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1、滨江学院 毕业论文（设计）题 目 明光市广播电视发射基站防雷工程综合设计 院 系 大气与遥感系 专 业 雷电防护科学与技术 学生姓名 姜洪箭 学 号 20082345024 指导教师 杨仲江 职 称 副教授 二一二 年 五 月 三十 日目 录0 引言31 工程概况61.1工程所处地区的气象、地理、地质概况61.1.1明光市年雷暴日数统计61.1.2明光市区域雷电活动特征71.2工程土木概况82设计要求和设计依据92.1设计要求92.2设计依据103 雷电侵入的主要途径114 直接雷防护124.1电视塔外部防雷设计124.1.1接闪器、引下线系统124.1.2接地极系统134.2综合楼的外部防雷
2、134.2.1直击雷的防护144.2.2预留等电位接地端子144.2.3跨步电压的防护144.2.4联合接地144.3小结155发射基站电源系统155.1高压输电系统雷电防护155.1.1架空高压线的防护165.1.2变压器的防护165.1.3低压电缆防护165.2低压电源系统三级防护165.2.1第一级保护175.2.2第二级保护175.2.3第三级保护185.2.4 SPD的安装注意185.3小结196结束语20参考文献20ABSTRACT21致谢21明光市广播电视发射基站防雷工程综合设计姜洪箭南京信息工程大学滨江学院电子信息工程（雷电防护科学及技术方向），南京210044摘要：针对明光市
3、广播电视发射基站建设项目所在地地质结构、土壤电阻率、周边环境进行实地勘测后，根据所在地气候特征、雷电活动规律，结合电子信息系统在基站的大量应用及其易遭雷击的特性，依据国家标准， 对明光市广播电视基站建成后可能遭受到的雷电灾害（直击雷、雷电波入侵）进行了系统全面的理论计算和科学分析。在此基础上提出该基站的综合防雷工程方案关键词：广播电视发射基站；雷电灾害；综合防护。0 引言雷电对广播电视技术设施、设备以及制作、播出、传输、发射、接收、通信、网络等技术系统危害甚大。防雷是否可靠关系到广播电视技术系统能否安全稳定的工作，广电系统的发射台一般都建立在山头或高大建筑物顶部，在雷雨季节，最容易遭受雷电袭击
4、，使设备受损，人员伤亡，而近年来，随着微电子技术的发展，发射设备已由过去使用的电子管器件向集成电路、全固态电路过渡，固态发射机设备承受雷电浪涌的能力相应降低，这些都对发射台防雷技术提出了新要求。2004年明光市电信部门通信设备多次遭受雷击，造成直接经济损失一百多万元，致灾原因是设备等电位处理不当，没有安装完善的防雷装置；同年凤阳县东盾木业公司一次雷击造成20多万元的直接经济损失，致灾原因是雷电波通过电力线路侵入厂区设备；2006年8月6日天长电信局因雷击一次性造成26台交换机等设备损坏，直接和间接经损失惨重，原因同样是没有合格的综合防雷措施；2007年，明光市西桥一座移动通信基站因雷击不但造成
5、自身大量设备损坏，而且雷击产生强大电磁场引起周围十几户居民家大量家用电器损坏，从而引发一场官司,使得该基站长久不能恢复正常工作。为保障明光市广播电视基站的设备和工作人员人身安全，现按照国际国内标准规范的要求，针对明光市广播电视机站的地理位置，地质情况，所处地区的气候特点，雷暴特征等对基站进行了全面设计，以提高基站的雷电灾害综合防御能力，尽可能的消除安全隐患，保证日后工作的顺利运行。在国内雷击电视塔引起的火灾造成的财产损失也时有发生，2006年6月，东方明珠电视塔上空电闪雷鸣，2010年4月12日23点，上海市气象台发布雷电黄色预警。4月13日，凌晨的黄浦江畔电闪雷鸣,2点20分左右，有目击者见
6、到东方明珠顶部燃烧得像一支火柴，历时1小时20分钟，扑救工作才基本结束。塔顶起火是因强雷击中塔顶发射天线，引起天线外罩燃烧。图1 上海东方明珠电视塔被雷击中（源自搜狐网）“电视塔遭雷击屡见不鲜，但起火我是第一次听说。”今年65岁的关象石1从事雷电防护研究近20年，在东方明珠雷击事件发生后，他像往常一样把各媒体的报道都收集了起来。他说塔顶起火的时候上海确实正在国际电工委员会标准中写道：“迄今尚无一种设备和方法能够改变大自然中的天气现象以阻止雷电的发生和雷击中建筑物或建筑物附近。”在我国实施的相关规范中，三类防雷建筑物防雷装置的效率分别为95%、90%和80%。“有人认为，建筑物安装防雷装置后就万
7、无一失了。从经济观点出发，要达到这点是太浪费了。因此，特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的防雷安全度不是100%。”建筑物防雷设计规范10的条文说明第1条如此写道。 因此，在上个世纪的最后几年中，一度火爆全国、自称能100%消灭上行雷（通常是由高建筑物发生的向上运行的先导触发的雷击）并将主放电电流渐弱99.9%的半导体少长针消雷器在学术界引起了争论。东方明珠采用的正是这种消雷器。东方明珠安装了全方位避雷设备，采用半导体少长针避雷针，该避雷针成本较高，但被很多方面认为效果很好。上海消防网的消息证实了这一点，着火的是信号发射架内壁上的电缆和外罩上的石棉瓦丝。关象石1还
8、说去年2月9日的央视大火也是因为保温层的石棉被烟花点燃。消雷器没有消雷，半导体少长针消雷器是导致雷击造成危害的两项原因。图2 哈利法塔被雷击（源自搜狐网）不仅国内的电视塔会发生雷击事件，国外的电视塔也时常有该类事故发生，令人震惊的照片展示了世界最高建筑哈利法塔遭闪电击中时的场面。照片的拍摄者是一位来自巴基斯坦23岁名叫穆罕默德哈姆丹的学生。当时，迪拜正遭受暴风雨的袭击。雷电中，高达828米的哈利法塔在紫色的天空映衬下轮廓清晰。这样的场面深深吸了穆罕默德，他随即拿出相机，对准哈利法塔连拍数张照片，这时，一道闪电正好击中哈利法塔楼顶。在国内广播电视发射台的雷电防护方案2中一般都采取以下措施 （1）
9、雷电直击危害的防护4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
10、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，一般采用接闪器、引下线和接地体组成。（2）雷电感应危害的防护4，雷电感应危害，可以通过电力电缆、信号线、天馈线等侵入建筑物内部设施，虽电力电缆的距离较长，但对雷电波传输损耗却较小，由电力线缆侵入的雷电感应危害较为突出。因此，对广播电视发视发射台建筑物内的设备设施进行感应雷防护时，对电源的保护是重点。虽然雷电感应经过建筑物和设施设备外机壳屏蔽后有所衰减，能量有所减小，但对许多电子设备还是有一定危害的，处理不当容易造
11、成设备故障。（3）设备电源的防护措施4，广播电视发射台设备电源的防雷有两条：一是主要电力电缆应有要金属屏蔽层，并埋入地下。二是在电源上逐级加装电源避雷器；即在变压器的高端加装高压避雷器，在低端加装低压避雷器，在交流配电屏和直流配电屏上分别加装交、直流避雷器，实现三级以上防护。（4）联合地网防护措施4如果建筑物及设备与铁塔距离较近，最好将建筑物与铁塔的接地线连接起来，来组成联合地网。对于框架结构的建筑物，可以将基础钢筋作为环形接地网加以利用。联合地网是建筑物内部所有广播电视发射设备共用的接地装置。接地电阻要求小于4。联合地网通过合理的布置接地线，能够实现设备间的等电位。（5）设备接地保护措施，对
12、于广播电视发射台建筑物内所有设备的金属外壳都应该接地，金属走线架等物也需要接地，可以采用单点、多点、混合三种接地方式。从设备抗干扰的角度考虑，对于低频设备宜可以采单点接地，高频设备可以采用多点接地，高、低频混合设备可以采用混合接地。接地线要求粗、短、直，并要充分考虑泄放设备短路电流和雷电流的能力。在针对明光市广播电视发射基站建设项目所在地地质结构、土壤电阻率、周边环境进行实地勘测后，再根据所在地气候特征、雷电活动规律，并结合电子信息系统在基站的大量应用及其易遭雷击的性，依据国家标准，对明光市广播电视基站建成后可能遭受到的雷电灾害（直击雷、雷电波入侵）进行了系统全面的理论计算和科学分析。在此基础
13、上提出该基站的综合防雷工程方案。1 工程概况1.1 工程所处地区的气象、地理、地质概况明光市位于江淮之间中段，江淮分水岭北侧，丘陵地貌明显，大小山头起伏连绵，海拔在20300米之间，部分海拔较低地区地表土壤层一般由弱膨胀的第四纪晚更新世粘性土组成，电阻率较低，山岭多为风化石或沙土石混合结构，电阻率较高。明光市属于亚热带季风湿润气候带。主要的气候特点是：气候温暖湿润，季风显著， 四季分明，气温适中， 日照充足，雨量丰沛，光温基本同步，气候资源配制多样，气象灾害繁多。一年四季具有冬夏长、春秋短，冬冷夏热的特点。由于位于中、低纬度的过渡地带，同时受西风带和东风带天气系统的双重影响，各种气象灾害频繁，
14、时有发生，是国内受台风、暴雨、干旱、寒潮、大风、雷暴、冰雹、冻害、龙卷风等灾害影响地区之一。1.1.1明光市年雷暴日数统计表1 人工观测雷电资料年 份雷暴日数年 份雷暴日数年 份雷暴日数1954321973351992341955371974401993261956491975381994281957391976331995281958421977281996221959281978221997421960351979401998361961501980251999181962491981302000231963551982262001221964461983292002271965421984282003361966321985242004241967371986192005281968371987382006401969411988272007331970331989292008321971371990
