河南电视转播台机房雷击事故成因分析及防护建议-币游国际登录官网

徂徕山电视转播台始建于1994年8月，1995年1月启用，地处山东省泰安市徂徕山太平顶，在连绵群山之中，海拔1027米，进山山路40余公里，是方圆百里群山中的最高点，由于其地势高，空旷独立，卫星接收天线及通信线路等曾多次遭雷击，通信线路接口处常出现强烈打火现象，与之相连的信号设备多次因雷击而损坏。 
 
1雷击事件 
 
2010年2月10日14时左右，徂徕山出现强对流天气，其主峰太平顶发生强雷暴，雷声震耳欲聋，正在机房内值班的转播台工作人员看到设备机架后突然出现“火球”，转播随即发生中断，工作人员紧急查找原因，发现有线解调码流输出接收机（图1）的左右声道平衡伴音输出口被击坏，导致信号传输中断，整个系统无法运行。

2徂徕山电视台的主要概况及防雷现状 
 
徂徕山电视转播台位于徂徕山最高点。周围土壤表层为极少土加石，下部多为砾石（电视台布局见图2）。

2.1建筑物情况 
 
电视台通信铁塔高88m，通信机房被罩于铁塔下，其四角即为铁塔的四角（见图3），铁塔对机房起到很好的屏蔽作用。机房屋顶为铝板金属屋面，据电视台工作人员介绍屋面未做接地处理。

根据现场勘查，信号系统内均未安装浪涌保护器。 
 
2.4等电位连接及接地系统 
 
机房内设有防静电地板，等电位连接采用镀锌扁钢（见图4）围绕机房内一周形成闭合圈，各机架或设备的接地就近与镀锌扁钢相连，连接处采用螺栓连接，但是机房内线路繁多，且都沿静电地板下敷设，走线混乱。 
 
整个电视转播台为共用接地系统，接地装置布置为南山坡一处地网，北山坡一处地网，南北接地点之间距离约50m。机房接地在机房的东南角与铁塔接地装置相连，连至南山坡接地装置。整个共用接地系统接地电阻值经测试为10ω，光缆加强芯进入室内未做接地处理。 
 
3雷击事故成因分析 
 
在进行事故调查中，当时值班人员回忆称：“‘火球’发生的非常突然，随即便消失了。”我们在事发现场看到，现场无烧灼痕迹，“火球”是球形雷的可能被排除，所谓的“火球”应该是电火花。 
 
3.1从电源、信号、天馈线路分析 
 
从原有电源浪涌保护器被击毁可知，电源系统是雷电波侵入的重要途径，但对于本次雷击，电源系统是否为引雷的途径呢？从雷击的造成后果来看，这种可能性很小。一是因为顺着信号传输的方向，与电源直接相连的前部分设备（较遭受雷击的后续设备而言）并未遭受雷击；二是因为被击坏的是设备输出端，雷电流的传输并不是完全按照信号传输的方向。 
 
3.2从光缆引入分析 
 
带加强芯光缆自山下引入机房内，无任何防护措施，且进入分线盒加强芯未做接地处理。若是光缆在室外遭受直接雷击，雷电波顺着加强芯侵入机房内，在机房内却得不到有效泄放，就易于对周围金属物体产生放电，会形成电火花，并会对所接触的设备设施产生破坏；若是光缆加强芯在室外因雷电感应产生高电压，进入室内跟光缆分线盒在盒内产生打火现象，雷电感应如果不是很强大的雷电流，现场人员应该很难看到“火球”。勘察人员检查了室外部分光缆，无雷击痕迹，室内分线盒处无遭雷击迹象。由此可知，光缆无屏蔽、加强芯在进入室内处未接地直接引入室内，存在极大雷击风险，但导致本次雷击事故的可能性很小。 
 
3.3从地电位反击分析 
 
铁塔遭受直接雷击的可能性大，南北接地点也都有被直击雷击中的可能，如有一面被击中，由于山顶土壤电阻率大，雷电流泄放不及时，就会沿着接地系统进入机房内，从而形成地电位反击。 
 
若是系统中设备与机壳或者机壳与等电位连接带之间的电气连接不畅通就会产生反击，出现打火现象。若铁塔或接地装置被雷击中，地电位抬升，与之相连的设备的地线反而成为电压很高的高压端，它与电源线之间的电势相对关系反转，两者之间高电位足以击穿导致音频线接口与设备壳之间的电位差过大，超过与端口相连集成块电压承受力，造成集成块被破坏，无法输出伴音。 
 
现场查看，设备与机柜以及机柜与等电位带之间均为螺栓连接，经测试，有线解调码流输出接收机与机柜之间的过渡电阻高达30ω。这种情况下，强大的雷电流在此处足以产生电火花，并造成设备损坏。据工作人员介绍，有线解调码流输出接收机伴音输出多次遭受雷击损坏。 
 
综合分析，造成本次雷击的成因是地电位反击。 
 
4雷电防护措施整改建议 
 
4.1电源系统的防护 
 
对于徂徕山雷电流强度大的问题，建议对机房电源系统进行3～4级雷电防护。应更换原有的已被损坏的浪涌保护器，未防护到的设备增设浪涌保护器。需要注意的是第一级防护，低压电气（配电）系统线缆处于lpzoa区或lpzob区的部分，应安装电压开关型浪涌保护器(测试波形为10/350波形，iimp≥15ka的浪涌保护器）。 
 
4.2信号系统的防护 
 
在机房内光电转换以及微波转换设备后分别加装视频信号浪涌保护器以及音频信号浪涌保护器，并做好接地处理。 
 
另外，考虑到有线解调码流输出接收机左右声道平衡伴音输出口经常被击坏，建议在设备的出口端加装匹配的音频浪涌保护器，此处需注意应将浪涌保护器的输出端和设备的输出端相串联。 
 
4.3接地的处理 
 
经查阅原有接地图纸，机房接地在机房的东南角与铁塔接地装置相连，连至南山坡接地装置。为尽量减少地电位反击，需要对机房的接地方式进行改造，具体的改造方法： 
 
室内的地在机房四面墙的中间引出接地到接地装置上，因为塔角是雷电流泄放的主要地点，而机房四面墙的中间是电位相对最低的地点，这样可使机房内地电位抬高最小。 
 
机房内机架上的设备较多，接地走线混乱，建议增加接地排，合理布置接地线。 
 
由于光缆是雷电引入的主要通道之一，为了减少可能对设备产生的影响，需要把其加强筋接到室外的接地排上去，最好不要接到室内的地上。 
 
机房屋顶为铝质金属屋面，且未做接地处理，应将屋顶四角分别与铁塔相连。 
 
对机房内的电源、信号线路进行综合布线，尽量远离室内等电位连接带。 
 
5结束语 
 
经现场勘查和综合分析，造成本次雷击事故原因是地电位反击。徂徕山电视转播台位于徂徕山的最高处，不仅遭受雷击的可能性大，而且雷击强度也较大，工作人员应密切注意设备的雷电防护，不仅要完善转播台的雷电防护系统，而且要注意雷电防护设施的日常巡检及维护。如遇雷雨天气，建议所有人员尽量在室内活动，若有工作人员要从室外进入室内，应尽量通过远离接地装置的路径进入室内，最大限度地保证人员及设备的安全。