综合防雷系统的解决方案与实施

【摘 要】我台进行了综合防雷系统的解决方案与实施后，全方位地将各个源头的雷电进行了阻击，将雷电有效地隔离于各种设备和设施之外，使这些设备和设施得到了多重的防雷保护，为确保安全优质播出、避免设备和设施的损坏、降低停播率和减轻维护人员的劳动强度和工作压力等等，都起到了巨大的作用。

【关键词】雷电；防雷；引雷；电涌保护器；屏蔽保护；等电位

0 概述

我台是贵州省广播电影电视局直属发射台，其地处贵州高原的六盘水市，海拔高度1750米，肩负着中央一套广播和贵州一套广播的播出覆盖任务。

由于我台特殊的地理位置，每年入春以后，频繁的雷电都会对我台的播出系统、环境监测系统和信号接收系统等造成不同程度的损坏，给我台造成了极大的经济损失，并给我台的技术维护任务工作带来了极大的工作压力。

怎样解决我台有效的防雷电问题，长期以来一直是我们头疼的难题。怎样对设备和设施进行有效地防雷保护？怎样选择对应的防雷产品？怎样制定安全、经济、有效的系统防雷解决方案？防雷保护问题日益成为我台迫切需要解决的课题。

1 提高防雷保护意识

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、微波收发等电子设备系统都会造成极大的损害。

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。尤其地处高山，且为雷区的我台，防雷保护问题成为我台的难点。为此，必须增强防雷意识，把防雷保护工作作为一项系统工程，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“高质量、不间断、既经济、又安全”的维护总纲领的重要组成部分。因此，我们不妨先对雷电知识作一些了解，以便在综合防雷系统的解决方案与实施中有必要的正确认识。

2 雷击的形式

随着现代科学技术的进步，人类对雷电引起自然灾害的不断研究，建立了现代雷电理论机理和现代综合防雷系统工程理论，现代防雷工程技术，主要包括防直击雷、防雷感应雷、防雷电波引入和防雷电脉冲。

2.1 防直击雷

直击雷是雷电对建筑物、建筑构件的直接放电，产生强大的雷电流，一般为几十千安到几百千安，产生强烈的破坏作用。在发射台场地内，有铁塔、机房建筑以及各类传输线缆、金属管道、金属构件等，都有可能接受雷云放电。特别是各类传输线缆（如高压电力线、通信线缆）、金属管道，还可能将远端的直击雷引入到发射台内部。

2.2 防感应雷

由雷电引起的静电感应和电磁感应统称感应雷，又叫二次雷。一般来说，感应雷没有直击雷那么猛烈，但它发生几率比直击雷高得多，它可通过电力线、电话线等金属导体传输到远方，使雷害范围扩大。因此必须认真采取防雷技术措施，将发射台场地内的外露金属构件，包括金属屋顶、金属管道、线缆的外屏、金属套等给以良好的接地处理，在各线缆的引入处加装各类防雷器件。

2.3 防雷电波引入和防雷电脉冲

防雷电波引入和防雷电脉冲，实质上是防高电压引入。高电压引入的高电压源有三种：一是直击雷击中金属导线（如电力传输线、通信线等），让高压雷电以波的形式传输到建筑物和室内外的用电设备；二是来自感应雷的高电压脉冲，以波的形式沿着导线传播引入建筑物和室内外的用电设备；第三是直击雷在发射机房的附近入地，当其通过地网入地时，它将通过地网的地线以波的形式引入建筑和室内外的用电设备。

3 综合防雷系统方案

对雷电知识的基本内容进行了充分的了解后，我们认真的研究了我台原有的防雷设施以及存在的问题，制定了我台综合防雷系统的解决方案并进行了实施。

3.1 供电电源三级防雷设施方案

供电电源三级防雷设施方案是把防感应雷、防雷电波引入、防雷电脉冲引入的重点放在高压变压器低压输出端至发射机房每一个用电设备前，每个步骤都严格地按照国家有关技术标准，选用德国DEHN公司出品的电涌保护器，安装了三级防雷保护设施。

电涌保护器是通过抑制瞬态过电压以及旁路浪涌电流来保护设备的保护装置，它能在最短的时间（纳秒级）内将保护的线路接入等电位系统中，同时把电路上因雷击而产生的大量脉冲能量泄放到大地，从而保护了电路上的设备。根据防护强度的不同，它可分为避雷器和过压保护器。避雷器是对直击雷或由邻近雷引起的过电压做出保护；过压保护器则是对非直击雷、开关动作或静态引起的过电压做出保护。

（1）在总配电室高压变压器低压输出端至低压配电柜的输入端，选用DPM 255高能量电涌保护器一套，每套四只，即在三条相线和一条零线上分别对地并接一个，其连接线均为BV（1×35）铜芯塑料线，上下线连接时越短越好，电涌保护器经PE线与配电室室外专用地网连接，这是该系统第一级避雷保护设施。第一级避雷保护设施将有效地抑制直击雷或由邻近雷产生的高压雷电波沿着低压电力线路进入发射机房造成设备的损坏，保护了发射机房和设备安全。其防雷配置原理图如图一所示：

变压器低压侧防雷配置原理图

（2）在总配电室柴油发电机组输出端上，选用DGT 385电涌保护器一套，每套四只，即在三条相线和一条零线上分别对地并接一个电涌保护器DGT 385。其电涌保护器的接线，均为BV（1×35）铜芯塑料线，上下线连接时越短越好，电涌保护器经PE线与配电室室外专用地网连接，这是该系统的第二级避雷保护设施，第二级避雷保护设施将有效地抑制由于感应雷产生的高压过电压涌浪，达到保护柴油发电机组等设备的目的。其防雷配置原理图如图2所示：

柴油发电机组输出端防雷配置原理图

（3）在发射机房稳压电源的输入端，选用DGT 385电涌保护器一套，每套四只，即在三条相线和一条零线上分别对地并接一个电涌保护器DGT 385，因总配电室至发射机房配电屏是通过三相传输电缆供电，所以配有三套电涌保护器DGT 385，每套四只，其电涌保护器的接线，均为BV（1×35）铜芯塑料线，上下线连接时越短越好，电涌保护器经PE线与发射机房地网连接，这也是该系统的第二级避雷保护设施。第二级避雷保护设施将有效地抑制由于感应雷产生的高压过电压涌浪，达到保护设备的目的。

（4）另外在发射机房内重要设备的输入端，均安装有DR 230FML电涌保护器一套，每套四只，即在三条相线和一条零线上分别对地并接一个电涌保护器DR 230FML，其电涌保护器的接线，均为BV（1×35）铜芯塑料线，上下线连接时越短越好，防雷保护器经PE线与发射机房地网连接，这是第三级避雷保护设施。第三级避雷保护设施也将有效地抑制由于感应雷产生的高压过电压涌浪，达到保护设备的目的。其防雷配置原理图如图3所示：

机房设备前端防雷配置原理图3.2 弱电设备的保护方案

我台的弱电设备主要包括：环境监测系统和卫星信号接收系统，而这两个系统的摄像头和高频头以及工作于室外的这些设备的电源和信号传输线等，它们很容易受到雷电的袭击，并将雷电引入到发射机房和相关的设备使它们造成损坏。因此，我们将这些工作于室外的摄像头、高频头以及其电源和信号传输线进行了防雷保护处理。首先，加工铝罩将高频头放入其中进行屏蔽，并接入等电位系统中；第二，用金属管将其电源线和信号传输线进行屏蔽，并将其屏蔽层、摄像头的外壳与卫星接收天线共同接入等电位系统中；第三，将摄像头和高频头的信号传输线的两头分别安装了信号避雷器，一是防止感应雷使摄像头和高频头损坏，二是防止雷电由摄像头和高频头通过信号传输线进入发射机房，造成设备损坏。第四，在两个系统的供电电源上安装了一个具有隔离净化和防雷功能的UPS不间断电源，确保了这两个系统的稳定运行。经过以上的防雷技术保护措施后，有效地防止了直击雷、感应雷、雷电波和雷电脉冲对它们的损坏。

3.3 引雷保护措施方案

在防直击雷方面，我们在离发射机房约60米处的三座25米高的避雷塔的顶端，分别安装了三根法国杜尔-梅森Satelit+ESE6000型避雷针，这三根避雷针组成等边三角形，它能主动地将各个方向可能进入我台范围的雷电提前引入到避雷针进行泄放，有效地防止了直击雷对发射机房和设备的危害。

该避雷针能产生一个比普通避雷针更快的上行先导，发出的上行先导提前行至远离避雷针数十米甚至上百米处与来自雷云的下行先导接闪，因而，杜尔-梅森避雷针一是具有提前放电的功能，从而扩大了避雷针的保护范围，其保护半径是普通避雷针的5倍；二是与下行先导会合的第一个上行先导决定了闪电电击的地点，不但能有效地保护工作人员的人身安全，而且对设备的安全也起到了较好的保护作用。

3.4 生活用电的防雷保护措施

我们在职工宿舍、食堂等设施的配电箱内，都安装有DGT 385电涌保护器一套，每套四只，即在三条相线和一条零线上分别对地并接一个电涌保护器DGT 385，这是其一，其二，在每台家用电器前，还安装有澳美高HL-20K等电位避雷器。以上保护措施将有效地抑制由于感应雷产生的高压过电压涌浪，达到子保护家用电器的目的。

3.5 建设了一个完整的等电位共用地网方案

接地系统是防雷的重要组成部份，无论是直击雷还是感应雷，它们产生的强大电流都必须通过接闪器、引下线和接地系统引入大地，快速地泄散。

过去我台使用多个独立的接地网，如建筑地网、机房地网、铁塔地网、电源地网等等，这样将形成一个很大的隐患，就是各地网之间由于雷电流引入途经不同，泄放雷电流的能力不同，往往在地网间形成高电位差，从而通过地网引入发射机房使设备造成损坏。现代防雷技术和国际国内标准严格地要求一个系统必须是一个联合接地等电位地网，从而消除了由地网间的电位差造成的设备损坏。

为此，我们首先对避雷塔地网、铁塔地网和电源地网进行了加固，在这些地网中添加了高山专用的XJ2-3型降阻剂，在接地电阻较大的地方，还增加了LEO-D5000离子接地极，使以上地网的接地电阻均小于0.6欧。

其二，在配电室和发射机房新建了两个环形地网，环形地网由水平接地体与垂直接地体焊接组合而成。降阻剂采用了高山专用的XJ2-3型，使系统等电位地网的接地电阻均小于0.6欧。

其三，系统将环形地网、建筑地网、配电室与发射机房室内地网、铁塔地网、避雷塔地网和原地网连成等电位地网，所有接地体连接均为熔焊接。等电位地网的总接地电阻均小于0.6欧姆，完全符合广播电视台站地网接地要求。

4 结束语

我台进行了综合防雷系统的解决方案与实施后，全方位地将各个源头的雷电进行了阻击，将雷电隔离于各种设备和设施之外，使这些设备和设施得到了多重的防雷保护，实践证明是非常有效的，它不但能有效地保护了工作人员的人身安全，而且对环境监测系统、卫星信号接收系统和发射机房设备的安全都起到了非常有效地保护作用，为确保安全优质播出、避免设备和设施的损坏、降低停播率和减轻维护人员的劳动强度和工作压力等等，都起到了巨大的作用。

[责任编辑：曹明明]