高山通讯塔防雷技术

The Research of Prevent Thunder Technology
about Edelweiss Communication Tower

　　姜建平¹ 　　马沈鞍¹　　马贤举²
Jiang Jianping　Ma Shenan　Ma Xianju

(1鞍山市防雷技术研究所114004)
(2鞍山技术情报研究所　114004)

1．工程概况

岫岩药山电视差转台，设在海拔728米的双剑峰上，双剑峰顶建一高44米的铁塔。距塔下50米垂直处是机房，峰顶至机房为整体岩石，无土层，机房下20米有10-30厘米厚度不均的土层。阳面坡度80度，全部为裸露岩石。背阳坡流水道有部分土层。根据岫岩气象局多年资料，此地为雷雨多发区。年雷暴日40天以上，是年平均雷暴日的上限。土壤电阻率极高,在1000Ω.m以上。

2．电视差转台的防雷基本措施

2.1 消减技术
　　近年来,我国已广泛使用消雷技术。在双剑峰顶铁塔上装一套感应电离消雷装置消雷器，从整体防雷来说，第一道防线是较坚固的。
2.2 拦截技术
　　为了防止侧击雷损坏设在铁塔平台上的天线。我们设计在铁塔30米处﹑20米处分别加两层防侧击的避雷针，安装时高于天线，并分别做良好的接地。
2.3 屏蔽技术
　　机房是一座三层的楼。在土建图纸上，我们特别对屏蔽进行了要求，要求梁中所有钢筋都有电气连接，并分四处接到地网上。
2.4 均压-等电位技术
　　将铁塔的接地网与机房的接地网连接在一起，另外还有一个索道上站的接地网，三个网都连接在一起，使之成为一个均压网。此技术还可以降低接触电势和跨步电势。
2.5 分流技术
　　分流是指在均压的同时与大地的接触点尽量多一些，分散雷电流，降低电压降。我们要求楼内设备与地网要有多点接触，可使分流充分。要求机房内所有金属物件，如机器外壳，电缆的金属外皮，管道等均与接地线连接。并对天馈线﹑电源进行了防雷设计，加了多级防雷器件。
2.6 接地技术
　　一个防雷的重要环节，也是消雷，屏蔽，分流的基础。如没有良好的接地，上述技术相当于无用。由于双剑峰的特殊地理条件，工程的难点就是接地，一是施工困难，二是降阻技术难度大。我们取土壤电阻率ρ=6500Ω.m按《接地规程》第五章第41条规定考虑季节系数，雷雨季最大可能的土壤电阻率ρ=ρ04取ψ=1.45½则设计中的ρ=6500*1.45*1000Ω.m。我们要求降阻材料使用长效降阻剂，由于该降阻剂是液态，而山上又很难找到一块平地，浇灌定型难度较大，施工起来很困难，为此在施工时我们还采用一些降阻模块。但总体是以φ12的钢筋为主，搭设地网的骨架。在塔底，机房底，索道房底分别设三个放射状地网，加降阻剂，岩石地进行爆破。三个放射地网再因地制宜的连在一起。山顶地网等电位，接地电阻尽量做到5Ω以下。
　　勘探时山顶塔底有土层。但实际施工时发现土层很浅，并且面积很小，机房地网，索道房地网也有此类问题。后经进一步勘察，发现背阳面山坡流水沟有较厚土层距山顶有60米–70米远。我们重新设计将塔底四个角每角引出三条钢筋。呈放射状顺山势向阳坡底方向敷设遇土入地，岩石绕开，实在绕不开就从上面越过，最后到达土层较厚处。浇降阻剂或埋降阻模块入地进行良好施工。使机房和索道地网就近与此联接多处。这样形成山顶整个罩了一个铁网帽，并多处进行良好接地。经检测都在 4欧姆以下。较好地完成了防雷的基础工作。

3．讨论药山防雷接地 接触电势 跨步电势与人身安全的关系

　　由于药山双剑峰顶地网已形成一个网帽状，在雷雨天必须要产生接触电压和跨步电压。那么对山顶的游人或工作人员的人身安全有多大影响，我们从以下几个方面讨论。
3.1 理论上地网的面积是否能实现
　　计算表明在山头敷设一个边长为1000m的正方形地网是不可能的。一是耗钢材要在150T以上，施工也是不可能成水平施工。因此理论上地网面积是不可能实现的,只有因地制宜，把地阻降至可能的最低就可行。
3.2 保证设备和人身安全的主要措施
　　在雷击塔时，保证人身和设备的安全，是多方面的.药山双剑峰防雷主要措施概括如下：
　　　　安装防雷设备：消雷器 避雷器。
　　　　均压：减小接触电压和跨步电压。
　　　　屏蔽：防止感应过电压及直接雷击。
　　　　避免电位转移：避免同时触及两种不同电位。
　　　　降低接地电阻：降地对地电位，相应地减小接触电压和跨步电压。
3.3 雷击时接触电势和跨步电势的计算
　　接地装置的冲击系数和冲击接地电阻，冲击电位可计算。经计算：

表一　　　　　　　　　

根据<<接地规程>>中附录2所介绍

表二　　　　　　　　　

3.4 接触电势 跨步电势允许值和人身安全
　　计算用495KV,660KV 与表二中的307KV,304KV相比较虽然药山双剑峰站的最大接触。
　　电势和跨步电势的绝对值还很高，但基本上可保证人身安全。

4.体会

　　通过药山双剑峰电视差转台的防雷工程设计实践，与理论结合研究,我们总结出在高山通讯塔防雷工程中几点体会：
　　1．采用消雷装置，可以有效的防直击雷，并能减小雷电发生的频率和能量。
　　2．在敷设地网时应因地制宜，根据地形情况灌浇降阻剂或埋降阻模块，这样可以节省钢材和降低经济核算。
　　3．经过计算，为保证山顶游人安全，地网的敷设网格和线距要超过3米，辐射性地网长度不应超过80米。
　　以上几点体会可以推广应用到在高山顶通讯塔，可以达到较好的防雷效果和降低经济核算,并能保证人身安全。