山西省廣播電視局 劉雁峰

廣播電視臺為了提升用戶的信號接收質(zhì)量，擴大信號傳輸范圍，通常情況下會將廣播電視信號發(fā)射臺建設(shè)在海拔較高的高山之上。通常這些區(qū)域受到自身地理環(huán)境的影響，會頻發(fā)發(fā)生雷電活動。這樣高頻率的雷電活動會增加廣播電視信號發(fā)射臺遭受雷擊的概率。為了穩(wěn)定電視信號傳輸，貼合當前發(fā)射臺操作系統(tǒng)的智能化升級發(fā)展的現(xiàn)狀，為了有效保護發(fā)射臺的精密集成電子元件，需要提升廣播電視高山發(fā)射臺防雷技術(shù)的效果。本文將分析提升廣播電視高山發(fā)射臺防雷技術(shù)和需要建設(shè)的配套設(shè)備。

我國的廣播電視高山發(fā)射臺的建設(shè)進程時間跨度長，存在一定數(shù)量的高山發(fā)射臺的防雷裝置年久失修，基礎(chǔ)設(shè)施落后老化破舊嚴重。這樣的防雷設(shè)備顯然無法滿足現(xiàn)代的防雷措施要求，嚴重時甚至還會對工作人員的身體健康造成威脅。從這樣的現(xiàn)實條件出發(fā)可以發(fā)現(xiàn)，廣播電視高山發(fā)射臺防雷技術(shù)升級除了對技術(shù)本身要進行升級之外還需要對配套設(shè)施進行翻新重建。

1 雷擊對于高山發(fā)射臺的危害

能夠?qū)Ω呱桨l(fā)射臺產(chǎn)生雷擊影響的主要有三種直擊雷和雷電感應(yīng)以及雷電波侵入，要了解這三種雷擊的特性才能夠提出具體的解決方案。高臺發(fā)射站的工作特征是24h不間斷運行，電源線除了雷擊災(zāi)害之外還會受到供電部門功率因數(shù)補償和大功率感性負載等因素的影響。電容的錯誤操作，甚至切換都會造成線路過電壓，對電子設(shè)備造成重大的影響破壞。這種現(xiàn)象通常被成為內(nèi)雷，這樣的內(nèi)雷同外部雷擊一起會對需要不停歇運行的機器造成危害。經(jīng)過不完全統(tǒng)計高山發(fā)射臺通常會在每日遭受42次電源過電壓，為了做好防雷防浪涌的預(yù)防措施，我國提出了標準的防雷規(guī)章《GB50057-94》。拿開關(guān)開閉瞬間而言，是在開關(guān)閉合的一瞬產(chǎn)生干擾信號。當開關(guān)順利閉合之后，電路閉合形成的電壓或者電流會出現(xiàn)和空氣中的電磁場相連接的可能，一旦相連會形成干擾源。高山發(fā)射臺中電壓放大器中產(chǎn)生的電磁脈沖就是干擾源頭。交流電壓放大之后經(jīng)由控制電路，會因為電壓增大而電流瞬間增加。電流瞬間增加影響電磁反應(yīng)，會導(dǎo)致電壓測量結(jié)果受到電磁脈沖使得電流走向發(fā)生改變。

1.1 直擊雷的特性

直擊雷顧名思義就是直接落雷擊打在受害物體之上進而造成目標物體破壞的現(xiàn)象。他的成因是因為帶電的積云同地面的目標物體之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，放電生熱產(chǎn)生機械力在破壞目標物體的同時還可能會對人畜造成傷亡。直擊電壓可以瞬間達到幾萬伏特甚至是幾百萬，這樣強力的電壓主要是因為雷云中隱藏的能量能夠在很短的時間瞬間釋放出來。這種瞬發(fā)的雷電災(zāi)害會對高山發(fā)射臺造成巨大的傷害。

1.2 感應(yīng)雷的特性

感應(yīng)雷從自身的產(chǎn)生方式來判斷能夠分成兩個種類，電磁感應(yīng)和靜電。感應(yīng)雷的發(fā)生頻次要遠高于直擊雷。感應(yīng)雷同直擊雷一樣都會對高山發(fā)射臺內(nèi)部存在的精密元件造成危害。

1.2.1 靜電感應(yīng)雷

靜電感應(yīng)雷同樣會造成建筑物內(nèi)部的金屬制品產(chǎn)生影響，會導(dǎo)致高山發(fā)射臺的防雷水平降低。靜電感應(yīng)雷的產(chǎn)生主要是在雷雨來臨之前。當雷雨天氣發(fā)生之前，地面上的導(dǎo)體會使用靜電感應(yīng)而產(chǎn)生大量的束縛電荷，這些束縛電荷一般與雷云電極相異。當雷雨天氣出現(xiàn)放電現(xiàn)象時，這些金屬內(nèi)部得束縛電荷會因為電擊作用而變成自由電荷。自由電荷產(chǎn)生的靜電電壓數(shù)值較高。甚至能夠達到數(shù)十萬伏特。這樣的靜電感應(yīng)雷造成得金屬設(shè)備破壞不能忽視。

1.2.2 電磁感應(yīng)雷

當出現(xiàn)打雷放電現(xiàn)象時，雷電流附近的力場環(huán)境會因為雷電的突然出現(xiàn)而產(chǎn)生劇烈的變化，導(dǎo)致高山發(fā)射臺附近會出現(xiàn)強力的磁場，增加高山發(fā)射臺外部防雷系統(tǒng)的負擔，導(dǎo)致內(nèi)部得零件設(shè)備短路受損。這種感應(yīng)雷尤其會對發(fā)射線路較多，元件構(gòu)成復(fù)雜的電子線路構(gòu)成造成侵害。高山發(fā)射臺的內(nèi)部設(shè)備的構(gòu)成需要的電路線路更加繁瑣，一旦遭受電磁感應(yīng)雷的攻擊后果不堪設(shè)想。而高山發(fā)射臺與外界連接有各種長距離電纜可在更大范圍內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)雷，并沿電纜傳入機房和設(shè)備。

1.3 雷電波侵入

當高山發(fā)射臺的接地裝置和架設(shè)的線路暴露在外部，會受到雷擊的直接攻擊或者落雷間接感應(yīng)出現(xiàn)高壓。這樣的高壓脈沖浪涌會使得雷擊產(chǎn)生的大量電荷量無法順利經(jīng)過土壤排走。通常高山發(fā)射臺附近的土壤電阻含量較高，這樣的自然環(huán)境會使得雷電沖擊經(jīng)裸露在外的金屬導(dǎo)管道線傳播，破壞影響廣，影響高山發(fā)射臺內(nèi)部設(shè)備的使用效果。

2 高山廣播電視發(fā)射臺防雷現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的高山廣播電視發(fā)射臺會使用修筑配套的發(fā)射鐵塔作為避雷針使用，在塔身部位安裝架設(shè)接地裝置實現(xiàn)對龐大的雷電電流導(dǎo)出的操作。在進行防雷接地裝置工程建設(shè)期間可以將機房地網(wǎng)同生活區(qū)地網(wǎng)連接，搭建等電位連接，完成共用接地系統(tǒng)的組建工作。高山地區(qū)因為海拔過高自身會遭受高頻率的雷擊事件，山區(qū)的土壤的電阻值偏高，這樣的現(xiàn)實情況迫使接地的電阻數(shù)值也隨之提升。因為高山廣播電視發(fā)射臺的建設(shè)年限較高，所以接地設(shè)備較為古老，容易出現(xiàn)銹蝕。接地線網(wǎng)絡(luò)部分的扁鐵會出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，這樣的裂縫會造成電阻值增加。現(xiàn)階段為了應(yīng)對雷擊的危害，通常廣播電視發(fā)射臺會使用雙電源的設(shè)置，完成供電的穩(wěn)定，提升原有系統(tǒng)的防雷效果。主電源的額定電壓值為10KV左右，會從山腳向上架設(shè)完成對高山廣播電視發(fā)射臺的高壓配電。這樣的防雷設(shè)計并未預(yù)防直擊雷造成得危害，只對終端設(shè)備安裝了高壓避雷器。在低壓一側(cè)設(shè)置電涌保護器時，要結(jié)合現(xiàn)實的核定電壓值需要做好選擇，實現(xiàn)鋪設(shè)合理，減少成本浪費。一般的發(fā)射臺備用電源設(shè)備使用柴油發(fā)電機，這樣的發(fā)電設(shè)備并沒有做出額外做出防雷擊建設(shè)，這樣的設(shè)計方式會留存安全問題。目前的高臺發(fā)射臺搭設(shè)使用的薄銅板，尤其是重要的機房和鐵塔部分，這樣的厚度和穩(wěn)固性并不能符合整體發(fā)射臺的防雷要求。

3 高山廣播電視發(fā)射臺信號發(fā)射情況

在進行高山廣播電視發(fā)射臺的防雷設(shè)計之前要需要明確高山廣播電視發(fā)射臺信號傳輸方式，并根據(jù)其優(yōu)勢地位做出合理的選擇。本文將簡單介紹廣播電視信號傳播技術(shù)。具體內(nèi)容如下。數(shù)字廣播電視發(fā)射覆蓋技術(shù)是在節(jié)目制作、傳輸、播放過程中均以數(shù)字信號進行傳輸。數(shù)字廣播電視發(fā)射覆蓋技術(shù)概念與模擬廣播電視發(fā)射覆蓋技術(shù)概念相對，但信號傳輸音效、畫質(zhì)呈現(xiàn)效果上更好。廣播電視發(fā)射覆蓋技術(shù)概念通過數(shù)字流實現(xiàn)（0和1數(shù)字串編碼），傳輸速率能夠達到19.39Mb/s，實際呈像效果十分明顯。模擬信號通過物理變化量信號進行信息傳輸，電磁波、傳輸耗損、天氣等均會對這種變化量進行干擾，導(dǎo)致信號失真，出現(xiàn)圖像變色、變形等問題。數(shù)字信號可以規(guī)避此類問題，只有在信號丟失或者完全無法傳輸?shù)那闆r下才會出現(xiàn)無畫面現(xiàn)象，因此數(shù)字廣播電視發(fā)射覆蓋技術(shù)將會被大范圍應(yīng)用于數(shù)字廣播信號傳輸中。

4 高山廣播電視發(fā)射臺防雷改進措施

4.1 外部防雷整改方式

外部防雷主要是防直擊雷，由接閃器、引下線和接地裝置組成。高山發(fā)射臺的接閃器和引下線一般較為完善，往往是接地裝置存在問題。為滿足發(fā)射臺接地電阻小于4Q的要求，需對原有接地系統(tǒng)進行修鱔改造，除將機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)和變壓器地網(wǎng)連接組成共用地網(wǎng)擴大地網(wǎng)面積外，還可以在地網(wǎng)外圍增設(shè)1圈或2圈環(huán)形接地裝置必要時可在接地體周圍添加降阻劑降低土壤電阻率。

4.2 內(nèi)部防雷改革措施

高山廣播電視發(fā)射臺的內(nèi)部防雷措施重點是要警惕電磁脈沖，雷電感應(yīng)，雷電波入侵等雷擊危害。常見的防護措施搭建需要做好布線設(shè)計，屏蔽，電涌保護器，等電位連接等問題。例如，在配電房低壓進線柜處安裝一組1級試驗的電涌保護器，每個電涌保護器的通流容量宜為100kA，保護水平2.5kV，連接導(dǎo)線相線大于16mm，接地線大于25mm。

結(jié)語：高山廣播的發(fā)射臺防雷改進措施首先要明確雷擊危害的種類，正確認知廣播發(fā)射臺信號發(fā)射情況。從高山廣播發(fā)射臺現(xiàn)存的防雷手段漏洞出發(fā)做好外部防雷和內(nèi)部防雷的整改工作。順利實現(xiàn)廣播電視信號傳輸穩(wěn)定，保護智能化廣播電視臺內(nèi)部的精密電子元件，實現(xiàn)高山廣播電視臺的穩(wěn)定安全工作。