电视台防雷工程方案(胡光辉)

1、电视台防雷工程方案胡光辉 马俊贵山东省淄博市气象局，摘要：电视台是宣传党和国家方针政策及百姓娱乐重要的信息工具，极易遭受雷电侵害。本文根据国家建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）等相关标准，对电视大楼进行了综合的防雷工程设计。电视台大楼楼顶卫星天线附近加3支避雷针防直击雷；对电源实行三级保护，在大楼五层总UPS前安装一套单相SPD；天馈线采用标准接口的气体管式避雷器；利用原有建筑物已构成的结构钢筋网组成法拉第笼式的整体屏蔽网为主要屏蔽网，接地利用建筑物的自然接地体，等电位连接网络主要有S型、M型和混合型三种。较好的保证了电视台正常工作。关键词；国家规范 电视台 防雷工程设计引

2、言随着社会的高速发展，广大群众在物质生活不断提高的同时，精神生活的需求日益增长。许多大的厂矿单位为了满足群众的要求，同时创建本企业文化，弘扬企业精神，办起自己的电视台。电视台大楼是企业的工会、文化馆（职工之家）、党校（党员服务中心）、电视台等单位共同使用的综合楼，楼分5层、高22米、宽15米、长67米，楼顶共有5个卫星天线，大的直径3.2米。电视台使用了5楼的大部分房间。原电视台只转播节目且频道较少。本文介绍电视台在更新为数字信号，增加自编的本单位新闻，上主持人时，机房等需重新改造而做的防雷设计。电视台改造后也没有无线发射，只对本企业辖区和职工宿舍。电视台大楼存在较多防雷隐患；第一，天馈线路进

3、入室内亦未作防护；第二，电源系统未作相应防护。因此，依据国际及国家防雷规范并根据建设单位的要求，重点对整个大楼的卫星天线、供电系统、卫星电视等进行防护并实施过电压防护。其中卫星天线的保护包括直击雷、感应雷两个方面。下面将重做防雷情况简单介绍一下。1设计原则淄博地区的雷击次数是0.087次/年，大于0.06次/年，而且电视台大楼是重要的公共建筑物，根据国家建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）和气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范（QX3-2000），应按二类建筑物防雷等级要求设计，对信息系统按B类防雷等级要求设计。在设计中我们始终本着“先进、实用、可靠、经济、美观”的原则。先进性：

4、避雷系统将采用国际上先进的技术和设备。实用性：避雷系统建成后，将使原系统遭受雷击损失和雷击的概率降至最低水平，以体现建立该系统的价值。可靠性：避雷设备运行稳定、可靠，且不影响原系统设备的整体运行。经济性：在保证先进、实用、可靠的前提下，选择性价比较高的避雷设备以节省工程费用。美观性：避雷设备布局合理，与内、外整体布局相配套。2设计依据GB50057-94建筑物防雷设计规范（2000年版）GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范YD2011-93微波站防雷与接地设计规范GB50174-93电子计算机机房设计规范QX3-2000气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范IEC61204建筑物防

5、雷IEC61312雷击电磁脉冲防护3设计方案根据现在电视台大楼现场勘查的情况，按照设计依据和原则，现提供以下初步方案，供建设单位审核确认，具体实施方案应依据现场的实际情况确认。3.1.卫星天线直击雷防护根据GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范的要求，卫星天线必须处于直击雷防护区内，楼顶五个卫星天线需设置三根避雷针进行保护，且大楼避雷带不完善，需要沿屋顶边重新架设避雷带。（1）本工程建筑物的防雷保护避雷针需安装放电避雷针三支，主要为保护楼顶的卫星天线免遭直击雷侵害。（2）避雷针应设在距离卫星天线附近的合理位置，但不应对天线的接收造成屏蔽，同时应确保避雷针的保护范围能够有效覆盖整

6、个天线设施。（3）避雷针采用特制不锈钢升高杆安装，升高杆高度要求为3.5m，针本身高度为1.2m，避雷针基础高度为0.3m，根据现场勘查，共需要三支避雷针。（4）避雷针利用不锈钢升高杆引下，升高杆的底部用25mm×4mm镀锌扁钢从两侧与主楼面避雷带相焊连，利用建筑物主钢筋引下接地。（5）避雷针的接地电阻要求小于4。（6）卫星天线基座应与避雷针或避雷带进行等电位连接，以避免反击。（7）以上所有焊点的搭接长度及防腐措施等按相关规范要求执行。（8）避雷针要防10级以上大风。3.2.供电系统的防护在IEC及GB50057-94中要求，第一级电源避雷器残压小于4KV，第二级电源避雷器残压小于2

7、.5KV，第三级电源避雷器残压小于1.5KV。对于采用220V的供电设备而言，瞬间耐冲击过电压幅值为1.5KV，国标中考虑留有余地，要求末端避雷器残压值小于1.5×80%=1.2KV。根据防雷分区原理及机房的特殊性，第一级电源防雷器一般采用通过级分类测试实验的10/350波形的大通流量SPD，第二级可采用限压型8/20波形的SPD，限压型防雷器其核心原器件为压敏电阻，压敏电阻具有通流量较大（国内外压敏电阻一般情况下其最大通流量为40KA），低残压的特点。本方案通过三级防护，可以把过电压箝制到1KV以下。3.2.1电源第一级防护为了有效抑制由高压侧产生的强大过电压侵入到室内的低压配电系

8、统，低压侧也应有相应的避雷装置，以初步释放高能量的雷电波。国标中明确要求在变压器的高、低压侧均应对地加装过压保护器。防护措施：对于总配电系统的防雷保护，主要针对因直接雷击或感应雷击加载在线路的浪涌过电压，需将防雷器并入大楼总电源开关处。要选用泄流量可达150KA以上的防雷器，防雷产品要达到以下标准：（1）残压低，相对零，零对地分别降到900V和1500V以下。（2）具有热熔和过流保护功能，通过远程报警接口可提供远程监控。（3）具有老化损坏告警功能，通过远程报警接口可提供远程监控。（4）紧凑设计，节省安装空间。（5）不受导线解耦距离限制。（6）不受工作电流限制。（7）节省能源，无须使用解耦器，不

9、再产生因电感线圈带来的热耗散。该避雷器安装于总配电房低压配电柜的母线上，为了以后维护方便，同时避免因避雷器长时间老化而引起的供电故障，应在并联避雷器的支路上串联安装塑壳开关，便于避雷器及时、方便的与主供电线路断开。塑壳开关的型号视母线工作电流容量而定，分断能力一般应大于25KA。3.2.2.电源第二级防护依据防雷设计原理及雷区的划分，对于该防护区主要针对因静电感应或电磁感应加载在线路上的过电压。对于设备房楼层分配电系统的防雷保护，防雷器前端安装32A空气开关。防护措施：在演播厅、直播室、数字机房等各分配电箱的电源输入线路空气开关后分别并联安装一套限压型SPD，作为二级防护。防雷器基本参数：（1

10、）雷模块为可插拔结构，可方便进行模块更换。（2）模块下端带有编码，不同型号的模块编码环不同，可防插反插错。（3）防雷器核心器件选用氧化锌压敏电阻作为防雷模块。（4）氧化锌压敏电阻具有的低保护残压、高通流量和快反映时间的优点。（5）氧化锌压敏电阻防雷模块的损坏后内置的断路器将故障的防雷模块从主电路中分离开来，在此情况下故障指示器的显示窗口将会出现显。（6）防雷模块的热脱扣装置位于压敏元件的顶端，当压敏元件出现失效变型，压敏电阻受热从中间向两侧扩张，不会挤压脱扣装置，从而保证脱扣机构能正确指示压敏元件损坏情况。（7）热脱扣装置双弹簧结构，避免单弹簧易疲劳、易损坏的缺点，使脱扣机构更安全、更稳定。（

11、8）保护模式为L-N，N-PE，特别适于电网不够稳定的地方。3.2.3电源第三级防护对于一个需要防雷保护的场所而言，当采用防雷器恰当地“配合”了主次级保护，那么，大多数由于雷电或其他原因所引起的瞬间过电压就会得到有效地抑制，或者说瞬间过电压所释放的大部分能量已经被分流，而与电源系统所连接的设备已经得到相应的保护，但对于电视台中各个诸如发射系统中的发射设备等重要设备，系统精密，电流大，价格高，需要额外加以保护。因此在该设备的前端安装第三级防雷插座，合计共六组，确保设备正常工作。在总UPS前安装一套单相SPD，该类型防雷器主要针对8/20感应雷波形雷电流，做第三级防护,从而达到保护的目的。防护措施

12、：在发射机等重要设备电源安装一套第三级防雷插座电源避雷过压保护器，作为第三级防护。防雷插座电源避雷过压保护器基本参数：（1）防雷座外观同普通插座，安装使用方便。（2）防雷插座带四五个插孔，为多个终端设备提供防雷保护。（3）额定输出功率为3.5KW。（4）最大通流量为8KA，完全满足室内终端设备防浪涌通流量大于5KA的要求。（5）防雷器保护水平为1.1KV，符合终端设备保护水平要求小于1.5KV要求。3.3天馈系统的防护3.3.1卫星天线除了有直击雷防护外，还必须进行线路防护，具体措施是在天馈线路进入室内的功分配器前安装适配的天馈避雷器，以限制感应过电压通过天馈线路引入设备，另外，天馈线路进入室

13、内处做接地处理，与机房总接地排直接连接。本方案采用气体管式避雷器，来保护专线设备，插入耗损要小于0.4dB，其接口为标准接口，安装维护无须对线路作任何修改，气体管式避雷器技术参数见表1：表1：气体管式避雷器技术参数电压驻波比1.061.5传输频率02.5G插入损耗0.4dB响应时间 25nsIP等级IP203.3.2除天馈线外的其他进出信号线（弱电）敷设在金属管道内，垂直向下输出，埋入地下0.6M，离电视台大楼15M以上，金属管在楼房的每一层与楼房主钢筋就近做等电位连接，金属管的两端也就近做等电位连接，金属管联接处做跨接。3.4.屏蔽、接地与等电位连接一套完善的防雷系统，除了具有防直击雷、感应

14、雷措施外，还要具有良好的接地系统并实施均压等电位连接及屏蔽措施。3.4.1.屏蔽措施：（1）建筑物和房间的屏蔽。利用大楼的结构钢筋网组成法拉第笼式的整体屏蔽网，所有的金属门、窗可靠接地。所有电视台用的每一个房间的金属门、窗必须检测是否可靠接地，经检测不合格的立即重新把门（窗）与就近的主钢筋连接；每一个房间随机抽查两点，查看楼板钢筋是否与主钢筋连接良好，否则该房间重新建整体屏蔽网。（2）合理化布线，线路的屏蔽。即要求强、弱电线路应分别穿金属管，按规范进行可靠屏蔽、接地处理。（3）设备的屏蔽。即设备的金属外壳应可靠接地，并提高设备本身的抗浪涌、抗干扰能力。（4）防静电地板应可靠接地。（5）机房内的

15、连接线宜采用截面积大于1.5mm²的多股绝缘铜导线，单点连接等电位接地端子板上。较大的机房可按规范要求设多个等电位接地端子板（局部等电位接地端子板）。（6）线缆敷设应符合规范规定。电视台机器及所有设备离外墙面0.4m。防墙内主钢筋雷电流泻入地时的感应磁场带来的危害。3.4.2接地，利用电视台大楼的自然接地体。电视台大楼原有的接地网经查看楼的原建筑图和检测，符合规范要求，根据我国及国际有关规范规定，同一建筑物整个接地装置应按均压等电位原则设计，即大楼建筑物防直击雷地网、供电系统交流工作地（N线）、保护地（PE线）、计算机机房设备接地（信号地、保护地、防静电接地、屏蔽接地）等应共用一个接

16、地体，以避免雷击时同一个设备的不同接地之间出现电位差，以保障设备及人身安全。IEC中也提倡采用共用接地系统，接地母线从各楼层主钢筋多点引出，在各房间内形成S型或M型局部均压等电位连接网络。因此本方案按国标要求不考虑对机房接地敷设独立地网。3.4.3.等电位措施（1）主要是室外和室内两部分。室外等电位连接措施。要求楼面的金属设施应就近与楼面避雷带相连，室外金属管道在进入室内前应可靠接地，金属门、窗可靠接地。机房内部等电位接地措施要求在机房内应敷设等电位连接网络环型闭合均压环。等电位连接网络（环型闭合均压环）宜采用截面积应大于35mm²的铜带安装。局部等电位连接带并采用截面积应大于16m

17、m²的绝缘铜芯导线穿钢管与总等电位连接带相连。等电位连接网络的连接宜采用焊接。连接导体与等电位接地端子板之间应采用螺栓连接，连接处应进行热搪锡处理。等电位连接主要有S型、M型和混合型三种。S型连接网络主要用于低频接地系统（f<1MHz），M型连接网络主要适用于高频系统（f>10MHz），混合型则能很好的适用于高、低频同时存在的接地系统。室内所有金属桥架、设备金属外壳、电缆进线的外屏蔽层、静电地板等均应就近接到局部等电位连接带或环型闭合均压环上，使机房内最大限度的满足均压等电位的要求。（2）等电位连接导线应使用具有黄绿相间色标的铜质绝缘导线，接线应平直，单点连接；各设备采用

18、截面积大于1.5mm²的铜芯导线与设备机房内的局部等电位接地端子板连接。等电位接地端子板的连接点应满足机械强度和电气连续性的要求。（3）以上有关大楼本身（包括门、窗）及综合布线系统的屏蔽措施及均压等电位连接系统，由相关承建单位负责按国家相关标准要求和所附图纸要求实施。4.服务体系4.1.工程验收验收包括：工程材料验收、工程质量验收和工程竣工验收。（1）工程材料验收在甲、乙方共同验收，填写工程材料验收单，签字后交甲方。（2）工程质量验收由甲方组织进行验收，填写工程验收报告，签字后交甲方。如发现工程问题，由乙方立即进行处理，直至达到相关标准。乙方同意由甲方邀请第三方进行验收。（3）工程竣

19、工验收必须由市防雷中心验收，建设方、施工方必须在场，缺少任何一方都不能进行。4.2技术文档工程结束后，工程项目负责人须填写工程项目交工文档，连同工程项目检测表、施工图纸、防雷工程验收交工文档、隐蔽工程施工纪录表、工程质量管理手册一同交甲方存档。对于施工中部分隐蔽工程、施工情况及其他特别施工情况填写隐蔽工程施工纪录，在工程施工记录中详细说明。4.3.防雷工程施工单位和产品提供单位责任：（1）防雷产品具有五年保修期内的免费维护、免费更换和中国人民保险公司的五年产品责任险。保修期内每季度都要定期的检测。（2）保证严格按照国标、部颁标准以及相关的国际标准实施防雷工程，保证所提供的防雷过电压设备符合国际

20、电工标准（IEC）并经国家权威部门检测认证，并得到国家气象局销售许可证。（3）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题将及时整改。4.4.出现事故要调查分析的内容：了解雷击事故地点附近的情况，分析附近地质、地形和周围环境特点及当时的气象情况。检测避雷针、接地体等。各种电气绝缘部分有无击穿闪络的痕迹，设备元件损坏部位有无烧焦气味。安装峰值电流记录卡，记录测量数据，量度峰值电流数据加以记录存档。保留雷击损坏部件，及时更换成新器件。对部分现场进行拍照，做好记录。查

21、出原因，排除事故，今后杜绝类似问题发生。5结论对于旧建筑物（或已建成的）因其改造而需重新进行防雷设计时，应着重以下几个方面：（1）要仔细查看原建筑物的图纸，重点是防雷部分的设计。认真调查现场地理、地形、气象、环境。只有这样才能充分利用建筑物已有的防雷设施基础上进行设计，达到节约资金、节省工期的目的。（2）到现场对建筑物的各个方面认真查看包括房顶和房间；检查原设计的防雷设施是否还达到原设计要求；检查周围环境等。（3）在今后的使用中要定期检查防雷设施特别是原建筑物的老防雷设施是否达到设计要求。参考文献：1GB50057-94建筑物防雷设计规范（2000年版）2梅卫群 江燕如建筑防雷工程与设计（第二

22、版）。气象出版社。3杨仲江。防雷工程检测审核与验收。气象出版社。4肖稳安 张小青。雷电与防护技术基础。气象出版社。5张小青。建筑防雷与接地技术。中国电力出版社Lightning television program worksHu Guanghui Nanjing Information Engineering University Adult Education College，Nanjing 210044Abstract:Television is a very important information and civilians entertainment tool,which is

23、to give wide publicity to the Communist Party of China and promote the principles and policies of the country ,and which is very vulnerable to lightning against.This article is based on "Building Code for Design of Mine" Key GB50057-94 (2000 edition) and other relevant standards for television building of a comprehensive Lightning Protection Engineering. In the roof of the TV stations building near the satellite antenna,we increase three lightning conductor to prevent Direct Lightning Flash; Implementing th