［提要］本文以中央人民廣播電臺(tái)3套調(diào)頻節(jié)目在南京地區(qū)無線落地覆蓋為發(fā)展機(jī)遇，對(duì)南京廣播電視集團(tuán)所屬老鷹山發(fā)射臺(tái)進(jìn)行全面系統(tǒng)改造。針對(duì)原有高山發(fā)射臺(tái)易遭雷擊的情況，建設(shè)者在新建鐵塔、機(jī)房、配電房等基礎(chǔ)設(shè)施的過程中，對(duì)防雷接地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和精心施工，為高山發(fā)射臺(tái)的人員設(shè)備安全提供了切實(shí)保障。
　　［關(guān)鍵詞］防雷，接地，人工接地，地網(wǎng)，接地電阻
　　一、 概述
　　本文就中央人民廣播電臺(tái)節(jié)目無線覆蓋工程中對(duì)防雷接地的探討和實(shí)踐作一總結(jié)。
　　二、一般工程建設(shè)中對(duì)防雷接地的探討
　　1、接地
　　在廣電工程設(shè)計(jì)接地時(shí)，通常不僅有防雷接地，還有交流電源接地、設(shè)備安全保護(hù)接地、直流工作接地等。為了防止各系統(tǒng)之間的互相干擾，以往都強(qiáng)調(diào)將各種接地各自獨(dú)立，它的好處是不會(huì)造成互相干擾，但獨(dú)立接地必然引起各接地系統(tǒng)不同的電位，尤其是發(fā)生雷擊的時(shí)候各系統(tǒng)的接地點(diǎn)的電位可能相差很大，而過大的電位差正是電子設(shè)備工作失常和損壞等事故的起因。
　　當(dāng)發(fā)生雷電時(shí)，在防直擊雷接地網(wǎng)上產(chǎn)生很高的地電位（如該地網(wǎng)接地電阻為1Ω，雷電流為100kA，則地網(wǎng)的沖擊電壓可達(dá)100kV），當(dāng)雷電流通過防雷接地極向大地作半球形散開時(shí)，在附近距接地極不等的地方必定存在電位梯度（電位差），那么在同一臺(tái)電子設(shè)備的電路板上分別與電源、通信和外殼相接的各部分就承擔(dān)各地網(wǎng)之間的高電壓而被擊穿。而如果采用共用接地，雷電流在沖擊接地電阻上產(chǎn)生的高電壓，將同時(shí)存在各系統(tǒng)的接地線上，各系統(tǒng)地線之間不存在上面講到的高電位差，也不存在同一臺(tái)設(shè)備的各接地系統(tǒng)之間的擊穿問題。
　　2、聯(lián)合接地
　　接地系統(tǒng)包括接地裝置和連接網(wǎng)絡(luò)兩部分。接地裝置的主要任務(wù)是盡可能多地將雷電流導(dǎo)入土壤中，同時(shí)不在接地裝置上產(chǎn)生危險(xiǎn)的電位差。等電位連接網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是消除建筑物上及建筑物內(nèi)所有設(shè)備之間危險(xiǎn)的電位差并減小建筑物內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
　　3、合理布局
　　過去，在討論接地裝置的時(shí)候，以往人們總是要求接地電阻小于多少歐姆上，總認(rèn)為接地電阻越小避雷效果就越好，被保護(hù)的對(duì)象就越安全。但是，近十幾年來理論和實(shí)踐證明，與其說接地網(wǎng)接地電阻值重要不如說接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)更重要。從電氣安全要求來看，過大的電位差是造成人身電擊和機(jī)電設(shè)備工作失常和損壞等事故的起因，這已為國(guó)內(nèi)外無數(shù)電氣事故所證實(shí)。環(huán)形接地網(wǎng)較之帶狀接地網(wǎng)可以使到界面以內(nèi)的電場(chǎng)分布比較均勻，減少跨步電壓對(duì)人的危害，也減少室內(nèi)在被雷擊時(shí)由于地面電位梯度大而容易產(chǎn)生對(duì)設(shè)備高壓反擊的危險(xiǎn)。而長(zhǎng)度較長(zhǎng)的帶形接地裝置，由于電感的作用，當(dāng)超過一定長(zhǎng)度時(shí)，沖擊電阻將不再減少（這個(gè)極限長(zhǎng)度稱為有效長(zhǎng)度）。《雷擊磁脈沖的防護(hù)》（IEC61312）指出：“為了將雷電流散流入大地而不在接地裝置上產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，接地裝置的形狀及尺寸比接地體電阻的具體數(shù)值更為重要。然而，通常還是建議接地體要有低的電阻值”。因此，在設(shè)計(jì)制作接地裝置時(shí)，不僅要考慮接地裝置的接地電阻，更要注意接地裝置的形狀和尺寸。
　　三、本工程具體實(shí)施
　　根據(jù)老鷹山發(fā)射臺(tái)以往遭遇過的雷擊類型，如：直擊雷、滾雷、感應(yīng)雷、引入雷等，我們?cè)诠こ探ㄔO(shè)中對(duì)防雷接地重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面加以實(shí)施：一是盡可能地增加接地棒數(shù)量及與土壤的接觸面積，以減少接地電阻，使雷電能得到盡快泄放；二是接地做成環(huán)形接地網(wǎng)，減少跨步電壓對(duì)人的危害，也減少室內(nèi)在被雷擊時(shí)由于地面電位梯度大而容易產(chǎn)生對(duì)設(shè)備高壓反擊的危險(xiǎn)；三是將機(jī)房做成法拉第式的屏蔽機(jī)房，有效阻擋滾雷、感應(yīng)雷擊對(duì)機(jī)器設(shè)備的侵襲；四是將所有外線（動(dòng)力電線、光纜線等）入地，避免引入雷損壞機(jī)器設(shè)備。
　　1、 利用建筑物基礎(chǔ)作為接地體
　　根據(jù)發(fā)射臺(tái)鐵塔、機(jī)房、配電房、生活用房結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)平面圖，充分利用基礎(chǔ)地基的鋼筋，在基礎(chǔ)地梁平面下利用50mm×5mm熱鍍鋅扁鋼鋪設(shè)成3m×3m的均壓輔助地網(wǎng)，并與基礎(chǔ)地梁內(nèi)的鋼筋進(jìn)行可靠焊接后用50mm×5mm的鍍鋅扁鋼引出與人工環(huán)形地網(wǎng)聯(lián)接，以增加接地面積。
　　2、 做人工環(huán)形地網(wǎng)
　　在建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地網(wǎng)外3m處做人工環(huán)形地網(wǎng)，每3m為間隔增加人工接地棒。為有效增加接地面積，減小接地電阻，在人工環(huán)形地網(wǎng)內(nèi)也以3m為間隔的田字結(jié)構(gòu)形式結(jié)點(diǎn)處增加人工接地棒。
　　垂直接地棒采用L50mm×50mm×5mm，長(zhǎng)度為2000mm的熱鍍鋅角鋼，水平接地采用50mm×5mm的熱鍍鋅扁鋼。整個(gè)基礎(chǔ)地網(wǎng)和人工環(huán)形地網(wǎng)全部用低電阻率的田土回填。
　　3、基礎(chǔ)接地聯(lián)網(wǎng)
　　本工程對(duì)新建機(jī)房基礎(chǔ)接地、新建配電房基礎(chǔ)接地、新建生活用房基礎(chǔ)接地都參照新建鐵塔基礎(chǔ)接地的方式進(jìn)行，即利用建筑物基礎(chǔ)作為接地體以外再增加人工環(huán)形地網(wǎng)，人工接地的垂直接地棒共有一百多根。各建筑物基礎(chǔ)接地系統(tǒng)之間水平均采用兩根50mm×5mm的熱鍍鋅扁鋼可靠連接，加上同老機(jī)房聯(lián)接在一起的接地面積達(dá)到近1000平米。
　　4、發(fā)射機(jī)房接地
　　發(fā)射機(jī)房的防雷接地是整個(gè)系統(tǒng)防雷工程的重中之重，機(jī)房建筑物外墻采用植入不銹鋼網(wǎng)屏蔽、門窗也進(jìn)行了防雷接地，將機(jī)房做成法拉第式的屏蔽機(jī)房，防止?jié)L雷、感應(yīng)雷擊對(duì)機(jī)器設(shè)備的侵襲。在機(jī)房?jī)?nèi)，將信號(hào)地線、配電保護(hù)線、設(shè)備外殼、防雷接地、屏蔽地線、地板支架、金屬管道、金屬門窗等分別單獨(dú)用導(dǎo)線或扁鋼引入基礎(chǔ)接地網(wǎng)，避免雷電引下時(shí)對(duì)機(jī)器和信號(hào)設(shè)備的沖擊，最大限度地保護(hù)機(jī)房?jī)?nèi)部人員的人身安全。
　　5、外線入地
　　以往老鷹山發(fā)射臺(tái)所遭受的雷擊大多為外線引入所致，由于以前動(dòng)力電纜線為架空到變壓器前端，發(fā)生過在山下三相電纜架空裸線遭雷擊使得山上變壓器遭到燒毀的情況，光纜線架空進(jìn)入機(jī)房，光纜線遭雷擊后也引起光端機(jī)被擊壞。在本次工程建設(shè)中，將所有外線（包括動(dòng)力電線、光纜線等）距機(jī)房和配電房50m處入地通過電纜溝進(jìn)入機(jī)房和配電房，光纜線的加強(qiáng)筋在進(jìn)機(jī)房前先進(jìn)行接地處理。
　　6、施工工藝要求
　　（1）所有焊接點(diǎn)涂?jī)杀榧t丹漆和銀粉漆進(jìn)行防腐防銹處理。
　　（2）工程結(jié)束后，做好土壤回埋，現(xiàn)場(chǎng)清理，原貌恢復(fù)等。
　　（3）回土?xí)r，不得將雜物填入溝內(nèi)。回土過程中應(yīng)將填入的土夯填嚴(yán)實(shí),夯填次數(shù)不小于三次,土質(zhì)干燥夯實(shí)時(shí)應(yīng)澆水。
　　（4）室外連接點(diǎn)如采用螺栓連接，要保證連接點(diǎn)接觸可靠。
　　四、本工程實(shí)施時(shí)的討論
　　1、關(guān)于降低接地電阻
　　考慮到高山臺(tái)地質(zhì)情況，原方案設(shè)計(jì)中為了有效降低接地電阻，垂直人工接地極采用L2000mm的高效銅接地棒，采用鉆孔法每隔3m在溝槽底部分別打孔安裝1根L2000mm的高效銅接地棒，在溝槽內(nèi)以及孔洞內(nèi)采用降阻劑，將溝槽及孔洞填滿并夯實(shí)。雖然該方案實(shí)施起來也可非常有效地降低接地電阻，但工程費(fèi)用非常昂貴，不到萬不得以是不能采用如此辦法。后來我們采用增加接地面積的辦法，并在工程實(shí)施工藝上嚴(yán)加控制，也同樣達(dá)到了有效降低接地電阻的目的。
　　2、 關(guān)于增加附屬避雷鐵塔
　　原方案曾有建議在山頭四角各建一十幾米高的避雷鐵塔來有效防止直擊雷或感應(yīng)雷擊對(duì)人體和設(shè)備的襲擊。然而，國(guó)內(nèi)廣電系統(tǒng)有高山臺(tái)進(jìn)行過類似試驗(yàn)，其效果反而是更加遭致雷電的襲擊，所以經(jīng)過討論，我們?nèi)∠�了該方案的�?shí)施。通過計(jì)算，我們新建鐵塔的高度105米（含避雷針）其有效保護(hù)范圍已涵蓋了山頭建筑設(shè)施。
　　五、案例工程防雷接地效果
　　1、在工程建設(shè)過程中，我們請(qǐng)江蘇省防雷中心對(duì)防雷接地進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，如果實(shí)際接地效果達(dá)不到我們預(yù)先的設(shè)計(jì)方案，將隨時(shí)調(diào)整施工方案。最終實(shí)測(cè)接地電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我們的預(yù)期，鐵塔、機(jī)房整個(gè)接地系統(tǒng)電阻均小于0.6歐姆，遠(yuǎn)好于國(guó)家規(guī)定的防雷接地標(biāo)準(zhǔn)值。
　　2、建成以來，3年已過去，到目前為止，發(fā)射臺(tái)已經(jīng)歷過多次雷電天氣，新的防雷接地系統(tǒng)效果得到了成功驗(yàn)證。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　《雷擊磁脈沖的防護(hù)》(IEC61024-1-2)