高山台站立体防雷探析

高山台站立体防雷探析

袁明仙（四川广播电视台 614 发射传输台）

本文摘自《四川广播电视台2019年度优秀论文集》

四川广播电视台614 发射传输台机房建在海拔3596米会理龙肘山顶孤峰之上，是四川省直属微波台海拔最高的台站，我们在这里工作了29年，所经历的机房设备设施损坏，很多时候都是由雷击引起的。有效防止雷击对设备设施的损害成了我们工作的重中之重，也是确保安全传输、发射、播出任务优质圆满完成的重要条件之一，有效防止雷电对设备设施的损害是我台工程技术人员思考和研究的重要课题之一，立体防雷理念的提出是我们多年防雷经验的总结。

高山台站采用单支接闪器的防雷局限性

避雷针的作用实质上引雷作用，是将雷电引到自己身上来，避免了在它保护范围内其他物体遭受雷击。我们在考虑避雷时，一般都是首选避雷针，单支避雷针一般都是对保护物的一个方向进行有效避雷，就是从接闪器到地面以避雷针为轴的折线圆锥体形的有效保护范围。而对于高山台站来说，这一理论是有局限的。

在以前的教材和所学的知识中避雷针的工作原理是这样的：当雷雨天气时，高层建筑物的上空出现带有电荷的云层的时候，高层建筑物顶部和避雷针都被感应上了大量的电荷，再由于避雷针顶端是尖锐的而且又高，此时避雷针顶端聚集的电荷就最多，整个避雷针就被感应聚集上了大部分的电荷。形象的比喻，此时避雷针就与带云层形成了一个电容器，而避雷针顶端又尖锐，也就是电容器两极板正对面积非常小，电容肯定很小，能容纳的电荷就少。而它又聚集了大部分电荷，因此当云层上带有的电荷较多时，云层与避雷针之间的空气就很容易被击穿，而形成导体，形成通路。避雷针又是接地的，它就能把闪电电荷从保护的物体上方引向自己，并通过这一通道泄入大地，使其不对高层建筑物、设施、设备等构成危害，以保证它们安全。

以往，避雷杆上的接闪器一般采用针长1-2 米，直径不小于20平方毫米的镀锌圆钢或直径不小于25平方毫米的镀锌钢管制成；接地引下线一般采用直径不小于16平方毫米的镀锌圆钢或截面积不小于25平方毫米的镀锌钢管；接地体埋入地下深度不应小于0.6 米，垂直接地体的长度不应小于2.5米，一般采用镀锌圆钢或扁钢，也可采用镀锌钢绞线，其尺寸要求分别是：圆钢直径≥ 8平方毫米；扁钢厚度≥ 4 平方毫米，截面积≥ 48 平方毫米，钢绞线截面积≥25平方毫米。接地体的接地电阻（一般在4欧以下）必须达到要求。我们在维护中发现，有的避雷针已经严重不符合GB标准技术要求。

雷击案例说明，

高山台站防雷需要全方位考虑

避雷针的保护范围计算理论都是建立在避雷针及保护物都是在平面上的理想化状态，即雷击是从避雷针及保护物的上方发生的。高山台站的雷电会从台站的上、下、左、右、前、后六方而来。避雷就要考虑被保护物的上、下、左、右、前、后六方。

（1）1989 年，会理县广播局工程技术人员到龙肘山顶，踏勘选定县广播局电视转播站地址，他们在返回县城途中，沿山脊而下，在半山突遇强雷击，有两人，不幸身亡。证明，雷击在半山也会发生。

（2）站在龙肘山顶，有时会看见山下雨打雷，大地颤抖，真正能感受到雷声和闪电就在脚下。事实证明：雷电会发生在山下。

（3）龙肘山顶铁塔高71米，按资料计算，它的防雷保护半径应该是71 米×15=106.5 米。然而位于铁塔南面60米的县林业局护林防火瞭望站遭受雷击，站内的照明线路全部被雷击成小段小段的。证明，避雷针避雷理论在高山地区它的保护范围没那么大，它能防顶雷，但它防不了侧雷、滚雷。

（4）614 台的监控探头，就在71 米高的铁塔下40米的机房墙外，原来一阵雷后，肯定损坏。不是探头就是串口。40米就在106.5米的保护范围内呢，不一样损坏。证明：避雷针避雷理论在高山地区需要扩展。后来在探头外加装了避雷针和避雷小塔，614台的监控探头才没有因雷击而损坏。

（5）614 台机房的卫星接收天线上的高频头，原来也是每次一阵雷后，肯定全部损坏，必须全部更换，一年下来损失几十个。卫星接收天线的位置也是建在71米高的铁塔四周30-40米的地方。按避雷针避雷理论也是在保护范围内，然而每次都是遭受无情的雷击！严重时还会损坏后面连接的设备。后来，我们在卫星接收天线的四周都加装了避雷针。并将避雷针连接，形成一个立体的四方体，并将卫星接收天线（被保护物）置于由避雷针连接而成的立体四方体之中。现在好几年过去了。我台的高频头和设备没有因雷击而损坏过。

（6）在输电线路的维护中，加装避雷线也是最直接最有效的避雷措施之一，安装避雷线最开始就能够对线路的电流电压实施分流，即便是受到了电击，也能够有效减少流过杆塔的雷电流，避免雷击的伤害。此外，因为避雷线与导线存在联合作用，还能够降低线路绝缘体的电压与感应过电压，进而减少雷害的影响。同时，避雷线能够对导线具有相应的屏蔽作用，为了让这种屏蔽效果更好，让雷电很难击中导线，我们一般使用避雷线对边导线的保护角来完成，通常情况下，保护角控制在10-30度的范围之内。

特别对于海拔高、输电线路又无法绕开的雷击区孤立山峰，对这一特殊地段，传统意义上只考虑了顶部安装避雷线防雷。然而雷击会从上、下、左、右四面而来，故应考虑在输电导线的上、下、左、右四面加装避雷线，用立体避雷的方法，来解决这一特殊地段的避雷问题。

综上所述，针对高山台站的避雷而言，书本上的避雷针避雷理论是不够的。所以，高山台站应将被保护物置于立体的避雷空间内，才能有效地避免被保护物直接遭受雷击，保障设备的安全可靠性。

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