湖南省常德市气象局 湖南常德 415000
摘要：地形、群众居住分布特征等因素影响着台站业务需求，为更快、更稳地服务更多群众，电广、雷达、通信等接、传设备通常建设在高处，如房顶、高山之巅。既然台站要建设在高处，从建站位置就决定其造成大气电场畸变的事实是不会更改的，遭受雷击的概率相对较大。高山台站易受雷击及其内部设备敏感度高、耐压差的特点，说明其防雷措施实施是必须的。经过分析，高山台站可以通过接闪、泄流、屏蔽、电位连接等防雷技术实现雷电安全。
关键字：高山台站，防雷技术
引言
建设在高山上的台站，地势相对较高，位置孤立，这就导致台站极易遭受雷电袭击。其易受雷击及设备敏感度高、耐压差的特点，说明高山台站的防雷措施实施是必须的。
下面，将对高山台站的防雷技术展开简要分析。
1 直击雷防护技术
该技术是通过建立最直接的低阻抗的泄流通道，将雷暴过程时截获的雷电流迅速散泻入地，避免其在系统结构或系统环境中较长时间存在以导致危害。包括：
（1）接闪技术，主要利用滚球法，合理确定接闪装置保护范围、布设位置、铺设材料及材料的规格大小。整个系统包括接闪杆（带、网、线）及其混合，利用尖端放电、静电感应等原理，通过该类装置截获雷电流。接闪装置除了接闪针（线、带、网）这些专门设置的装置外，也包括如路灯（航空障碍信号灯等）金属网罩、设备设施的金属外壳、屋顶金属标识牌（广告牌）、金属栏杆、金属屋面、金属旗杆、建（构）筑顶部金属结构件、金属装饰杆等金属物。
（2）引下技术，主要是通过与地面连接的金属导体（即称“引下线”），将接闪装置截获的雷电流尽速入地散泄。因此，引下线，是连接接闪器和接地装置的构件，为雷电泄流提供通道，从其功能上来说，要求该装置短、直、粗。该装置包括人工专门敷设的金属通道，也包括如：建（构）筑结构柱钢筋、路灯金属灯杆、金属爬梯、金属铁塔等。
（3）接地技术，主要是为了给防雷装置及被保护系统提供一个稳定的参考电位（又称“地电位”或“零电位”）。为了尽快将雷电流泄放，接地装置是重要的一环，在经济投入方面也是最大的一环，地网形状比接地阻值更重要。高土壤电阻率地区对接地电阻值可以适当放宽。该装置包括人工敷设的接地体（水平、垂直）、建（构）筑的基础、护坡桩等自然接地体。
2 感应雷防护技术
该技术是通过传导体将雷电流流通部位与四周泄流装置连接起来，以便将雷电感应造成的电位升高与台站及设备的均衡电压保持一致。包括：
（1）屏蔽技术，实际上是一种隔离技术，将危害源与系统隔离开来以减少干扰。具体包括：①建筑物及房间的空间屏蔽，如法拉第笼、房间四面墙体及屋顶设屏蔽网，静电地板接地，外墙金属门窗、幕墙金属支架接地等；②线路屏蔽，进出各LPZ区的线缆穿金属管或采用金属铠装缆线设置，在LPZ防护区界面处将金属屏蔽外层可靠接地；③设备屏蔽，将设备的金属外壳可靠接地。
（2）等电位技术，包括设置等电位连接装置，采用合适的等电位网络将室内正常工作情况下不带电，而当其绝缘被破坏时，有可能呈现电压的各类电气设备的金属外壳可靠接地；设置SPD；采用等电位连接器。等电位连接可以防止高电位反击、跨步电压、接触电压等。
（3）合理布线，是减少线路环路的面积，降低开口环处电压，或是不同性质线路不同管同槽敷设，以避免电磁感应。室内外各地上地下铺设的缆线与防雷装置保持适当的安全距离，直击雷的泄流点与感应雷装置与地网的连接点之间保持适当的安全距离。
3 躲雷
该技术包括项目在新建择址时，避开雷电袭击高发区；或是当“待建物”建立在狭长山谷后的迎风坡时，在山谷口、站外设置接闪杆提前站外截雷，或者将接闪杆等截雷装置设置在雷雨过程时雷暴活动路径的来向上；或是在雷雨天气时，关闭一部分可以关闭的负载支路，防止运行该路负载时可能通过线路传来的雷电危害源。
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雷达站、电视转播台、基站、野外高压线网及信号线网等，往往建设在空旷的地方，特别是前三种，经常设置在高地，受建站位置限制，遭遇雷暴过程时，除了被动“袭击”，台站内金属装置主动泄流外，躲无可躲，但是，可以通过关闭一部分暂时可不用的电源负载支路及信号网络，或是，设置站外接闪装置，提前截获雷电流，以减少台站的雷电对台站的袭扰。
4 球形雷防护技术
球形雷有时候能绕开直击雷防护装置进入室内损坏设备，最直接的防护方法是“堵”，将防护区域外通口通过设置屏蔽或将外墙的金属门窗接地。
5 其他理念
（1）整个技术系统的防雷效果的优劣，取决于接地做得好不好。接地装置的设置要充分利用现有条件，因地制宜合理配置。
在高山台站中，站址土壤电阻率普高于平原地区，加之地表土壤浅薄，主要由植被腐植物生成，对防雷地网的敷设十分不利，要想达到防雷设计要求，除了扩大地网的布设面积，加大地网材料规格以增加接触面和使用降阻剂等措施外，最有效的办法就是提高接地网体的深度，而在基建时，台站场地大都需要开挖，如果在开挖前，将泄流地网在需要填埋的坡地埋设后再覆以开挖的土石，不仅能增大面积，增加深度，同时填方土石的压力又加大了网体与土壤的密实度，有效地降低电阻值。因而可以说开挖前敷设防雷地网与场地平整后再开挖敷设，是事半功倍与事倍功半（效果）问题。
（2）防雷接地网体是一项隐蔽工程，一旦做成，就难于更换与维修，倘若设备工作20年后需要更新换代，而地网只要做得好，则仍可继续沿用；如果因质量问题需要重做，则只能在离现有基础较远的区域内实施，这样无疑会增大泄流引线的距离而影响泄流效果。
（3）适当使用降阻新材料，在技术、材料、资金允许的范围内尽一切努力，将防雷地网的电阻值降到最小限度。
6 结论
为有效达到防护的目的，各种防雷措施应互相配合。经研究，高山台站的雷电防护主要从以下几个方面着手：
(1) 做好建（构）筑物、设备、场地的直接雷防护，完善对雷害的第一道防线。能直接接闪的装置，可靠接地；不能直接接闪的，通过有效计算，设置接闪装置进行保护设计。
(2) 人工及基础地网等隐蔽工程，一旦竣工将难以更改，特别是高山台站这种地网敷设难度极大的地方。人工地网应采用水平和垂直地极混合形式，并全部采用通用降阻剂和能够改善接地体周围土壤电阻率的活力型接地降阻剂施工，做到地网经久耐用，必要时增设一至二个泄流坑。
(3) 台站内形成联合地网，做好等电位连接，建筑本体形成法拉第笼，根据实际情况，适当降低对接地电阻的要求。
(4) 搞好特殊设备场所（如机房）及其内部设备的电磁屏蔽，防止感应雷对设备的直接影响。
(5) 注意直击雷装置的泄流点和设备工作地线接地点的位置，接地预留装置与直击雷泄流通道保持足够的距离，避免地电位反击对工作地的影响。
(6) 电源防雷最重要，要防止任一途径引雷入机房电源；架空高压输电线最易引雷，高压防雷与低压防雷系统应尽量各自独立；低压部分采用线路屏蔽埋地和安装避雷器相结合，并防止其他用电线路引雷影响雷达设备电源。
(7) 把握台站的电源布线系统的拓扑结构，生活用电和业务用电支路有效分支，雷雨天气时，可有效关闭一些暂时可以不工作的负载支路，以减少线路感应电流的干扰。
(8) 进出台站的信号线、台站内需户外走线的信号线，在条件许可时尽量选用光纤缆线，不仅能保障数据传输的稳定性，也能极大减少经线路传导的雷电侵害，当然，光纤缆线的所有的金属接头、金属护层、金属挡潮层、金属加强芯等，应在进出建筑等LPZ界面处可靠接地。
(9) 合理布线，电源线路和信号线路不同管同槽敷设。
参考文献:
[1] GB50057-2010.《建筑物防雷设计规范》
论文作者:陈锡晖
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/24
标签：防雷论文; 装置论文; 金属论文; 雷电论文; 高山论文; 电位论文; 台站论文; 《防护工程》2017年第26期论文;