大泽山转播台避雷接地系统的设计安装

大泽山转播台建在坚硬的花岗岩山体上，整个山顶是一块巨大的岩石，周围环境没有植被，土壤电阻率很大，雷击现象非常严重。我们对往年发生的雷击时间、雷击次数和分析报告等进行了汇总，发现大泽山台遭受的雷击主要有直击雷、感应雷和地电位反击。直击雷是带电云层与大地上某一点之间发生的迅猛放电现象，威力很大，产生的雷电压可达几万伏，雷电流达万安级。在雷电通路上，设备会被雷电击穿甚至熔化。我们台最严重的一次是直击雷落在配电室外墙的断路器上，造成了40mm×4mm的铜排和铝排全部熔化，高压电缆击穿起火，损失严重。感应雷是直击雷发生以后，带电云层迅速消失，而地面上某些范围内由于散流电阻大，以致于出现局部高电压，或者由于直击雷在放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线感应而产生高电压使发射机发生闪络现象。这种雷击对设备的损坏程度虽然比不上直击雷大，但次数却相当频繁。由于设备智能化控制的COS电路越来越多，集成化程度越来越高，元器件受感应雷损坏的概率不断增大。我们以前为了找合适的接地点来降低接地电阻，用扁钢延伸到山沟100米。这样做的负面影响是裸露在山坡表面的扁钢成了接闪器，发生雷击时，雷电流在引下线上产生的雷电压使地电位迅速升高，造成地电位反击，危机到播出设备的安全。

大泽山台处于渤海湾风口位置，山头雾气很重，天气多变。天空出现带有大量电荷的雷云时，由于静电作用，雷云下面的发射塔，电力线、电力塔等金属物体，就带上与雷云相反的电荷，雷云与下方的山体之间变成了一个充电的大电容。当雷云和山体之间的电压高到一定的程度，便对山体上突出的发射塔、电力塔和楼房避雷带进行放电。同时，天空中带电的雷云也在电场的作用下逐渐地向山体靠拢。少数带电微粒一旦接触到发射塔、电力塔、楼房或者山体，就形成电流先导。所以，工作人员在雷雨天气时，经常在看见闪电、听到雷声之前，就会听见机房或宿舍内的金属物体“叭叭”作响。先导放电是不连续的，它呈现分枝状，沿着空气电离最强、最容易导电的路径放电。当先导放电到达山体，或者与山体之间的放电迎面汇合以后，就开始主放电。此时，雷云与山体之间所聚集的大量电荷，通过先导放电开辟的狭小电离层通道发生猛烈的电荷中和，放出能量，发生电闪雷鸣。同时，雷击点有巨大的电流流过。如果接地电阻太大，不能及时把雷电流泄放掉，就会把雷击点和与之相关联的设备打坏。

在设计避雷接地方案时，我们重点考虑了气候造成的多雷和花岗岩山体不易泄放雷电流这两方面的因素造成的雷击。同时建立了内部防护、外部防护和过电压防护三道防线，防止雷电损坏设备。内部防护是为了防止雷电沿信号线、数据线和控制线串入机房，我们全部采用带屏蔽的线路进行铺设。线路两端的屏蔽层都要良好接地，而且要等电位连接。防止线路上感应出的雷电压或接地装置上的串入的雷电对设备内部的绝缘层、电缆芯线等造成反击。外部防护主要是防止直击雷落在发射塔、电力塔和山体上的房屋建筑等。即使出现了直击雷，也要保证雷电流能够及时引入大地，进行散流泄放。这就要求有完善的接地装置、足够的接地面积和低电阻率的土壤结构。根据山体结构和设备的分布，我们设计了六个接地坑，内部添加降阻剂。另外一个保护措施就是设计了两座避雷塔，用来保护地面卫星接收站、控制机房和宿舍楼。我们台配置了两路高压线路，这两路高压线都架空在山体之间，电力塔顶端没有设计避雷线，直击雷和感应雷都会直接沿着高压线路串入高压配电室，造成雷击。我们在电力塔上安装了放电间隙和高压避雷器，又在配电室内重复安装了高压避雷器和低压避雷器。从配电室到坑道、微波机房、控制机房和宿舍楼的低压电缆都采用带有屏蔽的线路。低压电源进入设备之前，都设计安装了氧化锌避雷器。

接地范围的确定：接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷还是其他形式的雷，最终都要把雷电流引入大地。因此，没有合理而良好的接地装置是不可能可靠地避雷的。接地电阻越小，散流就越大，被雷击物体的高电位保持时间就越短，危险性就越小。我们以机房为中心，在周围50米以内选择了六个避雷坑。

降阻剂的选购：我们汇总前十年雷雨季节来临之前测量的地阻值，均在16Ω左右，最高值可达到20Ω，根本不合广播电视系统高山避雷的要求。针对这种情况，我们进行了反复论证，决定在每一个避雷坑中都添加一定数量的降阻剂来降低接地电阻。选用降阻剂时，我们根据性价比决定使用JZG-03型长效降阻剂。这种降阻剂集高分子数脂与无机化合物两大类型之优点，特别适用于我们高山台的接地降阻使用。它是具有良好导电性能的非金属材料，电阻率R=0¸45，降阻率在60-90℅之间。它能有效地降低接地装置的接触电阻，并能延缓活性氯离子对金属接地体的腐蚀，理论有效期达30年。

接地体和引下线的设计：设计地网时，首先考虑的是材料的抗腐蚀性和散流面积。引下线用100×8mm的热镀锌扁钢；焊接地网用40×4mm的扁钢；鱼骨状接地体用50×50mm的热镀锌角钢。避雷坑采用“□”字型网状加鱼骨状（┰）结构，如果坑表面全部是坚硬的花岗岩，不便于人工挖掘和机械深钻，就只能铺设“田”字型网状地网。

施工方法：根据发射塔厂家对底座的安装要求，我们在设计地网时，把新的发射塔底座连接在接地体上。首先在四个塔脚的最底部水平铺设一层Φ24的螺纹钢，网孔大小为30×30cm，如图所示：

每一个塔脚以自身为中心，以1.5米的长度为半径，间隔10 度角放射状铺设了36根“L”型螺纹钢，上端与塔角焊接在一起，下端与水平地网焊接在一起。然后回添厚度为1米的细土后，再用40×4mm 的热镀锌扁钢与四个塔脚分别焊接出四个3×3米的接地体，网孔为50cm×50cm这四个接地体用100×8mm 热镀锌扁钢连接后又引到上层接地体上。在第一层细土的上面，把降阻剂和水以2.3:1的标准比例混合后灌入四个塔脚内，厚度为50厘米，上面再用细土盖好。五天以后，细土会稍微下沉，再继续添加细土并夯实到2.5米的高度。在这个高度的水平面上又焊接了一个10m×10m的地网，网孔为1.5m×1.5m，用同样的方法加入了50厘米的降阻剂后，再覆盖70厘米的细土。这两层接地体与塔体用100×8mm的热镀锌扁钢充分焊接，使雷电流能够及时泄放。发射塔安装完毕后，为了保护接地坑，我们在整个发射塔基座内的细土中撒进去1公斤的长青草种子，用草毡子盖好。等到长青草种子发芽后，扯去草毡子，使整个接地坑完全被青草覆盖，既保证了接地坑的湿度，又防止细土被大风吹走。

这次施工过程中，我们回填了624立方米的细土，添加了70吨的高效降阻剂，焊接了543平方米的接地体，竖起了两座避雷塔。把电视坑道、调频坑道内的所有设备用接地扁钢进行了等电位连接，有效地避免了雷击，使用效果非常良好。