…………………………．科研筮 一一 ＿ 高山转播台防雷系统工程 山东省广播电影电视局蒙山转播台 王建辉 【摘要】雷击事故给高山台造成了严重的破坏和损失，根据高山台的现场布局，原电源供电线路、通信线路、防雷设施状况等情况综合分析，采用避雷模块、接地模块、 金属避雷针等组建整体接地网，改造后遭受雷击情况得到显著改观，因雷击造成损失每年共计不足千元，仅为原先损失的几十分之一，不仅保障了人身安全、设备安全， 更加保障了高山台广播电视节目的安全优质播出。现已蒙山台为例进行具体分析。 【关键词】雷击；整体接地网；避雷器；安全播出 一依据标准 １．ＧＢ５００５７—１９９４《建筑物防雷设计规范》 、源ｏ （２０００） ５．接地系统情况 （１）原地线采用独立接地系统，变压器、 Ｂ．电源防防护 Ｃ．信号源防护 Ｄ．天馈系统防护 ２．ＧＢ５０３４３—２００４《建筑物电子信息系统防 雷技术规范》 ３．ＧＡ２６７－２０００《计算机信息系统雷电电磁 脉冲安全防护规范》 ４．ＹＤ２０ｌｌ－９３《微波站防雷与接地设计规 范》 ５．ＪＧＪ／Ｔ１６—９２《民用建筑电气执行规范》 ６．ＩＥＣＩ３１２《雷电电磁脉冲的防护》 二、现状分析 １．蒙山台所处地理环境情况 该台所处地区气象数据表明：该地区依 据４０多年的统计结果，最早雷击时间为２月２８ 日，最晚雷击时间为１２月２４日，年平均雷暴日 高达５２．４（ｄ／ａ），按照ＧＢ５０３４３—２００４《建筑物 电子信息系统防雷技术规范》的定义，其地区 雷暴日等级为高雷区。 该台海拔ｌ１５６米，地势高、环境空旷等 诸多因素导致该台频繁遭遇雷击，自建台四十 多年来，该台每年都会遭遇数次雷击，高压线 路、变压器、发射机、电源电缆、计算机设备 及通信线路等都曾遭受雷击的严重破坏，导致 设备毁损、播出中断、屏蔽线击穿、播出系统 崩溃等事故发生，其中损失人民币十万元以上 的事故七次。此外，每年该台都会遭到不同程 度的雷击事故，可以说雷击事故给该台造成严 重的破坏和损失。 ２．建筑物情况 发射铁塔：基座１Ｏ×ｌＯ米，塔身高７６米， 与机房所在的机房楼相距约２０米。 机房楼：５０×ｌ１×７．５米，分为两层，一 楼为值班室和机房（内有低压配电室、发射机 房等），二楼为职工宿舍。 高压切换室：３×４×４米，处于该台院墙 外，两路ＩＯＫＶ￣ｂ电在此处切换。 高压配电室：５×３×４米，在机房楼旁 边，内设有高压断路器，变压器、隔离变压器 等。 发电机房：７×３×４．５米，由两间房组 成，一间安置２００ＫＶ自备发电机，另一间安置 １２０ＫＶ自备发电机 ３．高压配电情况 两路ＩＯＫＶ市电通过高压切换室切换后，经 地埋电缆进入高压配电室变压输出，再从地埋 电缆送至低压配电室并与发电机进行切换分配 到各配电盘。 ４．信号线路情况 蒙山台同时为山东省级微波干线的中继 站，主用数字微波正传和回传信号， 同时配备中星６Ａ、中星６Ｂ、中星九号、亚 太６号等多部卫星信号接收系统作为备用信号 高压电缆、天馈系统、机房高频及安全接地等 各自独立接地。 （２）测量原接地电阻：发射铁塔的接地电 阻为４．２Ｑ：高压线路的接地电阻为１７Ｑ；机 房的接地电阻为５．ｉ Ｑ；天馈系统及高压配电 室的接地电阻为８．２ Ｑ，达不到安全接地电阻 的标准。 （３）原有的防雷措施情况： １）直击雷防护现状仅依靠发射天线和机房 楼顶架设的避雷针。 ２）感应雷防护原状： 电源防护原状一配电室，３８０Ｖ的配电柜安 装了ＯＢＯ２ＯＣ３＋ＮＰＥ，通流量为２０ＫＡ，不符合国 标不小于８０ＫＡ的要求，不能对大电流进行有效 泄放。 信号线路原防护部分：天馈线和信号线没 有进入桥架，直接架空引入机房；进机房的天 馈线和信号线窗口没有做接地处理；控制线、 室内天馈线、视频监控线路、网络线缆、２３２ 接口线没有任何防雷措施。 ３）接地原状：机房接地、天馈接地、高频 接地、工作接地和电源接地各自独立，且接地 线过长、裸露、截面积不符合要求。 ４）缺乏完善的防雷电感应和雷电波入侵的 综合措施。 三、雷害的分析及一般防护措施 １．自然界雷害的分类 自然界雷击分为直击雷和感应雷。 ２．雷电灾害防治基本方法 （Ｉ）直击雷和感应雷｛雷电感应高压电及雷 电电磁脉冲（ＬＥＭＰ）｝的侵害途径不同，防护 措施也就不同，防直击雷主要采用避雷针、避 雷带（网、线）等传统避雷措施，只要设计规 范，安装合理，这些避雷设施能够对直击雷进 行有效的防御。 （２）但是无论多完善的防直击雷装置，对 雷电感应高压电及雷电电磁脉冲的防护都无能 为力，因为雷电感应高压电是由于电子、电气 设备的电源线、信号线、天馈线等所致，感应 雷的入侵途径如图１。 （３）综合防雷工程是一个系统工程，它包 括：直击雷的防护、等电位连接措施、屏蔽措 施、规范的综合布线、设计安装ＳＰＤ、完善合 理的接地系统六个部分组成。 四、防雷系统方案 １．需要改造的几个部分 根据该台的现场布局、电源供线路和通信 线路、防雷设施状况等情况分析，需要改造的 以下几个部分： Ａ．直击雷防护 Ｅ．接地部分防护 ２．防雷系统的整体构思和措施 防雷工程实施过程中，我们严格按照相关 规定执行和操作，在布线方面，依照强、弱电 分开，大、小信号分开，高、低频信号分开的 原则施工，尽量在雷电入侵时，避免雷电的相 互干扰，相互影响。 综合防雷构思框图如图２。 防直击雷的依据以及采取的具体措施： （１）为防止室外天馈线系统及卫星通信部 分遭受直接击雷，需要在距离天线一定位置处 安装避雷针，避雷针的高度要严格按照滚球法 计算，避雷器的高度计算公式Ｒｘ＝４Ｈ（２ｈ—Ｈ）一 √Ｈｘ（２ｈｒ－Ｈｘ）Ｒｄ＝４ Ｈ（２Ｈｒ—Ｈ） 其中Ｒｘ为避雷针在Ｈｘ高度平面上的保护半 径 Ｈｒ一滚球半径 Ｈｘ一被保护物体高度 Ｈ一避雷针的计算高度 Ｒｄ一避雷针在地面上的保护半径 根据上述公式计算，避雷针高度设计高出 被防护体３米（不包括塔杆）可起到有效保护 作用。 （２）采用金属避雷针，安装于７６米高度的 铁塔顶部，并用直径ＩＯＭＭ铜线接地，以有效地 减少雷击时的电磁场变化，从而降低设备损坏 概率。 （３）对以下区域进行整改： ａ．机房楼顶端，加装高出女儿墙ｌＯ米的金 属避雷导体。 ｂ．在卫星接收天线处，安装比天线上侧山 体平台高１６米的金属避雷导体。 Ｃ．发电机房、配电楼顶安装建筑物用避雷 针。 ｄ．所有天馈线和信号线进入桥架。 ｅ．机房楼所有门窗良好接地，避免球型雷 飘窗进入房间。 （４）将上述位置安装的每一个避雷针，用 ４０＊４热镀锌扁钢以最短距离连接在一起，组成 一个防雷体系网，加大了防护范围及防护能 力，更加有效的防止了直击雷的入侵。 ３．电源系统防感应雷措施 （１）整改线路：将原先的配电系统三相四 线制（ＴＮ－Ｃ）改为三相五线制（ＴＮ－Ｓ），将零线 （Ｎ）与地线（ＰＥ）独立分开，这样就能在雷 电侵入时，有效隔离了三相四线制供电方式造 成的危险高压，使设备外壳上电位始终处在 “地”电位，从而消除了设备产生危险电压的 隐患，确保人身及设备的安全。 （２）在高压断路器前端，接入高压氧化锌 ／２０１３．０４／电子世界 ～９３— Ｉ 一科研美展…………………………． ｛；●± 避雷器，以阻断雷击时沿高压线路进入的过高 的机房地网。当机房建筑物基础有限时，应将 ～一 的感应电压，保护后级设备线路的安全。 地网内２根以上主钢筋于机房地网就近焊接连 （３）３８０Ｖ供电部分采用接入通流量为ＩＯＯＫＡ 通。 法国ｓｏｕｌｅ避雷器进行防雷保护，保护设备免 （２）铁塔地网的组成：当微波天线铁塔坐 遭雷击过电压和系统操作过电压造成的损坏。 落在机房旁边时，其地网面积应延伸到塔基四 （４）采用压敏电阻器与被保护的电器设备 脚外１．５米以远的范围，网络尺寸应不大于３米 并联的方式进行防雷保护。当电路中出现雷电 ×３米，其周边为封闭式。同时，还应利用塔 过电压Ｖｓ时，压敏电阻器以纳秒级时间迅速呈 基地桩内２根以上主钢筋做垂直接地体，与地 现优良非线性导电特性，此时压敏电阻器两端 网焊接连通；当微波机房位于微波天线塔内或 电压迅速下降，这样被保护的设备及元器件上 微波天线铁塔位于机房房顶时，宜在机房地网 实际承受的电压就远低于过电压Ｖｓ，从而使设 四角设置辐射式外引接地体，以利雷电散流。 备及元器件免遭过电压的冲击，如图３。 （３）变压器地网的组成：当电力变压器设 ’（５）在配电柜里面加装符合容量要求的电 置在机房内时，其地网可合用机房及其他地 源模块防雷器，采用电源防雷器能在最短时间 网。 图１感应雷的入侵途径 凰 内释放电路上因雷击感应而产生的大量脉冲能 量短路泄放到大地，降低设备各接口间的电位 差，从而保护电路上的设备。 ４．信号系统防感应雷措施 （１）在卫星信号线两端加装避雷器，在 机房卫星接受机信号输入端口安装ＤＳＳ一４Ｏ１Ｍ— 井音ｌＩ防臂搪蟪 ＳＯＯＢ组成的小信号避雷器ＳＰＤ。 （２）在微波天线及馈线两端加装避雷器， 在机房接收机信号输入端口安装ＤＳＳ一４０１Ｍ— ＳＯＯＢ组成的小信号避雷器ＳＰＤ。 （３）所有的音频信号、视频信号输入端加 装由ＤＳＳ一４０１Ｍ—ＳＯＯＢ组成的小信号避雷器ＳＰＤ。 ＳＰＤ采用了日本三凌公司生产的防雷击限压二 图２综合防雷构思框图 极管ＤＳＳ一４０１Ｍ—ＳＯＯＢ。当雷击时，信号线上的 感应电压达到一定值后，二极管Ｄ２导通，把过 高的感应电压泄放到地，减轻了对输入回路元 器件的冲击。此二极管的结电容很小，仅零点 几皮法，可用于４ＧＨＺ以下的信号电路，不会对 音、视频信号和射频信号造成影响，确保信号 的畅通，同时起到了避雷作用。自改造后至今 两年多虽仍多次打雷，并未出现上述的雷击事 件，减轻了我台的经济损失，确保了我台的安 全优质播出。 图３供电系统防雷图 此二极管ＤＳＳ一４０１Ｍ—ＳＯＯＢ的应用较为广 泛。由于它的避雷效果好，可应用于有线电视 放大器的输入端、输出端的保护，也可用于音 信号 号输出 视频分配器、卫星接收机等广播电视器材的输 入、输出信号端口的防雷保护。原理图如图４ 所示。 （４）将所有信号线敷设在屏蔽管线内，屏 蔽线端口处接地，并入接地网中，整体连接如 图４原理图 图５所示。 ５．依据规范对接地系统进行改造 依据ＹＤ２０ ｌｌ一９３《微波站防雷与接地设计 规范》对接地系统的相关规定，对接地系统作 如下改造： 图５．屏蔽管 （１）机房地网的组成：利用机房建筑物基 础自然向横竖梁内的２根以上主钢筋必要时辅 以相同尺寸的钢筋，组成网络不大于３米×３）Ｋ ～～４０×ｄ ～地瞄 ／ Ｉ ｒ 图６整体地网连接图 图７模块安装示意图 一９４一电子世界／２０１３ ０４／ （４）把变压器、高压电缆、天馈系统、机 房高频及安全接地各自独立的接地系统用４０＊４ 热镀锌扁钢以最短距离连接在一起，组成一个 整体接地网，在遭到雷击时电位同时升高或降 低，以确保被雷击后设备的电位差最低。整体 地网连接如图６。 ６．接地系统及地网整体的具体改造措施 （１）接地模块埋设措施 每处接地点按下列方式接地，采用胶南降 阻剂厂生产的接地模块按图串接接地（如图７ 所示）。 （２）铁塔地网 首先在塔基四周Ｉ．５米外设置环形地网，考 虑塔基四周为山体岩石，在塔基周设置四组接 地极，接地极之间利用４０＊４镀锌扁钢焊接组成环 状，利用冲击风钻在每个脚处开挖２００ ｌ０００删孔 ３—５个，孔内放置圆柱型石墨低电阻接地模块。 此组接地目的为铁塔接闪后，雷电流可以 迅速的导入山体，利用有效的地网结构散流。 另外此组环形地网利用４０＊４热镀锌扁钢外引至 原铁塔地网。原铁塔地网起到降低接地电阻的 效果 ４０＊４热镀锌扁钢每相隔２０米设置一组接 地模块。变压器地网和机房地网环形接地装置 联结方式同上。 （３）地网整体改造措施 根据现场测试的情况对土壤电阻值的计 算，对地网的改造可按照下述公式计算： 公式：Ｒ＝ｐ／２ ｎ Ｌ＋８Ｌ／（１ｎＤ＋Ｌ）ＭＯ 式中：Ｒ：单根接地极的阻值 ｐ：土壤电阻率 Ｌ：接地极长度 Ｄ：接地极直径 Ｍ０：接地极利用系数 根据上述公式计算可对地网进行如下设 计： 新建接地系统宜采用环形闭合地网，增加 辅助接地体，达到满足要求的目的，新建地网 垂直接地体采用导电性能优良的接地极多根， Ｌ５０×５０Ｘ ５×１５００热镀锌角钢ｌ２根，水平接地 体采用４０＊４热镀锌角钢１Ｏ０米。垂直接地体间 距为其自身长度的１．５－２倍。垂直接地体与水 平接地体之间的电磁感应做防腐蚀处理。接地 装置的焊接长度，扁钢为宽边的２倍以上。接 地体其上端距地面应不小于０．８米，达到国际 设计要求小于１欧姆。 把全台各处的地网用４Ｏ×４热镀锌扁钢以 最短距离连接在一起，组成一个大的整体接地 网，这样在遭到雷击时电位同时升高或降低， 以确保被雷击后设备的电位差最低，确保人身 …………………………一 研美 ．． Ｊ 浅谈飞机导管弯制加工工艺Ｉ Ｉ 中国电子科技集团公司第３８研究所程晓祥 【摘要】在进行飞机导管制作和装配的过程中，弯制管道是一个非常重要的工作。本文主要介绍弯管的目前现状，弯制的方法与工艺的改进，同时对实际操作过程进行总 结。 【关键词】导管；操作；弯制方法 Ｏｎ ｔｈｅ ａｉｒｃｒａｆｔ ｃｏｎｄｕｉｔ ｂｅｎｄｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｘｉａｏｘｉａｎｇ—ｃｈｅｎｇ （ＣＥＴＣ Ｎｏ．３８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ Ａｎｈｕｉ ２３００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｉｒｃｒａｆｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｔｈｅｔｅｒ．ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｐｉｐｅ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔａｓＬＴｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｓｔａｍ ｑｕｏ ｏｆ ｈｅｔ ｅｌｂｏｗ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｅｈｏｄ ｔａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｈｅ ｔａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃａｔｈｅｍｒ；Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ；Ｂｅｎｄｉｎｇ （１）应选择与所要弯制管卡的管道管径相 航空航天通用零部件中，有关管路系统一 制： 同的短管。将短管套于定位钢体上。 直存在两个重要的问题点，即管道安装拧紧力 １．将航空铝管（５Ａ０２）的一端用木楔子堵 （２）由于管径不同，所以，管卡的弧度也 矩和导管弯曲半径。其中管道安装拧紧力矩的 结实，朝下立起（注意：要留外头儿，以方便 不一样，要根据不同的管径选择不同的模板。 问题在于实际生产过程使用定力扳手或限力扳 拨出来），把用烘箱约２５０度￣Ｕ３００度烘４８／Ｊ＇时 本装置应配有与常用管径规格相配的几套模 手进行装配缺乏可行性，而导管的弯曲半径越 后的砂子（颗粒度不能太大，也不能太小，６０ 板。在弯制时选择与管径配套的模板。 小，椭圆化现象、受压面起皱和鹅头越严重， 目一１２０目筛好的河砂最合适）晾干后用漏斗慢 （３）将手柄和模板通过螺纹连接好以后， 成为了影响弯曲半径选择的重要因素。本人在 慢灌进去，一边灌，一边让管路垂直向下轻敲 使模板套于模板轴上。 一、引言 圆形状。本人一般采取以下工艺流程进行弯 管道弯制实践中经不断摸索、试验，自行研制 地面，使干砂子充分填实后，紧紧地打入另一 （４）由于管径的不同，因此需要不断调整 成功一种用于管道弯制时使用的工装，方便并 个同样的木楔子，直到干燥的砂子在管中没有 定位装置的前后位置，在煨弯操作时，管径较 满足了实际操作的需要。 任何松动的可能为止。 大时，应将定位钢体的位置相应后调。 二、弯制管道的操作工艺方法 ２．在工作平台上，画出大样：外园半径为 （５）首先将用于制作管卡的圆钢放于短管 弯管过程中一般采用冷煨与热推两种工 艺。弯曲过程中，弯曲背面管壁被拉伸变薄， 弯曲凹面受挤压变厚，由于金属材料抗压性能 优于抗拉性能，总体上管道被拉长，管道弯曲 凹凸方向受力，侧面不受力，管道截面变为椭 援轭轴 ｉ ５０＋￣ｂ径／２，内径为５０－￣ｂ径／２，并在开始弯曲 处与停止处点焊上掣子，防止煨过头或欠煨。 ３．下火煨，也可以用汽焊枪烤着煨。下火 煨比较简单，慢慢煨过来就可以了，但如果用 汽焊枪烤着煨时，要注意一段一段的烤着煨， 当心挨着平台的底部那部分一定要烤到同样火 候，否则就会煨扁。 ４．万一发现欠煨（角度不够）或者过煨 （角度大了）时，可用冷水浇圆角内侧或加热 外侧以及相反的方法进行校正。 前面，然后，用手旋转手柄从两侧开始向内用 力，当弧形板开始接触圆钢时，应注意均匀用 力，动作不宜过快，通过弧形板和短管的共同 挤压，使圆钢成管卡形状。 四、结语 经后期制作过程中使用，大大提高了弯 制管道的工效，同时针对工装制作后的弯管进 行了试验和核对，理论计算和试验结果基本符 合 参考文献 ５．砂子用烘箱约２５０度到３００度烘４８６，时， １］程守常．一种结构简单的弯管机构Ⅱ］．组合机床与自动 目的是除去里面的水份，防止下火时端头木塞 ［１９８２（８）－． 冲出伤人，另外沙子在管内支持管壁，不容易 化加工技术，图１工装示意图 造成管变形，保证椭圆率。 三、操作实例介绍 本人针对管道弯制实践中的若干特点，制 作了如下工装（图１）。 由工作台、手柄、模板、短管、定位 装置等几部分构成。工作台由钢板和支架 焊制而成。钢板厚度８ｍｍ左右，长度尺寸为 ８００ｍｍ×８００ｎｕｎ。支架高度为ｌｍ，以便于人弯腰 操作。通过手柄的旋转带动工作轴旋转，利 用螺纹的递进、退出，实现定位钢体的前后移 动。使用时按照以下几个步骤进行： 【２］陈学海．全自动液压数控弯管机加工曲线精度的研究 ｐ】．吉林大学，２００５． ［３］韩维良．用中型弯管机弯制小半径的模具Ｕ】．机械工 人．热加工，１９８４（６）． 作者简介：程晓祥（ｒ９６９一），男，江西人，雷达装 配高级工，主要从事航天航空液冷管道弯制及成型技 术研究。 蒙山台防雷改造系统自２０１０年１０月份竣工 年只击坏一只高频头，这足以证明该套防雷工 五、使用效果 至今，该台遭受雷击情况得到显著改观，做到 程起到了很好的防护作用，不仅保障了人身安 经改造后，各处接地电阻测量如下：发射 了有效地防雷入侵及泄掉入侵的强雷电。近两 全、设备安全，减少了该台的雷击损失，有效 铁塔的接地电阻为１．９ Ｑ；高压线路的接地电 年来据不完全统计，因雷击损失共计不足１０００ 保障了该台广播电视节目的安全优质播出。 阻为３．８Ｑ；机房的接地电阻为０．８Ｑ；天馈系 元人民币，仅为原先损失的几十分之一。 统及高压配电室的接地电阻为２．１ Ｑ，符合接 鉴于统计的时间短，每年雷击情况的统计 作者简介：王建辉（１９６５一），男，山东省广播电影 地电阻的标准。 计算不是非常准确，但是从实际效果来看，两 电视局蒙山转播台五级高工。设备的安全。 ／２０１３．０４／电子世界一９５—