贵阳某广播电视高山发射台防雷系统方案[科比特防雷]

1、双甲级防雷设计/施工资质贵阳某广播电视高山发射台防雷系统改造方案设计单位：湖南普天科比特防雷技术有限公司联系人：刘云云日期：2012年7月8日目 录一、现场勘察报告31、现场情况分析32、防雷改造措施5二、设计方案91、设计依据92、具体内容92.1、防直击雷改造措施92.2、接地装置改造方案102.3、机房电源过压保护132.4、信号系统防雷保护162.5、机房等电位处理18三、接地装置施工方法20四、售后服务措施21五、公司防雷资质22六、工程造价预算24七、工程设计图纸24一、现场勘察报告1 现场情况分析评估XX县位于贵州省南部，是两省五市县的交汇点，年雷暴日天数约为65.3T/a,属于

2、高雷区。XX岭电视调频转播台位于海拔1000米的孤山顶峰，地势险要，气候变化快，强对流天气频繁，山体含金属矿藏，极易发生雷电对地闪击。转播台站建于山脊，拾阶而上，直至转播台铁塔塔基。转播台配电房、机房、宿舍公用一处建筑，一层为变配电房，二层为宿舍楼，三层为值班播出机房和发射机房，四层为微波机房。1.1、 直击雷防护措施现状评估机房后方山顶有3座发射铁塔，极易成为雷击点，铁塔接地与机房接地共用一个接地装置，测的铁塔接地为6.5。由于接地电阻偏高，铁塔接闪后，雷击电流不能快速泄放，会导致在其周围形成很强的交变电磁场，机房就在铁塔下面，没有相应的屏蔽措施，强大的电磁场极易穿透建筑物进入机房内部，与机

3、房内有源线路耦合，形成过电压，损坏设备。转播台建筑物原有避雷带已年久失修，并且已经拆除，原有避雷带防雷引下线悬空裸露在建筑物两侧，存在很大的安全隐患，并且转播台地势险要，当位于铁塔下方云层对地形成闪电时，极易侧击机房和宿舍楼，对值班人员的安全构成威胁。按照GB50057-2010建筑物防雷设计规范和GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范等相关规范的要求：第二类建筑物必须采取完善的直击雷防护措施。因此需要进行避雷带的改造，满足直击雷防护的需要,改造方案详见设计方案。1.2 、电源线路感应雷防护现状评估发射台用电为市电，总电源为三相交流380v电源，三相五线制，TN-C-S系统。配

4、电房总配电箱分出两路电源，一路引入水泵房配电箱；一路引入发射机房配电柜，机房配电柜分出一路电源给发射机供电，另外一路给播控室供电。高压线路由山下埋地引入变压器房，电缆为铠装电缆，并且在进变压器之前线路屏蔽层进行了接地处理，变压器高压侧装有阀型避雷器，高压线路部分防雷措施非常完善。转播台低压电源线路未安装任何低压线路防雷器，按照GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范要求：低压线路应安装多级浪涌保护器，防止感应雷对电子电气设备造成损害。1.3 、机房电子电气设备情况电气设备：总配电房有配电柜一台，机房配电柜一台，水泵房配电箱一个，稳压器3台，播控室配电箱一个；卫星接收设备：监控室内

5、有卫星接收机4台，采用铜轴电缆引入信号；网络设备：机房内有一台8口网络交换机，信号由光纤引入；信号发射设备：机房内有发射机柜4个，每两个机柜用一路电源。1.4 、转播台接地装置分析评估发射机房与铁塔共用一处地装置。经测试，机房工频接地电阻为0.75欧姆，铁塔工频接地电阻值为6.5，机房后方铁塔有一根扁钢架空引入4楼机房，经过机房接地排穿过墙体沿墙壁外侧连接至3楼机房接地点，机房外裸露的引下线上捆扎着由3楼至四楼的电源线路，当铁塔接闪泄放雷电时，沿接地扁钢传输的雷电流极易耦合至电源线路传输至机房。由于铁塔为山顶最高的金属构筑物，接闪雷电的概率非常高，当接地不好时将成为一个非常危险的引雷装置，而且

6、由于机房接地点接地电阻值远远低于铁塔的接地电阻值，因此，铁塔接闪后，会有很大一部分雷击电流涌入该接地点，造成局部地电位大幅抬升，地网与机房电子电气设备之间将形成很大的电位差，危害机房内部的电子电气设备。变压器接地和配电房共用一处接地装置，测得变压器房接地电阻为79.6，远远高于电力系统防雷接地小于4欧姆的要求，由于该接地装置未与机房接地装置组成联合地网，机房接地电阻值远远低于变压器接地低电阻，机房电源与配电房电源未参考同一个基准电位，当电源线路出现雷击过电压时，雷电流将迅速沿电源线路侵入机房，对机房设备造成损害。2、防雷改造措施概述铜山岭电视调频转播台为省级骨干高山通信台，根据GB50057-

7、2010建筑物防雷设计规范和GB50343-2012建筑物电子信系统防雷设计规范中关于防雷等级的划分标准，该转播台为二类防雷建筑物，滚球半径为45m，电子信息系统防护等级为A级。 根据现场详细现场勘查报告，参考其他台站防雷的成功经验，依据国家相关防雷规范中直击雷和感应雷防护措施的要求，该转播台需进行如下几个方面的防雷改造。宿舍楼安装接闪装置宿舍楼处于山腰的山脊上，无任何防雷直击雷措施，需要在宿舍楼屋面安装接闪带（避雷带），接闪带沿屋脊、屋檐等敷设，利用接闪带将闪电吸收，通过引下线将雷电引入接地装置，及时泄放雷电所携带的能量，有效的减少侧击雷对建筑物及人员造成伤害。建立联合接地系统在转播台原有的

8、接地装置基础上，沿转播台建筑物铺设闭合环形接地装置，将铁塔、机房、变压器、配电房等、建筑物避雷带的接地装置连在一起，等形成一个等电接地体，减少雷电泄放过程中在地网上面形成的压降，降低因地网电位分布不均匀造成的过电压。同时，在变压器和铁塔附近各外引一条30米长地网，作为加强接地，降低雷击时冲击接地电阻。电源系统安装多级低压防雷器闪电击中高压线并通过变压器耦合到低压线路是雷击损坏设备最常见的形式，当雷击高压架空线时，在其上会产生极大的浪涌电压，电压峰值可达5000KV，该电压通过变压器耦合到低压侧形成浪涌过电压，从而侵入到低压用电设备。根据GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷设计规范，该

9、转播台电子信息系统防护等级为A级，需设计安装四级浪涌防护器。机房电位处理及和合理布线根据GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范规定：电子机房应设置等电位连接网络，电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管槽、屏蔽线缆外层、设备防静电接地、安全保护接地、防雷器接地端应以最短距离与该等电位连接网络相连机房内无静电地板，机房总接地干线采用截面积大的铜带，通过扁钢连接至环形地网。电源及信号线的布线，传输线地埋至机房入口，线路不得与接地线平行不得帮扎在接地扁钢上。线路用直径50的PVC管地埋，屏蔽金属管进入机房的应就近接地处理。机房防反击处理（雷击电流矢量控制接地技术）接地是所有防雷措

10、施发挥效果的前提条件，就机房来讲，接地分为三种：工作接地、保护接地、和防雷接地，为了消除各设备之间的电压差，通常采用将防雷接地、工作接地、设备保护接地同时接到机房等电位汇流排，共用基站地网的方式实现。在雷击发生前，接闪器、引下线和整个接地装置都处于与大地相同的零电位，这时在它们之间没有电压分布不均的问题，在接地装置与联接在它上面的设备之间也不存在电位反击。而在接闪后，当雷电流流过引下线和整个接地装置的时候，雷电流在接地装置各部分造成的电压降是不相等的，于是在接地装置各部分之间就存在电压分布不均，而在接地装置与接在其上的设备之间就有电位反击（或电压反击）的问题。从远处引入建筑物的电源线、通信线和

11、其它线路，它们连接在远处的地上。它们自身的工作电压就是以“远地”电位为参考点的电压，因此它们在引来工作电压的同时也引来了远处大地的参考零电位。在雷击发生之前，“本地”接地装置被认为是处于零电位，比那些外引导线和设备的工作电位都低。而在雷击发生的短时间内，在“本地”接地装置上产生的这个瞬间电压升高就成为一个相对于外引导线和设备的真实的电压升高了。一旦在这个电压下发生电击，其方向就是从“本地”接地装置击向这些外引导线和设备，所以称为反击。各种用电设备都是要接地的。设备接地后，它的电位就与接地装置的电位一起变动。在雷电冲击下，地电位升高，接地设备的电位也跟着一起升高。在设备与接地装置之间本无电位差，

12、似乎不存在电位反击的问题，可是，我们不能忘记，设备不是孤立的，它与外界还有各种联系，这些与外界联系的线路引来了远地的零电位。于是在设备与这些外引线路之间将发生电位反击。反击主要发生在： 电源供电线路和相联的电源变压器； 引入（出）室内设备的通信、控制、信号以及数据采集等线路和联接在这些线路上的接口设备； 从室外引入室内的各种金属管道、电线电缆等。 雷击电流矢量接地控制技术：如下图所示，在传统联合接地网地基础之上，将基站内所有接地线按功能分为三类，即工作接地线、防雷接地线、保护接地线，同时在工作接地线和保护接地线与联合接地网之间串联“雷击电流矢量控制器”，当地网上存在雷电流时，“雷击电流矢量控制

13、器”开始工作，将联合接地网与工作接地线、保护接地线之间的连接通道隔离开，使得地网上的雷电流不能通过工作接地线与保护接地线反串进入通信系统，而只余对大地泻放这一个通道。这样我们就可以放宽对接地网接地电阻值的要求，因为“雷击电流矢量控制器”的衰减和隔离作用，当雷电使地电位提高时，其对工作地、保护地电位的变化变小，即降低了工作地电位、保护地电位对接地电阻值的响应灵敏度，也就实现了大的接地电阻接地。采用串联型工作方式， 自感系数高，灵敏度高，且对接地系统不会造成任何影响；直流和工频时，设备处于短路状态，保障静电荷的泄放和提供保护电流及漏电流的通道。当有浪涌电流发生以及大地热噪音、杂音生产时，抑制器呈高

14、阻抗状态，抑制高频脉冲浪涌电流和杂音电流通过，有效阻断由地电位提高引起的高压反击，同时切断设备的击穿电流。 二、设计方案1、设计依据1、YD2011-1993 微波站防雷与接地设计规范2、GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范3、YD5098-2005 通信站防雷与接地工程设计规范4、GB50057-2010建筑物防雷设计规范5、GB50174-93 电子计算机机房设计规范2、方案具体内容2.1、防直击雷措施在宿舍楼、机房房屋屋面安装接闪带，接闪带屋檐敷设，接闪带采用镀锌圆钢直径12mm，接闪带距屋脊120mm，采用支撑卡子固定，卡子间距1米，机房建筑宽8米，长15米，宿舍楼与

15、机房基本相同，共三个楼房，接闪带与引下线连接，采用焊接。引下线设置4根引下线，引下线采用镀锌圆钢12mm，沿建筑物的后墙明敷，距地面1.7米设断接卡，穿PVC管埋地与地网相连。2.2. 接地装置改造方案根据现场情况，设置一条360米长接地主干线，将铁塔接地、配电房接地、机房接地和避雷带接地组成联合地网，形成等电位接地体。地网布置图如下： 水平接地体采用40*4热镀锌扁钢，垂直接地体采用50*5*1500热镀锌角钢，同时为了更好的达到降阻措施，采用新型接地材料，KBT-DF/B高效接地模块，为转播台站构建安全有效的接地系统。根据台站所处地理环境、土层结构及气候等要素，估算土壤电阻率为2000m，

16、接地工频接地电阻按4欧姆设计。（1）水平接地体的接地电阻计算如下： 式中： ：土壤电阻率，2000m。l：水平接地体长度， 240米。h：接地体埋深,取0.5米（2）水平接地体每隔4米埋设一根垂直接地体,材料为L50*5*1000镀锌角钢。垂直接地体的接地电阻按下式计算如下:当垂直接地体埋设时 式中： 土壤电阻率 (单位： 2000Wm)l 接地体的长度1米d等效半径（0.025米）80根垂直接地体并联接地电阻=10.42:多支接地体利用系数，取0.85（3）在水平接地体每隔8米埋设一块高效接地模块，型号为KBT-DF。单块接地模块的接地电阻值计算如下：式中： 土壤电阻率 (单位： 2000m

17、)a 长度 0.5米b宽度（0.4米）30块接地模块并联接地电阻:多支接地体利用系数，取0.85D、新建地网水平接地体、垂直接地体、高效模块并联后与原有接地地网并联达到的接地电阻： ：接地要求电阻值：3.76Rp :水平接地电阻值：20.36R1:垂直接地电阻值：25.46R2 :高效接地模块接地电阻值：13.34Ry :原接地网接地电阻值：7.9 =3.484，能满足接地电阻要求！ 新增接地装置与原接地装置进行连接，组成联合接地系统，接地装置敷设完毕后，引入两根接地线与机房内雷击电流矢量控制箱相连。2.3、机房电源过压保护（1)电源线路第一级防雷保护配电房总电源箱的进线安装1台发射基地专用电

18、源防雷箱，型号为KBT-BJX40/380/100，标称通流容量为100KA（8/20us），最大通流容量200KA,共计1台。（2)电源线路第二级防雷保护在机房分配电柜进线处各安装1套三相交流电源浪涌保护器，型号为KBT-BD60/60/4P，标称通流容量60KA(8/20us)，最大通流容量120KA,共1套。在水泵房配电箱进线处各安装1台三相交流电源浪涌保护器，型号为KBT-380B/60，标称通流容量60KA(8/20us)，最大通流容量120KA,共1台。（3）电源第三级防护在机房稳压器电源输入端各安装1套串联式三相交流电源浪涌保护箱，通流容量40KA(8/20us),型号为KBT-

19、P30000/380/40，共3台（4）、电源第四级防护在机房2路发射机电源输入端各安装1套三相交流电源浪涌保护器，通流容量20KA(8/20us),型号为KBT-CD20/20/4P，共2台。在监控室单相电源输入端安装1台单相交流电源防雷箱，标称通流容量20KA(8/20us),型号为KBT-220B/20，共1台。2.4、信号系统防雷保护在卫星接收系统每路各安装1套天馈信号浪涌保护器，用同轴电缆连接，型号KBT-T2000,标称放电电流10KA,共5个；同轴电缆、光纤、馈线屏蔽层在进机房前做接地处理。.2.5、机房等电位处理在发射机房内增加均压铜排，根据现场情况将设备的机壳、交直流工作接地

20、与防闪电感应接地共用接地装置，将各接地线接地接至机房接地均压环上，将机房的防雷接地与机房的机壳接地和交直流接地进行单向隔离确定。1）将机房内的电源箱、发射机的金属机壳进行接地，消除设备间雷电时之间的电位差，降低雷击影响。2）机壳接地采用单独的接地线，接地线采用6mm2多股铜线连接。 3) 机房采用双接地保护。4）发射机房的交直流工作接地设置接地端子。5）发射机房的接地由室外地网引来，采用铜带引来，铜质接地带与机房的各设备相连，采用铜鼻子和螺栓连接。6）发射机的防雷接地与交直流工作接地采用联合接地，共接地装置，不共接地线，消除之间造成的干扰，机房引两根BVR50MM多股铜线引来，引一根与机房的均

21、压环相连，一根连接至KBT-S接地矢量控制箱端子上，采用铜鼻子和螺栓连接，具体见设计图。KBT-S雷击电流矢量控箱原理：直流和工频时，设备处于短路状态，保障静电荷的泄放和提供保护电流及漏电流的通道。当有浪涌电流发生以及大地热噪音、杂音生产时，抑制器呈高阻抗状态，抑制高频脉冲浪涌电流和杂音电流通过，有效阻断由地电位提高引起的高压反击，同时切断设备的击穿电流。 三、接地装置施工方法1） 设置一条360米长接地主干线，沿转播台周边做一个环形闭合地网，将新旧铁塔连接接地、变压器接地、配电房接地和机房接地组成联合接地，形成等电位；接地装置由水平接地主干线（40*4热镀锌扁钢）、90根垂直接地体（50*5

22、*1000热镀锌角钢）和40块新型接地材料（KBT-DF/B）构成地网，接地电阻不大于4W。2） 水平接地体敷设完与原地网进行连接，并采取防腐措施；3） 地网敷设完毕后引接到机房内，作为机房设备的接地总干线，所有设备的接地线均连接到该接地线的均压环上；4) 地沟深度不小于0.5m，埋设模块处适当加宽。接地体如遇岩石，绕开岩石位置；5） 地沟内敷设水平接地体，型号为40*4镀锌扁钢，连接方式为焊接；6） 在水平接地体地沟内每隔约3米打入一根镀锌角钢，型号为50*5*1000；7） 接地模块间距约8米，与水平接地体焊接；8） 将所有焊接处清理焊渣，刷防腐沥青漆，做防腐处理；9） 地沟分层回填，先将细土回填在沟底，夯实，再将粗土回填在沟表面