雷电防护科学与技术毕业论文

1、滨江学院 毕业论文（设计）题 目 明光市广播电视发射基站防雷工程综合设计 院 系 大气与遥感系 专 业 雷电防护科学与技术 学生姓名 姜洪箭 学 号 20082345024 指导教师 杨仲江 职 称 副教授 二一二 年 五 月 三十 日目 录0 引言31 工程概况61.1工程所处地区的气象、地理、地质概况61.1.1明光市年雷暴日数统计61.1.2明光市区域雷电活动特征71.2工程土木概况82设计要求和设计依据92.1设计要求92.2设计依据103 雷电侵入的主要途径114 直接雷防护124.1电视塔外部防雷设计124.1.1接闪器、引下线系统124.1.2接地极系统134.2综合楼的外部防雷

2、134.2.1直击雷的防护144.2.2预留等电位接地端子144.2.3跨步电压的防护144.2.4联合接地144.3小结155发射基站电源系统155.1高压输电系统雷电防护155.1.1架空高压线的防护165.1.2变压器的防护165.1.3低压电缆防护165.2低压电源系统三级防护165.2.1第一级保护175.2.2第二级保护175.2.3第三级保护185.2.4 spd的安装注意185.3小结196结束语20参考文献20abstract21致谢21明光市广播电视发射基站防雷工程综合设计姜洪箭南京信息工程大学滨江学院电子信息工程（雷电防护科学及技术方向），南京210044摘要：针对明光市

3、广播电视发射基站建设项目所在地地质结构、土壤电阻率、周边环境进行实地勘测后，根据所在地气候特征、雷电活动规律，结合电子信息系统在基站的大量应用及其易遭雷击的特性，依据国家标准， 对明光市广播电视基站建成后可能遭受到的雷电灾害（直击雷、雷电波入侵）进行了系统全面的理论计算和科学分析。在此基础上提出该基站的综合防雷工程方案关键词：广播电视发射基站；雷电灾害；综合防护。0 引言雷电对广播电视技术设施、设备以及制作、播出、传输、发射、接收、通信、网络等技术系统危害甚大。防雷是否可靠关系到广播电视技术系统能否安全稳定的工作，广电系统的发射台一般都建立在山头或高大建筑物顶部，在雷雨季节，最容易遭受雷电袭击

4、，使设备受损，人员伤亡，而近年来，随着微电子技术的发展，发射设备已由过去使用的电子管器件向集成电路、全固态电路过渡，固态发射机设备承受雷电浪涌的能力相应降低，这些都对发射台防雷技术提出了新要求。2004年明光市电信部门通信设备多次遭受雷击，造成直接经济损失一百多万元，致灾原因是设备等电位处理不当，没有安装完善的防雷装置；同年凤阳县东盾木业公司一次雷击造成20多万元的直接经济损失，致灾原因是雷电波通过电力线路侵入厂区设备；2006年8月6日天长电信局因雷击一次性造成26台交换机等设备损坏，直接和间接经损失惨重，原因同样是没有合格的综合防雷措施；2007年，明光市西桥一座移动通信基站因雷击不但造成

5、自身大量设备损坏，而且雷击产生强大电磁场引起周围十几户居民家大量家用电器损坏，从而引发一场官司,使得该基站长久不能恢复正常工作。为保障明光市广播电视基站的设备和工作人员人身安全，现按照国际国内标准规范的要求，针对明光市广播电视机站的地理位置，地质情况，所处地区的气候特点，雷暴特征等对基站进行了全面设计，以提高基站的雷电灾害综合防御能力，尽可能的消除安全隐患，保证日后工作的顺利运行。在国内雷击电视塔引起的火灾造成的财产损失也时有发生，2006年6月，东方明珠电视塔上空电闪雷鸣，2010年4月12日23点，上海市气象台发布雷电黄色预警。4月13日，凌晨的黄浦江畔电闪雷鸣,2点20分左右，有目击者见

6、到东方明珠顶部燃烧得像一支火柴，历时1小时20分钟，扑救工作才基本结束。塔顶起火是因强雷击中塔顶发射天线，引起天线外罩燃烧。图1 上海东方明珠电视塔被雷击中（源自搜狐网）“电视塔遭雷击屡见不鲜，但起火我是第一次听说。”今年65岁的关象石1从事雷电防护研究近20年，在东方明珠雷击事件发生后，他像往常一样把各媒体的报道都收集了起来。他说塔顶起火的时候上海确实正在国际电工委员会标准中写道：“迄今尚无一种设备和方法能够改变大自然中的天气现象以阻止雷电的发生和雷击中建筑物或建筑物附近。”在我国实施的相关规范中，三类防雷建筑物防雷装置的效率分别为95%、90%和80%。“有人认为，建筑物安装防雷装置后就万

7、无一失了。从经济观点出发，要达到这点是太浪费了。因此，特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的防雷安全度不是100%。”建筑物防雷设计规范10的条文说明第1条如此写道。 因此，在上个世纪的最后几年中，一度火爆全国、自称能100%消灭上行雷（通常是由高建筑物发生的向上运行的先导触发的雷击）并将主放电电流渐弱99.9%的半导体少长针消雷器在学术界引起了争论。东方明珠采用的正是这种消雷器。东方明珠安装了全方位避雷设备，采用半导体少长针避雷针，该避雷针成本较高，但被很多方面认为效果很好。上海消防网的消息证实了这一点，着火的是信号发射架内壁上的电缆和外罩上的石棉瓦丝。关象石1还

8、说去年2月9日的央视大火也是因为保温层的石棉被烟花点燃。消雷器没有消雷，半导体少长针消雷器是导致雷击造成危害的两项原因。图2 哈利法塔被雷击（源自搜狐网）不仅国内的电视塔会发生雷击事件，国外的电视塔也时常有该类事故发生，令人震惊的照片展示了世界最高建筑哈利法塔遭闪电击中时的场面。照片的拍摄者是一位来自巴基斯坦23岁名叫穆罕默德哈姆丹的学生。当时，迪拜正遭受暴风雨的袭击。雷电中，高达828米的哈利法塔在紫色的天空映衬下轮廓清晰。这样的场面深深吸了穆罕默德，他随即拿出相机，对准哈利法塔连拍数张照片，这时，一道闪电正好击中哈利法塔楼顶。在国内广播电视发射台的雷电防护方案2中一般都采取以下措施 （1）

9、雷电直击危害的防护45555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555，一般采用接闪器、引下线和接地体组成。（2）雷电感应危害的防护4，雷电感应危害，可以通过电力电缆、信号线、天馈线等侵入建筑物内部设施，虽电力电缆的距离较长，但对雷电波传输损耗却较小，由电力线缆侵入的雷电感应危害较为突出。因此，对广播电视发视发射台建筑物内的设备设施进行感应雷防护时，对电源的保护是重点。虽然雷电感应经过建筑物和

10、设施设备外机壳屏蔽后有所衰减，能量有所减小，但对许多电子设备还是有一定危害的，处理不当容易造成设备故障。（3）设备电源的防护措施4，广播电视发射台设备电源的防雷有两条：一是主要电力电缆应有要金属屏蔽层，并埋入地下。二是在电源上逐级加装电源避雷器；即在变压器的高端加装高压避雷器，在低端加装低压避雷器，在交流配电屏和直流配电屏上分别加装交、直流避雷器，实现三级以上防护。（4）联合地网防护措施4如果建筑物及设备与铁塔距离较近，最好将建筑物与铁塔的接地线连接起来，来组成联合地网。对于框架结构的建筑物，可以将基础钢筋作为环形接地网加以利用。联合地网是建筑物内部所有广播电视发射设备共用的接地装置。接地电阻

11、要求小于4。联合地网通过合理的布置接地线，能够实现设备间的等电位。（5）设备接地保护措施，对于广播电视发射台建筑物内所有设备的金属外壳都应该接地，金属走线架等物也需要接地，可以采用单点、多点、混合三种接地方式。从设备抗干扰的角度考虑，对于低频设备宜可以采单点接地，高频设备可以采用多点接地，高、低频混合设备可以采用混合接地。接地线要求粗、短、直，并要充分考虑泄放设备短路电流和雷电流的能力。在针对明光市广播电视发射基站建设项目所在地地质结构、土壤电阻率、周边环境进行实地勘测后，再根据所在地气候特征、雷电活动规律，并结合电子信息系统在基站的大量应用及其易遭雷击的性，依据国家标准，对明光市广播电视基站

12、建成后可能遭受到的雷电灾害（直击雷、雷电波入侵）进行了系统全面的理论计算和科学分析。在此基础上提出该基站的综合防雷工程方案。1 工程概况1.1 工程所处地区的气象、地理、地质概况明光市位于江淮之间中段，江淮分水岭北侧，丘陵地貌明显，大小山头起伏连绵，海拔在20300米之间，部分海拔较低地区地表土壤层一般由弱膨胀的第四纪晚更新世粘性土组成，电阻率较低，山岭多为风化石或沙土石混合结构，电阻率较高。明光市属于亚热带季风湿润气候带。主要的气候特点是：气候温暖湿润，季风显著， 四季分明，气温适中， 日照充足，雨量丰沛，光温基本同步，气候资源配制多样，气象灾害繁多。一年四季具有冬夏长、春秋短，冬冷夏热的特

13、点。由于位于中、低纬度的过渡地带，同时受西风带和东风带天气系统的双重影响，各种气象灾害频繁，时有发生，是国内受台风、暴雨、干旱、寒潮、大风、雷暴、冰雹、冻害、龙卷风等灾害影响地区之一。1.1.1明光市年雷暴日数统计表1 人工观测雷电资料年 份雷暴日数年 份雷暴日数年 份雷暴日数19543219733519923419553719744019932619564919753819942819573919763319952819584219772819962219592819782219974219603519794019983619615019802519991819624919813020002

14、31963551982262001221964461983292002271965421984282003361966321985242004241967371986192005281968371987382006401969411988272007331970331989292008321971371990332009 331972351991332010 34 根据上述统计结果：明光市平均年雷暴日数为33.5天，其中年最多雷暴日数为55天，最少为18天。表2 闪电定位仪观测到的雷电资料月份累计雷（电日数）累计雷(电小时)正闪数负闪数总闪数正闪比幅值均值正闪幅值均值负闪幅值均值1755663

15、698.70%37.801129.133-28.3412511745033538512.99%33.091743.1639-32.12738032285256126463.21%45.791343.4478-40.68149149169412599132935.22%48.057541.7604-38.53590520366615965255.61%58.446730.782-35.5056116940235526892292478.05%54.998455.0246-44.2967124194830291159411189702.55%58.158850.3343-50.3778121173

16、3143386400878331.63%66.043450.9505-66.543994590251382640776.16%52.143153.7611-59.41310672126628835418.64%39.471644.6004-33.389116320321475897222.02%32.661440.0674-39.9961240811310611910.92%31.757831.5005-38.553 由上述统计可以看出：滁州区域以负闪为主，占总闪电的90%以上； 1月份闪电发生的频数最少，从3月起闪电频率逐渐增大，至7月达最高值，8月次之，9月急剧下降，其中的月变化中最突出的

17、是4月份的闪电发生次数反而比5月多。1.1.2 明光市区域雷电活动特征图3 日变化特征图负闪与总电闪的趋势基本一致;日变化呈双峰分布，主峰突出，最高值是最低值的近5倍，最高值出现在16-17时;2时和上午11时分别有一较小的低谷;正闪变化幅度小，负闪变化幅度大。图4 月变化特征图月变化中闪电次数主要出现在3-9月份，从3月起闪电频率逐渐增大，至7月达最高值，8月次之，9月快速下降。1.2 工程土木概况 拟建的明光电视发射台位于皖东丘陵地带的一座山顶之上，北纬32.72769、东经118.14118，海拔高度约180m左右。项目总占地面积约8000m2。待建项目包括：约50m高的电视发射塔一座，

18、建筑面积约400的2层综合楼一栋，在综合楼附近单独建配电房一间。发射塔位于综合楼的东边，距综合楼的直线距离约25m，在综合楼的南面空地安装卫星天线2-3座，天线上边缘高度约5m，综合楼的东边一间为一层平顶结构，用作为主发射机房。卫星接收、节目编播及监控、信号传输、其它弱电机房以及值班人员办公用房等均设置在综合楼内。在项目的西南侧（大门入口的右侧）建有一层生活用房。项目所在地为附近最高山头，山体以火山岩为主，地表为风化石与土壤混合构成。山的西南方向不远处为一标准的火山口地貌，东西两侧海拔高度缓慢降低延伸至农田（水田），西北侧约1km处为一座小型水库，北侧有一简易公路穿越几座小山头后与一县际公路相

19、接。电视发射台项目平面示意图如下：图5 明光市广播电视发射台规划总平面图2设计要求和设计依据2.1设计要求明光市广播电视基站是一座较为先进的广播电视基站，电子设备较多并集中，设备的集成度程度高，功率大，由于其位于山头，受到雷电的危害的概率极大，一旦受到雷击便可能造成大面积设备损坏、电视广播中断的严重后果。根据明光市广播电视基站的重要性、使用性质、发生雷击事故的概率，经综合评定后，确定为第二类防雷建（构）筑物；其内部电子信息系统的防雷等级为a级。据此，该工程应具有完善的直击雷防护装置和雷电电磁脉冲防护装置，满足防直击雷、侧击雷、雷电感应、雷电波侵入和雷电地电位反击等的综合防雷技术要求。具体的说，

20、应满足以下技术要求：要有可靠的直击雷防护系统，不仅能有效接闪雷电荷，并通过合理有效的最短路径将雷电快速、多点向大地释放，接地装置吸收雷电荷后应保持其电位的均衡性，而且应为其内部的各类电子信息系统（广播发射系统、通信系统、消防控制系统、有线电视系统、综合布线系统、天馈系统、各种信号传输设备等）提供良好的电磁环境条件（h2.4gs）和为它们的雷电电磁脉冲防护提供必要的基础条件（msb、seb、feb、leb、接地干线、建筑屏蔽、线缆屏蔽及合理布线等）。雷电电磁脉冲防护装置的技术要求：通过屏蔽、隔离、合理接地、正确布线和有源导体的等电位连接等一系列防护技术措施，将可能产生的耦合过电压、雷电感应过电压

21、、雷电波侵入过电压、操作过电压及其电磁干扰所产生的过电压限制到被保护对象所能承受的安全值以下，有效保护相应的信息技术设备。2.2设计依据a) gb50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范b) gb/t50314-2000智能建筑设计规范c) gb/t50311-2000建筑和建筑群综合布线系统工程设计规范d) gb50348-2004安全防范工程技术规范e) gb/t19271.1-2003信息技术装置的接地配置和等电位连接f) gb50200-94有线电视系统工程设计规范g) gb50116-98火灾自动报警系统设计规范h) gb50174-93电子计算机机房设计规范i) gb50

22、054-95低压配电设计规范j) gb50339-2003智能建筑工程验收规范k) yd5098-2001通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范l) 防雷与接地安装（2003合订本）：99（03）d501-1、02d501-2、03d501-3、03d501-4。3 雷电侵入的主要途径图6 雷电侵入方式示意图 雷电侵入方式4如下； 电力供电回路遭受雷击，雷电通过高压交流输电线路侵入交直流配电系统，损坏设备的电源系统。雷电经室外信号线天馈线引入机房，经设备外壳接地线。网入地，在如上述过程中，机柜外壳将产生高频感应电压，该电压侵入发射机与信源设备，如该设备接地不良，将造成设备损坏。雷电直接击中发射

23、塔或单独避雷针，雷电流镜避雷针、铁塔、接地网引入大地，其过程中促使地电位升高，造成设备损坏。发射台附近发生雷击，空间雷电感应电磁波侵入设备造成设备损坏雷电破坏电视发射台的主要途径3有：雷电波从电源线侵入、从光缆、电缆、天馈线路侵入、电视发射台附近落雷的地电位反击。一个完整的防雷方案必须包括两个方面: 直接雷击的防护和感应雷击的防护，缺少任何一项都是不完整的和有潜在危险的。直接雷击的防护主要使用避雷针，包括避雷带和接地系统。感应雷击的防护主要使用感应雷击防雷器。从对多次遭受雷击的广播电视发射、传送系统进行的现场勘测发现: 大多数受到雷击损坏的相关建筑物的屋顶多装有铁塔或避雷针， 建筑物为框架结构

24、,铁塔基座、避雷针、避雷带与建筑物主框架钢筋相连,并通过建筑物主钢筋作为避雷引下线。雷电感应危害，可以通过电力电缆、信号线、天馈线等侵入建筑物内部设施，虽电力电缆的距离较长，但对雷电波传输损耗却较小，由电力线缆侵入的雷电感应危害较为突出。因此，对广播电视发视发射台建筑物内的设备设施进行感应雷防护时，对电源的保护是重点。虽然雷电感应经过建筑物和设施设备外机壳屏蔽后有所衰减，能量有所减小，但对许多电子设备还是有一定危害的，处理不当容易造成设备故障。4 直接雷防护直接雷击是指雷电直接击中在建（构）筑物或其它物体上，因电效应、热效应和机械效应等造成建（构）筑物等损坏以及人员的伤亡。一般防直击雷的有效措

25、施就是通过安装避雷装置：接闪器（针、带、网、线 、）、引下线、接地体构成完整的电气通路，将雷电流引导泄入大地,从而达到保护建（构）筑物等本身免受直击雷的损毁。4.1电视塔外部防雷设计由于待建电视发射塔的塔基建在山顶上，土层较薄，土壤电阻率较高（经实地测量，土壤层平均厚度约50，该层土壤电阻率为500m），这就需要通过降阻处理。由于发射塔通体为钢结构，因此在发射塔顶端安装避雷针时，引下线无需另外设置（有必要时可以测试各部分的过渡电阻），而由天线的金属支撑装置和塔体共同充当，但是要保证避雷针，天线金属支撑装置和铁塔各段的可靠电气连接。4.1.1接闪器、引下线系统接闪器（避雷针）选用25mm400m

26、m的热镀锌圆钢制作而成，由于接闪器安装在位于山头铁塔的顶端，大风可能造成铁塔、接闪器和天线大幅度、高频率摇摆，所以设计安装要达到所需的机械强度和热稳定性，同时满足长期抗腐蚀性能的要求。为了减少雷击时避雷针杆对天线工作的影响，避雷针杆在天线仰角零度下边缘以上使用一段高强度玻璃钢管代替金属杆，在内部使用截面积不少于50mm2多股铜芯线来实现接闪器与金属支撑杆的电气连接，利用天线的金属支撑件、铁塔塔体作为引下线，并与塔基基础中的钢筋形成的自然接地网以及塔基外围的人工接地体共同构成直击雷防护系统。4.1.2天馈线防雷方案天馈线上端一般都安装在塔体的顶部，下面进入机房，直接和发射机连接，防雷击的措施必须

27、到位。天馈线浪涌保护器，一般串联安装在设备的射频出、入端口处，并将浪涌保护器接地线连接到就近的接地排。天馈线浪涌保护器的选择，应根据被保护设备的工作频率、平均输出功率、连接器形式及特性阻抗等参数，选用插入损耗及电压驻波比小适配的天馈线路浪涌保护器。具有多副天线的天馈传输系统，每副天线都应安装适配的天馈浪涌保护器。天馈线应从铁塔中心部位引下，同轴电缆在其上部、下部和经走线桥架进入机房前，屏蔽层应就近接地，当天馈传输系统采用波导管传输时，波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器作电气连通。我们共有2付调频天线，一个功率1 5 k w , 一个5 k w ， 我们选择了两个天馈线浪涌保护

28、器，并按照规范进行了安装。在接收天线的竖杆上安装避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保护。避雷针高于天线顶端的长度应大于天线最大尺寸，避雷针与天线之间的最小水平间距大于3 m。避雷针和竖杆的接地与防雷接地系统连接。天线馈线还要安装天线避雷针器或快速放电装置。天线本地系统的改造：最重要的一个防护措施就是要在天线端提供最好的本地系统，即提供尽可能最低的阻抗到理想地(最低的地阻抗)。为实现更低的地阻，可在塔基旁专门做放电地井。地井深5米左右(以旱季见湿土为准)，面积两平方米，埋上长2m、宽1m、厚5mm 的紫铜板，加上木炭、铁屑、石墨粉等降阻剂。在紫铜板焊上宽200mm、厚0.5mm 的紫铜皮，

29、接到放电球地端引线，并与地网中心铜带环相连接，这样就可为雷电流提供一条通畅的入地通路。另外，在天馈调配室同样做一个高频地井，其地井深度和大小尺寸与上述一样。其引上的铜皮厚0.5mm、宽300mm，接到调配网络的高频地线，并与天线地网、防雷地井、同轴馈线地线、调配室屏蔽网等相焊牢。这样不但起到减少高频损耗作用,而且有助于杂波的衰减，对发射机稳定输出起到了可靠的保障作用。信号传输线路的防雷：(1)天线引线从铁塔的内侧引下，并和铁塔保持:一定的距离。(2)从铁塔到机房的引线安装在金属线槽内，并将金属线槽接到避雷网上，从而防止侧面来的雷电击中引线而损坏设备。4.1.3接地极系统图7接地极示意图在塔基周

30、围距离塔基不小于5m处开挖深度和宽度均为1.5m的环形坑道，从山下运粘土将环形坑道填满并夯实。再在夯实后的粘土层上开挖宽为30cm，深度为60cm的坑道，在此环形坑道底部均匀铺放2000kg左右长效降阻剂，再将550mm热镀锌扁钢焊接成水平接地体置入坑道内。使接地体在塔基周围形成一个直径26m的水平接地环，在靠近每个塔角处用550mm热镀锌扁钢与水平接地环焊接并引出地面，以便后期与塔脚连接。另外，在靠近机房位置处用550mm镀锌扁钢焊接并引出不少于两根且间隔为8m的引线，以便与机房接地体系统进行等电位连接。当水平接地体安装就位后，再在接地体上均匀铺3000kg左右长效降阻剂，与下面的降阻剂一起

31、将接地体包裹起来（注意：a.接地体和引线的焊接，要多侧面双面焊接，搭接长度不低于扁钢宽度的5倍，尽量避免垂直搭接；b.接地体和引下线的防腐，接地体和引线要采用热镀锌工艺，焊接处涂刷3-4遍防锈漆进行防腐处理。c.预留的塔脚引线要足够长，后期可以以螺栓连接方式或直接焊接方式与铁塔脚连接；d.水平环行接地体与铁塔脚间的引线可以裸露在外面）。最后进行坑道粘土回填，灌水殷实，表面可以用适当大小的石块铺平，防止粘土流失，而不必用混凝土覆盖。这样粘土可以在雨季吸收充足的雨水，有利于降低土壤电阻率。4.2综合楼的外部防雷综合楼距离电视发射塔较近，处于电视塔的保护范围内，正常情况下很少受到直接雷击。但由于该综

32、合楼建在山头岩石之上，仍然有可能受到直击雷、侧击雷、球形雷的危害，因此不可忽视直击雷的防护。4.2.1直击雷的防护在综合楼屋脊及屋面四周边缘安装避雷带(直径为10mm的热镀锌圆钢)；利用建筑物构造柱内靠外且对角的两根主筋(满足大于直径大于16mm的要求)作为引下线并与大楼的基础圈梁内靠外且对角的两根作为水平均压环的主筋焊接；采用类似铁塔接地系统的做法，在综合楼四周安装环形水平接地体（其沟道开挖的深度和宽度减少至1m左右，其降阻方法可以只采用换土，而不放置降阻剂的方式解决，以降低成本），此水平接地体在每根引下线处用550mm热镀锌扁钢与综合楼的引下线及基础圈梁可靠焊接连通。再将避雷带、引下线按规

33、范要求焊接连通，从而形成直击雷防护系统。4.2.2预留等电位接地端子用550mm热镀锌扁钢与综合楼的水平接地体焊接（尽量远离直击雷引下线）并引入设备机房，按有关规范要求在机房合适位置安装接地端子。 图8 等电位避雷4.2.3跨步电压的防护在综合楼的大门前人行道地坪以下50cm用6根50mm50mm5mm2500mm角钢作为垂直接地体，以40mm4mm扁钢最作为水平接地体，安装一组接地系统。针对接地体所处位置地质土壤电阻率偏高（实测500m）的情况，对地下接地体周围施以化学降阻剂，以确保接地系统接地电阻小于4。最后用水泥铺盖填平，保证人员在雷雨天在人行道上行走的安全。4.2.4联合接地在综合楼水

34、平接地体靠近电视塔一侧用550mm热镀锌扁钢（间隔约8m）分别引出两根联合接地线并与电视发射塔接地系统预留的对应接地引出线可靠连接，从而使电视发射塔的接地系统与综合楼的接地系统形成联合接地系统。（注：为防止跨步电压伤及人身安全，此两根联合接地线应穿绝缘pvc管并埋设在地面50cm以下位置）。5发射基站电源系统电源部分是雷电波侵入的主要途径,对高压部分主要是使用避雷线对架空高压输电线路的防护，同时对变压器的选址进行选择并安装专用的避雷器，使电力传输线把对地的电力限制到小于6000v（iec62.41），而线对线则无法控制，高压部分的防雷工作主要由电力部门来完成。而对380v低压线路应进行过电压保

35、护，按国家规范应分三部分：建议在变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作一级保护；在建筑总配电盘至各楼层分配电箱间的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及ups的前端应对地加装电涌保护器,作为三级保护。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备（电涌保护器）将雷电过电压（脉冲）的能量分流泄入大地，达到保护目的，因此，选择合格优良的电涌保护器至关重要。电源系统分布较广，相对而言最易受间接雷危害，据统计，雷击产生的危害80%是从电源线引入。由于雷电产生了强大的过电压、过电流，采用一级电源避雷器很难满足一次性在瞬间完成泄流和限

36、压，电源配电系统的防雷必须采取多级梯度防护方式，层层设防来保证供配电系统避免雷电灾害导致用电设备的损坏。1、交流电力变压器高压侧的三根相线，应分别就近对地加装氧化锌避雷器；电力变压器低压侧的每根相线应分别就近对地加装氧化锌无间隙避雷器。变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近接地。低压传输电缆应采用带有金属铠装层的电缆，电缆的铠装与接地排连接。2、在室外引入电源至总配电柜处，并联安装一台高能电源电涌保护器，作为泄能级电源第一级防护，并以最短路径接线，原则上连接线总长应0.5米，当配电设备及接地汇集排的安装位置不合理导致不能保证浪涌保护器的连接线长度1 米时

37、，可以采用凯文接线法来弥补。我们选用了一个120ka的防雷箱，因为我们接有稳压器，所以防雷箱安装在稳压器的前面。3、电源经稳压进入电源分配箱后并接一台电源电涌保护器，作为电源二级保护。在与前级浪涌保护器配合使用过程中，应注意与前级浪涌保护器间的线路长度应不小于10 米，若不能满足此要求时，应在两级浪涌保护器间的线路中增加去耦装置以弥补因线路长度不足带来的能量配合不合理的问题，选用了一个80ka的防雷模块。4、在每个用电设备前端并联安装一台电源电涌保护器，作为限压级三级保护。我们在三个5kw个发射机、空调前各加装一个40ka防雷模块，共四台。5、1kw发射机、光端机、监控等属于精密设备，单相供电

38、系统，所以在电源前端串联三个20ka防雷插座作为三级防雷保护精密设备。6、发电机房的市电输入端和输出端，加装电源防雷箱，实现发电机房的保护第一级防护7、将浪涌保护器接地线连接到就近的接地排或均压环。8、进、出机房的电源线路不宜采用架空线路，宜埋地引入机房，埋地长度不小于50m，埋地深度大于0.7米5.1高压输电系统雷电防护由于基站位于以岩石和风化石组成的山头，因此将高压输电线缆由山下全程埋地铺设至山上很困难，因此只能采取架空引入基站，但是这种架设方式会大大增加直接雷击和感应雷击的风险。为了有效减少直接雷击和感应雷击对高压输电设备以及其它电气设备的损坏，保障基站的正常工作，而采取以下几点设计：5

39、.1.1架空高压线的防护在架空高压线路接入变压器前500m处在其上方架设避雷线，同时保证电力线在避雷线的25度角的保护范围内，避雷线（除终端杆外）每杆作一次接地，在终杆上增装一组避雷器。或者在高压输电线路终端杆和终端杆前第一和第三杆上各增设一组避雷器，使架空高压线路引入的雷电流得到较好的泄放，从而达到保护变压器等配电设备的目的。5.1.2变压器的防护将变压器安置在不可能遭受到直接雷击的位置，在变压器高压侧的三根相线加设阀式避雷器，在变压器低压侧三根相线加装10/350s波形的氧化锌避雷器。高压侧的三个避雷器应尽量靠近变压器，其接地端直接与变压器的金属外壳相连，达到减少雷电流在引线上寄生电感产生

40、压降的目的。同时还要将接地线与综合大楼和铁塔的接地网进行等电位连接，减少雷电反击的发生。5.1.3低压电缆防护低压电缆采取较为安全的埋地引入大楼的方法，但埋地长度不应小于50m。5.2低压电源系统三级防护图9 避雷器的分级安装由基站综合楼的基本情况可知，大楼内的电气系统采用tn-c-s系统，该电气系统的防护等级应为b级，宜在低压配电系统中采用3级spd进行保护。同时根据gb50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第6.4.4条规定“电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大箝压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。在建筑物进线处和其它防雷区

41、界面处的最大电涌电压，即电涌保护器的最大箝压加上其两端引线的感应电压（up）应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。为使最大电涌电压足够低，其两端的引线应做到最短。在不同界面上的各电涌保护器还应与其相应的能量承受能力相一致”，该工程中采用三级保护。广播电视发射台设备电源的防雷有两条：一是主要电力电缆应有要金属屏蔽层，并埋入地下。二是在电源上逐级加装电源避雷器；即在变压器的高端加装高压避雷器，在低端加装低压避雷器，在交流配电屏和直流配电屏上分别加装交、直流避雷器，实现三级以上防护。采取以下几点设计：5.2.1第一级保护第一级电源浪涌保护器（b级），选用obo mc50-b-v

42、de电涌保护器（三相火线及零线分别对地保护）装于建筑物的总配电箱内，与供给机房电力回路总开关输出端除pe线外并接，用于防止电力线在传输途中遭受直击雷或由于对周围电磁感应产生过电压沿电力线进入机房，将数万至十万伏的浪涌电压限制到1500v左右。此款spd为密闭式火花间隙，动作时不会喷出气体火花，不会对周围的物体和人身造成危害，其雷电流能力高达100ka（10/350s），能够很好的释放雷电流能量，且电压保护水平1.5kv，起到第一级保护泄流的目的。并在spd前安装熔断器（或空气开关），以便在电涌保护器发生故障时及时将保护线路从主线路中断开，防止因spd老化出现续流过大，绝缘损坏，而引起的线路短路

43、和起火现象。在熔断器的选择上应当参照电涌保护器说明书中的规定值。5.2.2第二级保护第二级电源浪涌保护器（c级）选用obo v25-c385作为第二级电源spd，安装在综合楼的总表箱处。因为该工程中供电系统采用tn-c-s制式，所以该级spd选用三相对地保护模式。由于过电压在第一级时已经得到大部分的释放，第二级防护是对电源第一级的spd过滤后剩余的雷电流威胁以及电力网自身的波动浪涌和人为操作等引起的过电压沿电力线侵入机房进行保护。这时对spd的要求关键在于反应时间，通流容量可以适当的减少。因此选用spd的核心元件是压敏电阻，要求灵敏度很高，而且残压要低。5.2.3第三级保护图10 三级电源防雷

44、器的安装原理图第三级电源防雷器（c级）选用obo-c+pen-280安装在整个保护线路的最末端同时也是被保护设备的前端。对该级spd的选择要求在于电压保护水平和反应时间，其要将残余浪涌电压的值降低到设备最高耐压值以下，使浪涌的能量不至于损害到设备。由于此级选用的spd带有熔断器，故在线路中就不必再安装空气开关了。5.2.4 spd的安装注意在前两级安装时在spd前串联一个与之匹配的空气开关进行过电流保护。安装spd时，作为泄放雷电流的接地线，在材料的选择上应选用截面积第一级为25mm2、第二级为16mm2、第三级为10mm2的铜导线（铜的电阻率较低，有利雷电流的泄放）。spd其两端引线要尽可能

45、的短，上下引线长度小于0.5m。在第二级安装时由于大楼配电箱空间有限，且配电房内配电线路较多。为了避免因为连接导线过长影响spd的保护效果，同时解决spd安装空间问题，采用凯文接法。 表4 电 源 线 路 浪 涌保 护 器 标 称 放 电 电流 参 数值保护分级lpz0区与lpz1区交界处lpz1与lpz2、lpz2与lpz3交界处直流电源标称放电电流(ka)第一级标称放电电流（ka）第二级标称放电电流（ka）第三级标称放电电流（ka）10/350s8/20s8/20s8/20s8/20sa级2080402010b级15604020直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流10ka适

46、 配的spdc级12.5502010d级12.55010 10注：spd的外封装材料应为阻燃型材料。表5 工程中安装的spd具体数据spd的型号obo c50-b-vdeobo v25-c-385obo v20-c+pen-2801标称电压230v385v280v2最大持续工作电压225v280v225v3电压保护水平2kv1.2kv100 m90 m90 m5响应时间100ns25ns25ns6标称放电电流90ka60ka30ka7最大后备保护熔断器500a(gl/gg)160a(gl/gg）25a(gl/gg)8温度范围-40到+85-40到+85-40到+859空气湿度95959510最

47、大放电流120ka100ka80ka11标称负载电流26a（up to 30）26a（up to 30）26a（up to 30）12 5ka时的残亚1.2v1.2v1.2v6结束语通过对工程地区现场的实地勘探过后制定了以上的直击雷防护方案，方案中考虑到铁塔的接闪和雷电流的泄放问题，既要保证工程安全性，同时又要节约成本，所以依托建（构）筑物自身的特点，利用铁塔的钢结构作引下线节约了很多资金，因地制宜通过使用降阻剂的方法使工程中的接地电阻符合国家标准。在综合楼的防护方案中不光考虑到了接闪和接地，对跨步电压的防护也有关注，切实做到了对人身安全的各方面的防护。综合楼的环形地网与铁塔的环形地网连接行成

48、了联合接地，这样使雷电流更快的泄放，增加了建筑物的安全系数。该方案可以有效的完成直击雷的防护。该电视基站的电源防护方案分为高压输电和低压配电，这两部分缺一不可必须综合考虑。高压部分考虑架空输电线路的防雷和对变压器的安放位置选址，低压部分主要采用三级spd的防护方式，在spd的安装方式上采用了凯文接法避免因为连接导线过长影响spd的保护效果，同时解决spd安装空间问题。通过上述的设计保护方案可以有效的保护电源系统的安全工作状态。参考文献1关象石，防雷减灾管理办法z，中国气象局，2004。2李成峰，胡立君，广播电视发射台防雷问题浅析j，硅谷，2012（3）:323胡占平，高山广播电视台站的防雷j，卫星电视与宽带多媒体，2009（15）:55-574梁丽，发射台防雷问题分析j，西部广播电视杂志编辑部2004（12）:31-335冯建元、冯全福，高山发射台防雷研究与实践j，电视技术，2011（14）:276温国宗，浅谈移动基站防雷地网设计n，嘉应学院学报2003（3）。7刘红中，避雷器的参数及运功功能j，中国雷电技术，1998 :52-548邓应烈，广播电视防雷技术j，国家广播电影电视总局无线局，2002（19）:73-759刘进华，浅谈广播电视发射台的防雷j，四平市广播电视技术中心台