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【摘 要】 广播电视发射台的防雷，是保障广播电视台节目播出及财产安全的重要技术手段，是广播电视台建设、运行及管理工作的重要组成部分。雷击问题是一个不可回避的客观事实，它对广播电视设施设备特别是发射以及接收等都有较大危害。随着广播电视技术的发展，广播电视节目发射设备的更新步伐也在不断加快，由传统电子管元器件发展成为集成电路、大规模集成电路以及全固态电路等。新技术、新设备的应用对广播电视发射台的防雷与接地技术提出更高要求。本文在总结广播电视发射台雷电危害方式的基础上，重点探讨分析广播电视发射台不同雷电危害的防护措施，以期对广播电视发射台雷电危害问题的解决有所启示。
【关键词】 广播电视；发射台；防雷；雷电危害；接地
一、广播电视发射台雷电危害方式
1.雷电直击危害，是指雷电直接击中地面上的广播电视发射设施、设备或者是相应电力装置，导致直接放电过程中产生电效应、电动力效应或者热效应，造成设备烧毁或电路故障等危害。雷电直击危害的最大特点是释放能量大，放电时间短。击中短时间放电电流可以高达几千安、电压甚至高达数百万伏。据统计广播电视发射台发生雷电直击概率约为10%，雷电直击危害的影响范围较小，但破坏性较大。
雷电流热效应的破坏作用：由于雷电流很大，通过的时间又短，被雷击的物体瞬间将产生大量的热量，又来不及散发，以致物体内部的水分快速变成蒸汽，并迅速膨胀，产生巨大的爆炸力，造成破坏；当雷电流通过金属体时，如果金属体的截面积不够大时，甚至可使其熔化。特别是那些引流导体的不良接触处，接触电阻值比较大，产生大量的热量，可能导致金属熔化，这一点在地网施工时必须予以足够重视。
雷电流电动力效应的破坏作用：在载电流的导体周围空间存在磁场，在磁场里的载流导体受到电磁力的作用。当两条导线流过同方向的电流时，这两条导线受到的力有迫使这两条导线靠拢的趋势。因此雷击的时候，由于电动力的作用也有可能使导线被折断。同样在同一条导线或金属构件的弯曲部分有电流通过的时候，当电动力足够大的时候也会使构件受到破坏。
2.雷电感应危害，主要包括两個方面，一方面是由于雷雨云层的静电感应影响，与地面雷电区域内的物体发生感应，产生不易泄放的高电压，造成对地面物体的危害，主要针对广播电视发射架等设施，为了防止静电感应高电压发生，应将建筑物的金属屋顶、建筑物内的大型金属物品等给以良好的接地处理，以便感应电荷能迅速地流向大地；另一方面是在云层发生雷击放电时，产生的极大的雷电流脉冲，与地面较近的物体上感应出高电压或者较大电流，对设备造成危害。在高压架空线路上雷电感应电压可达到300～400kV；在低压架空线路上雷电感应电压可达100kV；一般信号线路上的雷电感应电压可达40～60kV，无论那一种都足以将广播电台发射台相关设备烧毁或者击穿。雷电感应虽然没有雷电直击造成的危害大，但雷电感应危害发生的概率要远远高于雷电直击。通常把雷电的静电感应和雷电的电磁感应称为感应雷或二次雷，特别要注意，避雷针、避雷带、避雷网是不能防止感应雷的，防止感应雷的办法只有把大型金属物良好接地。
3.雷电波侵入危害，由于雷电较容易对广播电视发射台周边架空线路或者金属管道发生作用，可能导致雷电波沿着架设的线路或者金属管线侵入到广播电视发射台内部，造成对发射设备、线路的损害。在所有雷电危害事故中，由雷电波侵入引发的事故比例较大。由直击雷或感应雷产生的高电位可直接从输电线、电话线、无线电天线的引入线引入建筑物内，发生闪击而造成的电击事故。这种事故的发生率很高，而且往往事故又严重。
二、广播电视发射台防雷措施探析
1.雷电直击危害的防护
（1）接闪器。我们通常所说的避雷针及其变形产品如避雷带、避雷网等，都可以统称为接闪器。对于广播电视发射台的发射铁塔来说，本身就是良好的接闪器，但需要在发射铁塔附近的广播电视发射台机房等建筑物顶部安装避雷带，并准确校验铁塔及避雷带的防雷保护范围。如果广播电视发射台机房不要铁塔附近可以优先考虑采用避雷网作为机房等建筑物的接闪器。避雷网的网格尺寸一般不超过10米×10米。
采用提前放电避雷针可使防雷效果得到较大的提高，下图表达了提前放电式避雷针的保护范围大大超过普通富兰克林避雷针。
（2）引下线。引下线的作用是将击中接闪器产生的电流安全导入大地。一般情况下，引下线不得少于两根，并且要沿建筑物周围呈对称方式布置，目的是均衡抵消下泄电流产生的强磁场，对于两根引下线间距的设置不要超过18米。在引下线长度不够的情况下，需要接长的必须采用焊接方式，要求要采用10厘米的圆钢或者相同面积的扁钢作为引下线。如果建筑物为框架结构，可直接采用建筑物内的钢筋作为防雷引下线。使用多根引下线的好处是可以提高防雷装置的可靠性、降低每根引下线的沿线压降，减少侧击危险的发生，可以均衡地电位使雷电流均匀入地。
三、建议采用防护方法
1.大保护角防闪电闪击保护装置
在发射铁塔上设置一个大保护角防闪电闪击保护装置，具体设置如图片所示。大保护角防直击雷装置的优点：大保护角防直击雷装置将闪电对地面的闪击次数大幅度减少，也就大大减少了从电源线、信号线、天线上的闪电感应。
（1）大保护角防闪电闪击保护装置主要特点：
1）它是以防雷电闪击作为主导思想的技术，实现防止在保护区内形成闪电“闪击”，杜绝或减少在保护区内直击雷的产生为目的，以此提高对雷电的防护能力。传统的接闪杆（以前称：避雷针）是一种引雷入地的装置，接闪杆的普及应用，大大的减少了雷电对人、畜、物的伤害和破坏。
但是接闪杆在200多年的应用中显露出它的一些局限性。比如：接闪入地的过程中产生强大的电磁场也引来了更多的闪电感应。特别是微电子设备相对集中的地方，闪电感应对设备的安全构成极大的威胁。 2）接闪杆的保护范围是不肯定的，常常可能绕过接闪杆发生绕击。
3）接闪杆频繁的引雷入地还会产生地电位反击、跨步电压等问题。新型大保护角防直击雷装置，是将其被感应电荷及时地散布到空气中，它以25ns左右的速度可控的反复不断的中和雷电的梯级下行先导，使得被保护区内的电荷和电场强度低于保护区外，在保护区域内雷云电场达不到击穿空气的数值，这就改变了雷电的主放电渠道，有效防止在保护区域内产生的“闪击”，在保护区内不落直击雷，从而使被保护物免遭直接雷击和闪电感应。若雷云电荷未能完全中和，剩余电荷，由大保护角防直击雷装置接闪，但入地电流大大减小。大保护角防直击雷装置的最大中和能力和接闪能力可达200kA和65kA。
（2）大保护角防闪电闪击保护装置工作原理简述：
随着雷电先导接近金属大气电极，由于电场静电感应作用，在金属大气电极和大电流泄放装置上下部聚集符号相反的电荷。因此，大保护角防直击雷装置既有很强的中和雷电下行先导的作用又可以有接闪放电的能力。
（3）大保护角防直击雷装置的优点：
1）大保护角防直击雷装置将闪电对地面的闪击次数大幅度减少，也就大大减少了从电源线、信号线、天线上的闪电感应。
2）该装置采用了用地电荷中和雷电下行先导的原理，由于雷云下行先导的分布不是“密集”分布，下行先导被中和以后不大可能就近出现新的下行先导，故其保护角较传统接闪杆大得多，达到45°到65°。减少直接雷击，是人类多年的梦想，大保护角防直击雷装置迈出了一大步。
2.设备电源的防护措施
广播电视发射台设备电源的防雷有两条：一是主要电力电缆应有要金属屏蔽层，并埋入地下。二是在电源上逐级加装电源避雷器；即在变压器的高端加装高压避雷器，在低端加装低压避雷器，在交流配电屏和直流配电屏上分别加装交、直流避雷器，实现三级以上防护。
四、实施防雷措施中注意的问题
1.台站在铺设地网时应把避雷针接地、建筑物接地、铁塔接地、电源接地、机房与设备保护接地统一連接起来，达到等电位连接。采用这种共地模式最重要的是千方百计减小不同接地点的电位差，这要求接地系统的接地体和地线截面要足够大。实践证明，在雷击电流通过“地”向大地呈半球形散开，离接地体20m以外地方，电位已近于零。
2.要想达到良好的防雷效果，接地质量十分重要，各种接地线与地网必须保证可靠电气连接，焊接点要进行防锈处理。在岩石多的高山台接地点可填加盐、木炭、铁屑等，也可使用GDSZ系列高效降阻剂、DDT系列导电混凝土等新材料，达到降低接地电阻的目的。要做好地网维护工作，定期测试各点接地电阻，保证接地电阻达到设计要求。
3.要定期调整防雷元件放电间隙，检查各类保安器件、避雷器接触点是否良好，是否失效等。
结语
广播电视发射台建筑物及相关设施的结构可能各不相同，但防雷思想是一致的，就是尽力实现等电位。目前采用最多的方法就是分流、屏蔽、钳位和接地等，是经过实践证明的、行之有效的广播电视发射台防雷方法，但并不就是说采用了上述方法就可以万无一失，还须在防雷工作的实践中不断地研究新问题、解决新问题，确保广播电视节目的正常播出。
参考文献：
[1]刘宏杰，高山广播电视台站的防雷[J].广播与电视技术，2010（10）
[2]冯建元、冯全福，高山发射台防雷研究与实践[J].电视技术，2011（14）
[3]胡占平，高山广播电视台站的防雷[J].卫星电视与宽带多媒体，2009.（15）
[4]吴薜红、濮天伟、廖德利，防雷与接地技术，化学工业出版社，2008.
【关键词】 广播电视；发射台；防雷；雷电危害；接地
一、广播电视发射台雷电危害方式
1.雷电直击危害，是指雷电直接击中地面上的广播电视发射设施、设备或者是相应电力装置，导致直接放电过程中产生电效应、电动力效应或者热效应，造成设备烧毁或电路故障等危害。雷电直击危害的最大特点是释放能量大，放电时间短。击中短时间放电电流可以高达几千安、电压甚至高达数百万伏。据统计广播电视发射台发生雷电直击概率约为10%，雷电直击危害的影响范围较小，但破坏性较大。
雷电流热效应的破坏作用：由于雷电流很大，通过的时间又短，被雷击的物体瞬间将产生大量的热量，又来不及散发，以致物体内部的水分快速变成蒸汽，并迅速膨胀，产生巨大的爆炸力，造成破坏；当雷电流通过金属体时，如果金属体的截面积不够大时，甚至可使其熔化。特别是那些引流导体的不良接触处，接触电阻值比较大，产生大量的热量，可能导致金属熔化，这一点在地网施工时必须予以足够重视。
雷电流电动力效应的破坏作用：在载电流的导体周围空间存在磁场，在磁场里的载流导体受到电磁力的作用。当两条导线流过同方向的电流时，这两条导线受到的力有迫使这两条导线靠拢的趋势。因此雷击的时候，由于电动力的作用也有可能使导线被折断。同样在同一条导线或金属构件的弯曲部分有电流通过的时候，当电动力足够大的时候也会使构件受到破坏。
2.雷电感应危害，主要包括两個方面，一方面是由于雷雨云层的静电感应影响，与地面雷电区域内的物体发生感应，产生不易泄放的高电压，造成对地面物体的危害，主要针对广播电视发射架等设施，为了防止静电感应高电压发生，应将建筑物的金属屋顶、建筑物内的大型金属物品等给以良好的接地处理，以便感应电荷能迅速地流向大地；另一方面是在云层发生雷击放电时，产生的极大的雷电流脉冲，与地面较近的物体上感应出高电压或者较大电流，对设备造成危害。在高压架空线路上雷电感应电压可达到300～400kV；在低压架空线路上雷电感应电压可达100kV；一般信号线路上的雷电感应电压可达40～60kV，无论那一种都足以将广播电台发射台相关设备烧毁或者击穿。雷电感应虽然没有雷电直击造成的危害大，但雷电感应危害发生的概率要远远高于雷电直击。通常把雷电的静电感应和雷电的电磁感应称为感应雷或二次雷，特别要注意，避雷针、避雷带、避雷网是不能防止感应雷的，防止感应雷的办法只有把大型金属物良好接地。
3.雷电波侵入危害，由于雷电较容易对广播电视发射台周边架空线路或者金属管道发生作用，可能导致雷电波沿着架设的线路或者金属管线侵入到广播电视发射台内部，造成对发射设备、线路的损害。在所有雷电危害事故中，由雷电波侵入引发的事故比例较大。由直击雷或感应雷产生的高电位可直接从输电线、电话线、无线电天线的引入线引入建筑物内，发生闪击而造成的电击事故。这种事故的发生率很高，而且往往事故又严重。
二、广播电视发射台防雷措施探析
1.雷电直击危害的防护
（1）接闪器。我们通常所说的避雷针及其变形产品如避雷带、避雷网等，都可以统称为接闪器。对于广播电视发射台的发射铁塔来说，本身就是良好的接闪器，但需要在发射铁塔附近的广播电视发射台机房等建筑物顶部安装避雷带，并准确校验铁塔及避雷带的防雷保护范围。如果广播电视发射台机房不要铁塔附近可以优先考虑采用避雷网作为机房等建筑物的接闪器。避雷网的网格尺寸一般不超过10米×10米。
采用提前放电避雷针可使防雷效果得到较大的提高，下图表达了提前放电式避雷针的保护范围大大超过普通富兰克林避雷针。
（2）引下线。引下线的作用是将击中接闪器产生的电流安全导入大地。一般情况下，引下线不得少于两根，并且要沿建筑物周围呈对称方式布置，目的是均衡抵消下泄电流产生的强磁场，对于两根引下线间距的设置不要超过18米。在引下线长度不够的情况下，需要接长的必须采用焊接方式，要求要采用10厘米的圆钢或者相同面积的扁钢作为引下线。如果建筑物为框架结构，可直接采用建筑物内的钢筋作为防雷引下线。使用多根引下线的好处是可以提高防雷装置的可靠性、降低每根引下线的沿线压降，减少侧击危险的发生，可以均衡地电位使雷电流均匀入地。
三、建议采用防护方法
1.大保护角防闪电闪击保护装置
在发射铁塔上设置一个大保护角防闪电闪击保护装置，具体设置如图片所示。大保护角防直击雷装置的优点：大保护角防直击雷装置将闪电对地面的闪击次数大幅度减少，也就大大减少了从电源线、信号线、天线上的闪电感应。
（1）大保护角防闪电闪击保护装置主要特点：
1）它是以防雷电闪击作为主导思想的技术，实现防止在保护区内形成闪电“闪击”，杜绝或减少在保护区内直击雷的产生为目的，以此提高对雷电的防护能力。传统的接闪杆（以前称：避雷针）是一种引雷入地的装置，接闪杆的普及应用，大大的减少了雷电对人、畜、物的伤害和破坏。
但是接闪杆在200多年的应用中显露出它的一些局限性。比如：接闪入地的过程中产生强大的电磁场也引来了更多的闪电感应。特别是微电子设备相对集中的地方，闪电感应对设备的安全构成极大的威胁。 2）接闪杆的保护范围是不肯定的，常常可能绕过接闪杆发生绕击。
3）接闪杆频繁的引雷入地还会产生地电位反击、跨步电压等问题。新型大保护角防直击雷装置，是将其被感应电荷及时地散布到空气中，它以25ns左右的速度可控的反复不断的中和雷电的梯级下行先导，使得被保护区内的电荷和电场强度低于保护区外，在保护区域内雷云电场达不到击穿空气的数值，这就改变了雷电的主放电渠道，有效防止在保护区域内产生的“闪击”，在保护区内不落直击雷，从而使被保护物免遭直接雷击和闪电感应。若雷云电荷未能完全中和，剩余电荷，由大保护角防直击雷装置接闪，但入地电流大大减小。大保护角防直击雷装置的最大中和能力和接闪能力可达200kA和65kA。
（2）大保护角防闪电闪击保护装置工作原理简述：
随着雷电先导接近金属大气电极，由于电场静电感应作用，在金属大气电极和大电流泄放装置上下部聚集符号相反的电荷。因此，大保护角防直击雷装置既有很强的中和雷电下行先导的作用又可以有接闪放电的能力。
（3）大保护角防直击雷装置的优点：
1）大保护角防直击雷装置将闪电对地面的闪击次数大幅度减少，也就大大减少了从电源线、信号线、天线上的闪电感应。
2）该装置采用了用地电荷中和雷电下行先导的原理，由于雷云下行先导的分布不是“密集”分布，下行先导被中和以后不大可能就近出现新的下行先导，故其保护角较传统接闪杆大得多，达到45°到65°。减少直接雷击，是人类多年的梦想，大保护角防直击雷装置迈出了一大步。
2.设备电源的防护措施
广播电视发射台设备电源的防雷有两条：一是主要电力电缆应有要金属屏蔽层，并埋入地下。二是在电源上逐级加装电源避雷器；即在变压器的高端加装高压避雷器，在低端加装低压避雷器，在交流配电屏和直流配电屏上分别加装交、直流避雷器，实现三级以上防护。
四、实施防雷措施中注意的问题
1.台站在铺设地网时应把避雷针接地、建筑物接地、铁塔接地、电源接地、机房与设备保护接地统一連接起来，达到等电位连接。采用这种共地模式最重要的是千方百计减小不同接地点的电位差，这要求接地系统的接地体和地线截面要足够大。实践证明，在雷击电流通过“地”向大地呈半球形散开，离接地体20m以外地方，电位已近于零。
2.要想达到良好的防雷效果，接地质量十分重要，各种接地线与地网必须保证可靠电气连接，焊接点要进行防锈处理。在岩石多的高山台接地点可填加盐、木炭、铁屑等，也可使用GDSZ系列高效降阻剂、DDT系列导电混凝土等新材料，达到降低接地电阻的目的。要做好地网维护工作，定期测试各点接地电阻，保证接地电阻达到设计要求。
3.要定期调整防雷元件放电间隙，检查各类保安器件、避雷器接触点是否良好，是否失效等。
结语
广播电视发射台建筑物及相关设施的结构可能各不相同，但防雷思想是一致的，就是尽力实现等电位。目前采用最多的方法就是分流、屏蔽、钳位和接地等，是经过实践证明的、行之有效的广播电视发射台防雷方法，但并不就是说采用了上述方法就可以万无一失，还须在防雷工作的实践中不断地研究新问题、解决新问题，确保广播电视节目的正常播出。
参考文献：
[1]刘宏杰，高山广播电视台站的防雷[J].广播与电视技术，2010（10）
[2]冯建元、冯全福，高山发射台防雷研究与实践[J].电视技术，2011（14）
[3]胡占平，高山广播电视台站的防雷[J].卫星电视与宽带多媒体，2009.（15）
[4]吴薜红、濮天伟、廖德利，防雷与接地技术，化学工业出版社，2008.