姜德濤

（莊河市融媒體中心，遼寧 莊河 116400）

0 引 言

電視臺(tái)為廣受群眾提供了多種多樣的電視節(jié)目和新聞信息，影響著人們生活的方方面面，對(duì)人們的工作、學(xué)習(xí)有著深遠(yuǎn)的影響。而電視信號(hào)發(fā)射塔是發(fā)射和接收廣播電視信號(hào)的重要工具和載體，特別是隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等電子設(shè)備的不斷增多，無線信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的波動(dòng)增加，大大增加了電視信號(hào)發(fā)射塔被雷電擊中的概率，因此，對(duì)發(fā)射塔的防雷裝置進(jìn)行完善、優(yōu)化防雷技術(shù)措施，以減少發(fā)射塔的雷擊危害，有著十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1 電視信號(hào)發(fā)射塔防雷擊的必要性

防雷是電視信號(hào)發(fā)射塔安全保護(hù)的重要組成部分，在防雷技術(shù)檢驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析中，需要在防雷裝置應(yīng)用與電磁信號(hào)處理的基礎(chǔ)上對(duì)集成電路信息進(jìn)行傳輸保護(hù)，通過防雷保護(hù)裝置的應(yīng)用提高電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷安全性[1]。由于電視信號(hào)發(fā)射塔大多位于山頂、建筑頂端等，在云層電場(chǎng)效應(yīng)的作用下極易出現(xiàn)雷擊的情況損害發(fā)射塔的安全，因此要結(jié)合放電現(xiàn)象完善防雷裝置布置，從而提高電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷水平。在信號(hào)傳輸與數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)電視信號(hào)發(fā)射塔的信號(hào)傳輸、設(shè)備運(yùn)行安全等進(jìn)行優(yōu)化。在電視信號(hào)發(fā)射塔防雷保護(hù)技術(shù)應(yīng)用中，對(duì)電視信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸、信號(hào)處理以及保護(hù)分析等進(jìn)行優(yōu)化，提高防雷控制的綜合水平[2]。

2 電視信號(hào)發(fā)射塔防雷相關(guān)應(yīng)用

2.1 防雷地網(wǎng)保護(hù)

防雷地網(wǎng)保護(hù)是通過將雷電迅速引入大地來防止雷電損害電視信號(hào)發(fā)射塔。防雷地網(wǎng)裝置在工作時(shí)，必須使用一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)接地，并且接地電阻應(yīng)符合最小值的要求，如圖1所示。在安全引雷入地的基礎(chǔ)上，通過對(duì)防雷地網(wǎng)的導(dǎo)電處理過程進(jìn)行完善，從而進(jìn)一步提升電視信號(hào)發(fā)射塔的導(dǎo)電安全防控水平。在防雷地網(wǎng)的接地連接中，可以根據(jù)電視信號(hào)發(fā)射塔的導(dǎo)電安全防護(hù)需求對(duì)防雷裝置等進(jìn)行性能評(píng)估[3]。

圖1 防雷地網(wǎng)連接示意圖

2.2 電源系統(tǒng)過壓保護(hù)

電視信號(hào)發(fā)射塔的過壓保護(hù)是在防雷保護(hù)和三級(jí)防護(hù)的基礎(chǔ)上對(duì)電流傳輸與過壓保護(hù)處理等進(jìn)行優(yōu)化，提高發(fā)射塔對(duì)偶發(fā)超工作額定電壓和超限電流的自我防護(hù)水平[4]。在電視信號(hào)發(fā)射塔建立多級(jí)防雷安全裝置，通過浪涌保護(hù)器（Surge Protection Device，SPD）間的能量配合建立4級(jí)保護(hù)機(jī)制，如圖2所示。第一級(jí)防護(hù)是從總配電箱端出發(fā)，安裝電源并設(shè)置高能量防雷器，在釋放強(qiáng)電流的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一級(jí)防護(hù)與安全管理；第二級(jí)防護(hù)是從機(jī)電配電柜和電源安裝、防雷安全的角度對(duì)過壓保護(hù)設(shè)備的安裝與防護(hù)工作流程進(jìn)行優(yōu)化，在二級(jí)防雷分析與處理的基礎(chǔ)上提高線路的超電壓安全保護(hù)水平；三級(jí)防護(hù)則是從安全保護(hù)與設(shè)備安全的角度進(jìn)行優(yōu)化，更換完善線路設(shè)計(jì)和布線，提高線路防護(hù)的綜合水平；第四級(jí)防護(hù)是在過壓防護(hù)分析的基礎(chǔ)上對(duì)插座進(jìn)行更換，提高電源系統(tǒng)的超電壓控制和處理水平[5]。

圖2 浪涌保護(hù)器 TN-S系統(tǒng)原理圖

2.3 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)系統(tǒng)保護(hù)

在電視信號(hào)發(fā)射塔搭建過程中，利用電磁保護(hù)技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸安全進(jìn)行保護(hù)。利用電視信號(hào)發(fā)射塔的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)防護(hù)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理，從而提高信號(hào)的傳輸質(zhì)量和傳輸效率。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電視信號(hào)發(fā)射塔網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的正常傳輸與合理控制，需要從感應(yīng)電壓和終端數(shù)據(jù)處理入手，利用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)保護(hù)技術(shù)對(duì)電視信號(hào)發(fā)射塔內(nèi)部的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)保證終端設(shè)備的安全。在網(wǎng)絡(luò)信息傳輸與信號(hào)處理的過程中，可以通過電磁感應(yīng)設(shè)計(jì)與信號(hào)保護(hù)設(shè)計(jì)提高網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸?shù)陌踩耘c可 靠性[6]。

2.4 發(fā)射塔反饋系統(tǒng)保護(hù)

對(duì)于電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷保護(hù)，還可以利用安裝避雷針等裝置對(duì)雷電進(jìn)行引導(dǎo)，將其反饋到特定的埋地設(shè)備上，提高防雷保護(hù)的應(yīng)用效果。在防雷保護(hù)中可以建立閉合的接地網(wǎng)系統(tǒng)，將發(fā)射塔與該接地網(wǎng)系統(tǒng)有機(jī)地連接在一起，形成一體化導(dǎo)電系統(tǒng)。電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷反饋保護(hù)技術(shù)可以從發(fā)射塔內(nèi)部設(shè)備、外在結(jié)構(gòu)導(dǎo)電的角度對(duì)導(dǎo)電信號(hào)進(jìn)行整體反饋處理，并且構(gòu)建主地網(wǎng)連接與反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)防雷反饋信息的采集與檢驗(yàn)，避免出現(xiàn)防雷失效的情況影響電視信號(hào)發(fā)射塔的電視信號(hào)傳輸與應(yīng)用[7-8]。

3 電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷保護(hù)可靠性設(shè)計(jì)

從架空線路的防雷改造與信號(hào)線路處理的角度進(jìn)行考慮，對(duì)10 kV架空線路的防雷裝置與接地裝置等進(jìn)行優(yōu)化改造，以提高電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷保護(hù)水平。在靠近10 kV架空線路的位置，可以從絕緣子接地、線路配合等方面進(jìn)行優(yōu)化，提高電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷可靠性。此外，還可以采用絕緣子等裝置增加電視信號(hào)發(fā)射塔線路的阻抗，以實(shí)現(xiàn)更好的避雷效果。在線路設(shè)計(jì)中，對(duì)電視信號(hào)發(fā)射塔的地網(wǎng)連接、信號(hào)檢驗(yàn)線路等進(jìn)行綜合連線處理。對(duì)接地線路等進(jìn)行優(yōu)化，提高等電位的多點(diǎn)連接與信號(hào)處理水平。在優(yōu)化發(fā)射中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)接地母排等進(jìn)行合理統(tǒng)籌規(guī)劃，從而提高電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷保護(hù)水平。除此之外，在對(duì)電阻進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上提高主地網(wǎng)的安全性。從過壓保護(hù)設(shè)備應(yīng)用和避雷裝置安裝的角度構(gòu)建防雷保護(hù)機(jī)制，將電信低壓設(shè)備、發(fā)射站、避雷針、變壓器以及發(fā)射塔等設(shè)備與接地網(wǎng)連接在一起，并且安裝浪涌保護(hù)器，從而提高避雷保護(hù)與信號(hào)傳輸處理的綜合水平[9-10]。

4 電視信號(hào)發(fā)射塔防雷保護(hù)的仿真檢驗(yàn)

通過ATP軟件建立發(fā)射塔工作模型并進(jìn)行仿真測(cè)試，以便發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)對(duì)發(fā)射塔的防雷保護(hù)手段進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。ATP（Alternative Transient Program）是目前世界上電磁暫態(tài)分析程序EMTP（Electromagnetic Transient Program）最廣泛使用的一個(gè)版本。在仿真模型檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)節(jié)點(diǎn)低壓側(cè)三相經(jīng)過雷電沖擊后的電壓峰值進(jìn)行計(jì)算。電視信號(hào)發(fā)射塔在安裝避雷器后，在相同雷電波的作用下，防雷保護(hù)所出現(xiàn)的最大過電壓幅值與未使用防雷保護(hù)的最大過電壓幅值相比下降了33%，說明電視信號(hào)發(fā)射塔的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)可以保證系統(tǒng)安全性與有效性。與此同時(shí)，從發(fā)射塔絕緣強(qiáng)度的角度對(duì)絕緣子并聯(lián)過電壓保護(hù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。復(fù)合絕緣子的間隙距離為194.7～231.5 cm，沖擊電壓峰值為180.5 kV，具體的仿真結(jié)果如表1所示。

表1 絕緣子并聯(lián)過電壓保護(hù)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在沖擊電壓峰值相同的情況下，復(fù)合絕緣子的間隙距離越大，則雷電可能對(duì)發(fā)射塔造成損害的概率越低，對(duì)保護(hù)電視信號(hào)發(fā)射塔安全具有一定的積極作用。

5 結(jié) 語

本文通過分析電視信號(hào)發(fā)射塔防雷擊的必要性，對(duì)防雷地網(wǎng)保護(hù)、電源系統(tǒng)過壓保護(hù)等發(fā)射塔的保護(hù)機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，通過ATP仿真測(cè)試驗(yàn)證了防雷保護(hù)設(shè)計(jì)具有一定的積極意義?，F(xiàn)階段的發(fā)射塔防雷保護(hù)側(cè)重于優(yōu)化完善防雷網(wǎng)和電源保護(hù)裝置等，技術(shù)方面的創(chuàng)新改進(jìn)有所缺失，未來將對(duì)整個(gè)發(fā)射塔的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行整合，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)細(xì)致優(yōu)化。