電視轉(zhuǎn)播臺防雷的技術(shù)研究

時間:2022-09-01 10:47:25

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電視轉(zhuǎn)播臺防雷的技術(shù)研究

1高山電視轉(zhuǎn)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(fā)生直接放電行為的雷害,這個過程會發(fā)生基本的電效應(yīng)或熱效應(yīng),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(dá)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(nèi)傳導(dǎo)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(yīng)和機(jī)械效應(yīng)是導(dǎo)致物體損害的重要原因。

1.2感應(yīng)雷

感應(yīng)雷并不會產(chǎn)生直擊雷的作用或效應(yīng),而是在距離放電物體一定距離時依靠電磁和靜電感應(yīng)來發(fā)生先導(dǎo)放電行為,繼而才進(jìn)入主導(dǎo)放電狀態(tài),在和金屬物體的接觸過程中而產(chǎn)生強(qiáng)大電勢差,而發(fā)生這種放電行為的介質(zhì)是傳輸線級電纜,最終損害多數(shù)和電纜連接的元器件。從能量因素來分析感應(yīng)雷要弱于直擊雷,但是發(fā)生率卻遠(yuǎn)超于直擊雷。感應(yīng)雷在作用物體時并不受雷云和地面之間的關(guān)系影響,具有作用范圍大、傳輸介質(zhì)廣的特點,無論是電話線還是電力線,都可能是產(chǎn)生感應(yīng)雷的間接“兇手”,所以從雷害程度上來說感應(yīng)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(chǎn)生電流或電壓的雷電形式,它不同于常見的直擊雷和感應(yīng)雷,而是依靠輸電架空線的感應(yīng)雷來發(fā)生放電行為,本身強(qiáng)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(fā)生倒替感應(yīng),因此產(chǎn)生高電位的沖擊波,雖然和其他雷型本質(zhì)不同,但是造成的危害基本相似,具有無規(guī)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(tǒng)。

1.4地電位反擊

外部防雷系統(tǒng)一旦受到了直擊雷作用就會啟動防雷方案,但是如果未達(dá)到安全距離就會發(fā)生地電位反擊的現(xiàn)象,接地電阻兩端立刻會產(chǎn)生過電壓,此時無論是建筑物或者外部防雷系統(tǒng)、管道都有可能成為引入電壓的設(shè)備,最終造成物體損壞的結(jié)果。科技發(fā)展提升了各項通信或電子設(shè)備的性能,特別是暴露在室外的廣播電視傳輸設(shè)備和發(fā)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(shè)備本身的抗雷擊能力。

2高山電視轉(zhuǎn)播臺防雷的關(guān)鍵技術(shù)

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

2.1室外設(shè)備的防雷技術(shù)

(1)安裝避雷裝置。防雷工作中使用最頻繁且最重要的技術(shù)就是安裝避雷裝置,它要求負(fù)責(zé)高山電視轉(zhuǎn)播臺管理作業(yè)的人員考察場地實際情況和防雷需求,在設(shè)備密集區(qū)域安裝避雷線或避雷針,達(dá)到保護(hù)電纜、信號設(shè)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(qū)域的電纜或設(shè)備要間隔足夠安全的距離,防止出現(xiàn)雷電連鎖感應(yīng)。(2)選用屏蔽電纜。屏蔽電纜具有優(yōu)異的屏蔽電磁波功能,為了更全面的保護(hù)室外信號系統(tǒng)設(shè)備,選擇屏蔽電纜來作為連接材料至關(guān)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(shù)。接地處理是防雷措施里必不可少的環(huán)節(jié),安裝所有高山電視轉(zhuǎn)播外信號系統(tǒng)設(shè)備時都要通過和地面的連接來起到發(fā)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(fā)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(nèi)設(shè)備的防雷技術(shù)

考慮到室內(nèi)的轉(zhuǎn)播設(shè)備都具有弱電性,一般采取過電壓防護(hù)措施,從連接等電位、干擾屏蔽等方面出發(fā)提升防雷技術(shù)水平。(1)高山電視轉(zhuǎn)播臺室內(nèi)設(shè)備一般選擇光纖電纜來作為電路介質(zhì),在保證數(shù)據(jù)傳輸線和終端供電系統(tǒng)高靈敏度的同時也提供了數(shù)據(jù)通信接口電路流的保障,同時提升了測控技術(shù)的安全性。(2)連接等電位。雷擊過程中產(chǎn)生的強(qiáng)大電流和電壓會借助傳輸介質(zhì)到達(dá)地下,產(chǎn)生呈放射狀態(tài)的電位,且加大發(fā)生高壓電位反擊的概率,從物理角度來分析,這種現(xiàn)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(hù)所有金屬通道、信號線或接電線。設(shè)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(guān)系,檢查不同電位之間的均衡性,在發(fā)生雷電襲擊時能快速、有效的平衡電位差,保護(hù)雷電區(qū)域的信號設(shè)備。(3)屏蔽干擾。感應(yīng)雷會對信號設(shè)備發(fā)出一系列干擾,導(dǎo)致信號系統(tǒng)產(chǎn)生浪涌電壓現(xiàn)象,使用屏蔽干擾技術(shù)的目的是為了避免干擾對設(shè)備造成的不良影響。電流保護(hù)裝置能科學(xué)的保護(hù)高山電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)設(shè)備,通常采取串聯(lián)連接形式,快速抑制過電流和過電壓的負(fù)面作用。(4)設(shè)置電壓保護(hù)器。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),弱電設(shè)備電源線路受雷電侵害的概率極大,而避免設(shè)備損害的辦法就是阻斷雷電入侵路線,通過安裝電壓保護(hù)裝置來降低浪涌電壓的直接作用,特別是以電子核心機(jī)柜為代表電源入口,做好電壓保護(hù)工作至關(guān)重要,進(jìn)一步建立微電子設(shè)備的安全屏障。(5)設(shè)置高壓避雷裝置。高壓避雷裝置的作用在于維護(hù)高壓信號輸電線系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,室內(nèi)管理作業(yè)人員應(yīng)考察清楚所有和高壓電力信號設(shè)備相關(guān)的線路范圍,保證每個線路都有高壓避雷裝置的保護(hù)。

3發(fā)射天線和建筑物的防雷技術(shù)

鐵塔天線是高山電視轉(zhuǎn)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(dān)著避雷的責(zé)任,又存在著“引雷”的隱患。我國出臺的《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》就對天線塔防雷設(shè)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(shè)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(fā)揮AR避雷針的防二次雷擊作用。對天塔避雷針的保護(hù)范圍并未僅僅框定在安全區(qū)域內(nèi),要超出安全范圍一定距離,因為一旦出現(xiàn)某些建筑物超出保護(hù)范圍且?guī)Ю自茖拥途嚯x情況時,天線避雷針的防雷效能會降低。為了更全面的保護(hù)發(fā)射天線,利用多點設(shè)置避雷針和消雷器結(jié)合的優(yōu)勢來降低雷擊風(fēng)險,通常情況下將呈閉合狀態(tài)的均壓網(wǎng)、避雷帶安裝在建筑房角或圍墻內(nèi)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(fā)揮終端桿避雷器和高壓側(cè)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(dāng)出現(xiàn)感應(yīng)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(guān)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(shè)計供電設(shè)備模塊有利于降低感應(yīng)殘電壓。

4結(jié)語

現(xiàn)代科技水平的提高加快了通信技術(shù)、電子技術(shù)的更新和發(fā)展速度,高山電視轉(zhuǎn)播臺肩負(fù)著信息傳播和電視轉(zhuǎn)播的任務(wù),對系統(tǒng)設(shè)備的電子化和信息化要求極高,高科技設(shè)備的應(yīng)用雖然提高了信息傳播的速度和質(zhì)量,卻帶來了設(shè)備遭受雷擊的風(fēng)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(zāi)害對高山電視轉(zhuǎn)播臺帶來的危險,對雷電類型進(jìn)行總結(jié)分析,研究高山電視轉(zhuǎn)播臺防雷的關(guān)鍵技術(shù)至關(guān)重要,從室內(nèi)和室外設(shè)備、發(fā)射天線和建筑物等防雷技術(shù)出發(fā),通過全面、詳細(xì)的考察地形和設(shè)備性能來確定防雷方案,提高高山電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)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