微博

QQ

宁夏广播大楼播总控机房感应雷击防护措施

2009-10-27 杨宏霞(宁夏广电总台) 《传播与制作》


    雷电已被列为对人类社会危害极大的八大自然灾害之一,感应雷击可简单地理解为雷击引起的很高的过电压(过电流)及强烈的电磁场,其主要危害对象是弱电设备。广播电台的通信系统、播出系统都是对雷电非常敏感的弱电设备,这些设备如遭雷击损坏其损失是巨大的。

一. 雷电的形成
     雷电是自然界大气中的一种放电现象,它产生于积雨云形成的过程中。在云内和云与云之间或者云与大地之间产生电位差,而当电位差达到一定程度时,就会发生猛烈的放电现象,这就是雷电形成的过程。闪电的的平均电流是3万安培,最大电流可达30万安培。闪电的电压也非常高,约为1亿至10亿伏特。放电过程中,由于闪道中温度骤增,使空气体积急剧膨胀,从而产生冲击波,导致强烈的雷鸣。 带有电荷的雷云与地面的突起物接近时,它们之间就发生激烈的放电,在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声,这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。

二. 雷电入侵楼内机房弱电设备途径分析
     雷击引起的上万伏的过电压及极强的交变电磁场是损坏楼内机房设备的主要原因,雷电入侵楼内机房设备的途径有配电线路、通信线路、地反击、雷击电磁场四条途径,具体分析如下:
     1.配电线路引入雷电
     配电线路(对10KV线路,高压MOA的残压很高,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,该过电压电直接传到弱电子设备,并将设备损坏,一般是将设备的电源部分损坏,根据线路上的过电压的成因及危害性可分为7种情况:
     A.市电线路在野外架空布设时遭直接雷击,因线路较长,发生的几率较大,线上的雷电流相当大,危害当然很大。
     B.市电线路在野外架空布设,附近发生雷击(主要是空闪)时,雷电电磁场使得线上感应到雷电流。有较大的发生几率,但雷电流不太大。
     C.市电线路在野外走地缆沟或埋地布设,发生雷击后雷电流入地时,线上感应到雷电流。相对前面两种情况来讲,发生几率及雷电流都不大。
     D.楼内配电线路受大楼引下线电磁场感应而产生雷电流,雷电流的大小与发生几率与楼结构及布线有关。垂直方向的线路没有屏蔽而且离引下线(大楼立柱)较近时,发生几率及雷电流较大。
     E.楼内配电线路受大楼附近雷击(大楼附近落雷)电磁场感应而产生雷电流,雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点电流等有关。当建筑屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时,线路感应雷电流较大。
     F.楼内线路相互感应。这是较多的线路布得很近(如电源线、地线等相互距离在10CM内)时,如其中的一条上有过电压,则其它线路上多会感应到过电压,但雷电流不大。
     G.楼内大型设备操作过电压,该过电压不是雷击引起但其危害不低于雷击,主要是加速电子设备老化。从电性能来讲该操作过电压类似于雷击过电压,用同样的方法能抑制。
     2.通信线路引入雷电
     通信线路感应雷电后,雷电也直接传到设备,并将设备损坏,一般是将设备的通信口损坏,与供电线上产生雷电流的情况相似,一般来讲,通信线路上的雷电流比供电线路上的雷电流要小,通信线路上产生雷电的6种情况:
     A.通信线路在野外架空布设时遭直接雷击,因通信线有绝缘层、架空布线的情况不多等原因,因此,发生几率较低。但一旦发生,线上的雷电流大。
     B.通信线路在野外架空布设,附近发生雷击(主要是空闪)时,线上感应到雷电流。如架空线路较长,则较大的发生几率。
     C.通信线路在野外走地缆沟或埋地布设,发生雷击后雷电流入地时,线上感应到雷电流。雷电流不大。
     D.楼内通信线路受大楼引下线电磁场感应而产生雷电流,如线路没有屏蔽又离引下线较近,则发生几率大,而且雷电流也足以将通信口损坏。
     E.楼内通信线路受大楼附近雷击电磁场感应而产生雷电流,雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点电流等有关。当建筑屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时,线路感应雷电流较大。
     F.楼内线路相互感应。这是较多的线路布得很近(如电源线、通信线、地线等相互距离在10CM内)时,如其中的一条上有过电压,则其它线路上多会感应到过电压,但雷电流不大。
     3.地反击
     接地系统常称接地装置,接地系统不符合要求主要会产生地反击,一般的地反击是指同一设备或系统同时连接到几个互相没有直接电气连接的地网,当雷击时,各地网之间的可能存在较高的电位差,该电位差通过地线直接加在同一设备过系统上,该电位差有可能将设备损坏。
     雷击时地电位抬高,该高电位通过地线到设备,此时,如设备有低电位的外接线则会形成电位差损坏设备,如设备没有外接线或外接线都呈高阻状态则没有电位差,属于水涨船高性质,设备不会损坏。
     4.雷电电磁场
     雷电电磁场是指:大楼附近或楼本身遭雷击时,楼内有较强的电磁场,处在该电磁场中的设备有可能损坏。

三. 宁夏广播大楼机房弱电设备雷击隐患分析
     由于宁夏广播大楼建于1974年,大楼内供电线路和信号线路均未有感应雷防范措施的设计,故而楼内弱电设备存在很大的雷击隐患,具体分析如下:
     1.配电线路引入雷电
     由于直播间及总控机房采用三相四线制供电,且供电系统未安装防雷装置,供电线路感应雷击主要由:
     A.雷电从三相四线制电源供电线路进入低压线路,并传到楼内弱电设备。
     B.楼内的楼层配电线在楼内受引下线等再次感应后,雷电流传到楼内弱电设备,这种感应几率比较大。
 [Page]    2.通信线路引入雷电
     A.直播间与总控机房之间,以及总控机房与传输发射各机房之间有数十条音频信号线路相连,线路两端未安装防雷装置,音频信号线路在跨楼受外部雷电感应而产生雷电流或遭受大楼引下线电磁场感应而产生雷电流。
     B.直播间有数十条电话线从外部引入,在进入直播间前未安装防雷装置,数十条电话线在进入直播间受外部雷电感应而产生雷电流或遭受大楼引下线电磁场感应而产生雷电流。
     3.地电位反击
     宁夏广电总台广播大楼共有两个接地系统,未采取等电位连接措施,当雷击时,两地网之间可能存在较高的电位差,该电位差通过地线直接加在同一设备系统上,形成地电位反击,有可能将设备损坏。

四. 以往雷击事故
     由于存在以上雷击隐患,宁夏广电总台广播大楼在未进行感应雷击防护改造措施之前,在雷电高发期曾经两次遭到雷电袭击,宁夏广播总控机房和直播机房音频分配放大器设备、监测监听设备及电话桥接器等设备均遭受不同程度损坏,直接经济损失达数十万元。后经专业部门反复检测认定,此两次雷击事故为两起较为典型的感应雷击事致。在雷电发生瞬间,强大的雷电电磁脉冲在附近架空金属线路(包括电源线路、信号线路等)产生感应过电压,在广播总控室和直播间引出的架空信号线路上感应了瞬态高电压,导致了部分播出设备的损毁。

五. 播总控机房感应雷击防护改造措施
     一年前,总台投入了专项资金对广播大楼总控机房及直播机房进行了以下感应雷击防护改造措施:
     1.通信线路保护措施
     A.将直播间与总控机房之间,以及总控机房与传输发射各机房之间的跨楼外部分音频信号电缆采用电缆铠装铜外皮屏蔽层方法将电缆屏蔽并多处接地;将架空在外的电缆在进入机房设备端口处做了活接口,这样,在雷电频发期来临时,可将该电缆端口脱开,主用光缆,从而减少电缆引入雷电的可能。
     B.在十余条电话线进入直播间的设备前端各安装一只德国DEHNlink电涌保护器,它能快速有效的将浪涌电流引入地下,以防止雷电发生时通讯线路中产生的感应电流浪涌。
     2.地电位反击保护措施
     将各直播间和总控机房采用30×3mm紫铜排沿墙四周敷设,形成闭合环形接地母线,将各直播间和总控机房所有设备就近分别接到环形接地母线上,并在大楼旁重新做一接地,将此新接地与环形接地母线相连,再与建筑物四面主钢筋及金属屏蔽笼相连接,沿电缆沟的光缆,电缆也与环形接的母线相连接,环形接地母线上设备接线处同一电位上,消除电位差影响,同时泄流通道增加,雷击感应过电压幅值大幅度下降,达到安全运行目地。

六. 结语
     虽然通过上述几个方面的改进,宁夏广电总台广播大楼总控和直播机房设备近两年来在雷电天气情况下,没有再遭遇过雷击损害,但大楼的整体防雷防护措施仍然不够完善,还存在着许多隐患,比如还应在配电线路的三相四线制电源供电线路开关输出端加装三相电源防雷器等防护措施,以防止雷电从外线(高压线)进入、或是线路上的过电压(楼内雷击感应过电压、操作过电压等)进入本楼层设备等。总之安全播出是重中之重,采取有效的防范措施来避免或减轻雷击对广播电视设备的破坏是广电系统一项重要的工作。

视听科技视频号 广告
发表评论