[發明專利]發射機房設備弱電位差連接防雷方法

有效

• 申請號: 201410088492.4
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103997014B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 蘇寵盛;蘇宇寧
• 申請（專利權）人: 蘇宇寧
• 主分類號: H02G13/00
• 分類號: H02G13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種電視、調頻、通信無線發射臺避免發射鐵塔引雷電到機房危害人身安全、損壞機器的地線連接方法。

電視、調頻、通信無線發射臺由于射頻發射的需要，設備地與發射鐵塔是直接用饋管相接的，發射鐵塔也是避雷的接閃器，立在高處很容易引來附近空間的雷電，雷電可從鐵塔直接經饋管到達設備地而對設備與人身造成危害。本技術保證機器正常工作而工作人員、發射機房機器不受鐵塔引下的雷電影響。

背景技術

避免雷電危害一般的做法是將發射鐵塔接到接地電阻小于4歐姆的接地網，設備地就近接接地網。這樣一般的接地防雷，保護的只是人身安全，設備會經常受雷擊損壞。因此又常按中華人民共和國國家標準GB50343-2012<<建筑物電子信息系統防雷技術規范>>（后簡稱<<規范>>）對機房設備進行“等電位連接”防雷。等電位連接首先在外國保護人身安全的防雷技術中被提及應用，在一般防雷設計中有很好的防雷效果，并發展成行業的防雷規范。等電位連接在接地網的接地電阻小于4歐姆時有很好的防雷效果，除此之外未發現更好的方法。因此在發射臺防鐵塔雷電的設計一般也用<<規范>>中的等電位連接方法，實際統計<<規范>>中的等電位連接方法防雷效果，在有的山地發射臺有很好的防雷效果，但有不少的高山發射臺還是有雷電損壞設備的事故發生。雷電主要造成內有晶體元件的高科技設備受到損壞,造成停播及經濟損失。近年電視、調頻、通信事業高速發展，各種高科技設備越來越多應用在發射臺中，相當一部分發射臺因防雷措施不當，難以完全避免雷害。還有前期防雷設計沒有科學依據，造成不合理的防雷投資，也相當于加大了因雷電造成的損失。如廣西廣播電視系統2013年因雷電造成的停播就超過150小時,直接經濟損失超過50萬元.而前期建設防雷接地網的投入就超過1000萬元。

防雷技術中還有的文獻提出用一點接地的防雷方法，這對獨立且不必接鐵塔的設備防雷是有效的，而對必需用饋管接到鐵塔的設備地、設備地還需要相互連接的發射機房設備，是不適用的。

在高山發射臺實際工作中，我們發現按<<規范>>的等電位連接防雷有如下的不足：

(1)接地網要求接地電阻4歐姆以下,在山地往往需要較大的投資。經濟原因，施工常不能滿足接地電阻4歐姆以下的要求。

（2）接地電阻時效性較短,接地電阻隨季節、時間的變化大,難以長時滿足接地電阻4歐姆以下的接地電阻要求。

（3）機房內需要的短路金屬材料多,施工難度較大,相應投資較大。難以保證每個設備的短路連接。

（4）“等電位”連接后的設備并不是設備的電位相等，鐵塔引雷電時，若接地網防雷接地電阻較大，機房設備之間還會存在較大會損壞設備的電位差。損壞的設備大多是內有晶體PN結的高科技設備。

（5）等電位連接的定義并沒有給出要多小的電位差才能保護設備與人身安全，只是要電位差趨向0的連接，防雷設計中的數值計算無據可循,不能根據設備安全電壓與人身安全電壓的不同施以不同的防雷設計，給實際防雷施工帶來一定的盲目性。

圖13按<<規范>>的等電位連接防雷,當充當接閃器的避雷鐵塔的鐵塔接地網接地電阻過大,受雷擊時經鐵塔接地網直接流向大地的電流就會小,經饋管流向機房設備的雷電流就大,若擊向避雷鐵塔的雷電流為60KA，經饋管的雷電流以一半計,雷電流為30KA,符合<<規范>>的等電位連接線規格可用截面為16平方毫米的銅線，機房內這樣的導線可能會有16米長,若這樣的等電位連接線有一條分流了10KA的電流，在這種情況下,16米長截面16平方毫米的銅導線電阻為16×0.0172/16=0.0172歐姆,當流過10KA的雷電流時,壓降就有172伏。這個電壓與等電位連接板、等電位連接線、等電位接地線的部分降壓疊加,加在設備地之間,也加在部分設備地與大地之間,至少有172伏。

在現代發射機房設備中，應用了大量的有PN結的晶體元件，PN結一般是設備安全耐壓最低的結構。PN結工作電壓為0.7伏(硅)或0.3伏(鍺)，PN結所加正向電壓超過工作電壓過多就會損壞。小于0.3伏的電壓不會損壞PN結。可認為0.3伏是設備的安全電壓，小于0.3伏的電壓稱為設備的弱電位差。