大的不确定性，但是通过积极高效的预防措施，能够最大程度避免雷电对广播电视高山发射站台造成的损失，最大程度减少相关设备的损坏程度以及维修次数全方位实现了由于雷电原因产生的停播事故算次数的减少，保证能够进行正常的发射播出，有效增强其社会效益以及经济效益。
参考文献
[1]王峰.山西省广播电视高山传输发射台站监测信号回传系统的研究设计[J].有线电视技术，2019（06）：111-113.
[2]韩霜.山东广电高山台自动化现状及趋势分析[J].中国新通信，2019，21（11）：131.
[3]李淑艳.广播电视信号监测系统在高山发射台站设计和应用分析[J].传播力研究，2019，3（16）：286.
[4]肖振华.广播电视高山发射台远程自动化监控系统设计[J].西部广播电视，2019（09）：245-246.
[5]刘宇琨.广播电视发射高山台站防雷技术[J].西部广播电视，2018（11）：226.
[6]陈马泰.广播电视信号监测系统在高山发射台站设计和应用[J].西部广播电视，2017（11）：187+195.
[7]任彦如.广播电视高山发射台自动化监控系统技术研究[J].有线电视技术，2016（02）：109-111.