正定广播电视台防雷系统的设计应用

【摘要】本文从雷电对正定电视台设施产生危害的四个方面入手，先叙述了直击雷、雷电波侵入、感应过电压和地电位提高等对建筑及其内部设备的损害，然后阐述目前针对这四种雷电危害的电气综合防雷系统的设计──外部防雷和室内防护。

【关键字】防雷系统，直击雷防护，感应雷防护，等电位设计

随着电子技术的不断发展，各种高、精、尖的电子设备不断的推广和普及应用，这些电子设备内部结构的高度集成化，耐过高压、耐过电流的水平极低，抗雷击能力极差，避雷针对这些电子设备保护也无能为力，因而易受雷电电流 的冲击而破坏，正定广播电视台最近2年连续受到雷击危害，我们技术部经过考察论证对正定电视的防雷系统做了整体设计改造。

正定广播电视台位于河北省省会石家庄以北10公里，东临京深高速公路，西临107国道。电视台使用40频道发送节目，发射塔高120米，功率为3kw，有效覆盖半径为50公里，总覆盖人口100万。电视台地理位置在闹市区，地段为市区中心。实测当地土壤为表层土和废墟混杂，土壤电阻率较高，不小于450欧姆.米。

遭雷击主要原因

雷击引起的上万伏的过电压（过电流）及极强的交变电磁场是损坏楼内弱电设备的主要原因，雷电入侵楼内设备的途径有配电线路、信号线路等途径，具体分析如下：

配电线路引入雷电，配电线路（10KV线路残压很高，弱电设备受此高压都会损坏，变压器有一定的隔离和衰减作用，但还有相当大的剩余雷电会传到后续设备。）产生过电压后，该过电压直接传到弱电设备，并将设备损坏。

信号线路雷击隐患分析，雷电在信号线上产生瞬间过压，闪电释放出来的电量时可怕的，虽然一般建筑物可承受的电流上限是200KVA，单闪电可产生高至530KVA的电流，即使建筑物安装了避雷针但没有对信号进行保护，当避雷针引入地产生二次雷击效应是顺避雷针而下的天馈线和 建筑物内导线首当其冲，一旦二次雷击效应以信号方式进入导线时，各种信号设备端口损坏也就在所难免了。

正定广播电视台各建筑物皆为砖混结构，构成了室内电子设备的初级屏蔽，部分衰减雷电电磁场；楼内布线部分通过金属桥架按规范执行，金属桥架接地良好，能够有效防止感应雷的冲击。还有一部分线路没有按规范敷设和接地，有雷击隐患存在。

防雷系统方案设计应用

1、直击雷防护方面，整体考虑，从接闪器、引下线、接地装置、等电位连接等全面来设计，在建筑物外部形成一个初级屏蔽的“法拉第笼”。一个完善的直击雷防护方案应从两个方面来设计：一方面要全面周到，从接闪器、引下线、接地装置、等电位连接等全方位来考虑；另一面要考虑到经济实用，以最小的代价产生最深远的影响、取得最有效的保护效果。

2、感应雷防护方面，坚持“低残压、全保护”的安全防雷理念，并力求“线路和空间两个干净”，同时又突出重点。 避雷带设计；办公大楼楼顶和广告部等建筑顶部无直击雷接闪器，设计在楼顶敷设直径不小于8mm的镀锌圆钢材料的避雷带，并与引下线相连，避雷带的敷设、焊接都符合要规范求，引下线采用35mm2铜质电缆，接地电阻小于4Ω。引下线设计；引下线应避开建筑物的正面，尽量在建筑物的侧面、后面等不经常被人注意到的地方敷设。引下线的间距为18米，均匀对称隐蔽安装。引下线采用35mm2编织铜线，在布设引下线时应按规范要求敷设。为防止接触电压对人员的伤害，在地面上1.7米至地面下0.3米的一段引下线采取橡胶管等保护措施。在每根引下线上于地面1.8米处安装断接卡。接地体设计；正定电视台原有接地8处，经检测原有广告部、有线机房、三楼机房地阻均已超标，设计将这三处接地重新安装高效等离子接地棒。高效等离子接地棒为纯铜结构，内部填充有高效电解离子，具有比普通的角钢接地使用时间长（20年），冲击接地电阻稳定保持在较低值，不易锈蚀腐烂等优点。同时办公楼新增接地点2处，以保证整体大楼的雷电泄放。

3、配电系统防雷设计

供电线路的进入：总配电室有两个电源进线，经过第一级配电盘分至办公楼、广告部、演播大厅等建筑；

在总配电加装一级电源防雷器，各楼层分别加装二级电源防雷器，至设备的配电线路加装三级电源防雷器。由于上述机房和配电间均无地线，所以设计在各个机房进行地线改造，将供电电源加一路地线，这样设备在插到插线板时也就接到了地线。对于重要的机房加装雷击计数器，这样在雷电降临时可以直观的监测雷击次数。

4、电视系统防雷设计

有线播出机房有进入的卫星信号进线，该机房设备曾被雷击，主要原因是设备接地引下线电阻超标，不能达到雷电流安全泄放效果，根据分支器的位置判断，雷击是从该设备进入的，故在设备的输入输出端均加装信号防雷器，以保护该设备和下端连接的设备。同时机房增加等电位带，以保证设备内部不产生电势差。

5、等电位带设计

机房的各种地线间及地线与大楼结构的主钢筋之间，必须进行有效的连接，即全部用电设备处于一个均压等电位状态，当雷电引起地电位高压反击时，整个大楼及机房呈现系统等电位，防雷系统呈现工作状态，保证网络系统的安全。

均压等电位带的实施，在机房的地板下设均压等电位地线带，以40mm×3mm的紫铜带，在各室内分别形成网型（M型）结构的均压等电位带，且作好此带的绝缘支撑，最终以星形（S型）形式与机房的直流逻辑地线接通，另外机房UPS供电系统电源插座及信号地均在最近的距离内与均压等电位带相连，避免因设备间电势差而使设备损坏。

该系统从源头上控制雷害发生的强度和机率，机房接地等电位均压环的安装，是所有设备之间电位均衡，避免了强弱电系统之间电位差而引起的反击，在最大程度上保障各用电设施的正常运行及工作人员的人身安全、设备安全，有利的保证了安全播出。

参考文献：

[1]《建筑物防雷设计规范》，《电子计算机机房设计规范》《建筑物电子信息系统防雷设计规范》

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