【题目编号】MC1-1364
【题目】以下哪一项是天线铁塔防雷接地的有效措施?
【答案】A
[A]接地连接要尽可能地短而直
[B]确保需要弯折的地线已做干净漂亮的直角弯
[C]为接地系统做好防水处理
[D]打入地下的接地装置应当尽量远离天线塔
考点速览
这道题问天线铁塔防雷接地的有效措施,答案是接地连接要尽可能地短而直。考点是雷电流作为冲击电流对通路形状的苛刻要求:导体越长、弯折越急,电感越大,雷电流泄放时产生的瞬时压降越高,塔上设备承受的反击电压也越高。
雷电流为什么怕"绕远路"
雷电流的波形可以用幅值、波前时间、半峰值时间来描述,典型特征是在几微秒内上升到峰值,幅值可达几十千安。这样大的电流变化率意味着导体上很小的电感都会产生可观的电压:感应电压等于电感乘以电流变化率。一根一米长的直导线自身电感大致在一微亨量级,几十千安电流在微秒级时间里变化,两端就会出现数千伏的瞬时压降。
接地连接短而直,就是把这段导体的长度压到最小、把电感压到最小。引下线越短,雷电流泄放路径上的总压降越低,塔顶与大地之间的电位差就越小。塔上的馈线、控制线、传感器线缆都参照这个电位差来选择耐压与布线方式,电位差降下来,电磁兼容问题也跟着减少。
直的含义是避免急剧弯折。导体弯折成直角时,电流在拐角处被迫改变方向,拐角外侧的磁通密度集中,局部电感增大;电流密度在拐角内侧也会集中,产生局部过热。实用的做法是把弯折处做成大半径的平滑弧线,弯折半径至少取导体外径的若干倍,让电流平顺通过。
短而直怎么落到实处
短要靠选址:接地装置应紧贴塔基周围埋设,让引下线从塔脚到接地体之间的距离尽可能近。常见的环形接地体围绕塔基敷设,再由塔脚的多根主材分别引出连接,避免一长段引下线绕到几十米开外。
直要靠布线工艺:引下线沿塔架主材下行,贴着金属构件走,避免忽左忽右的蛇形走线;多条引下线之间保持对称分布,让雷电流分流均匀。天线馈线、控制电缆应与引下线保持距离,平行敷设时要留出间距,交叉时尽量垂直交叉,减少磁耦合。
连接的可靠性同样属于有效的一部分。接地扁带与塔脚的连接要用压接端子或不锈钢螺栓加防松垫圈,接触面刮出金属光泽,做完防腐处理。雷击时这些接头会承受巨大的电动力与热应力,虚接的接头会打火、熔蚀,把原本良好的通道变成高阻抗点。
逐项辨析
选项 A 说接地连接要尽可能地短而直。短,是为了降低电感与总压降;直,是为了避免急弯带来的局部电感集中与热点。这两条直接对应雷电流泄放的核心要求,是防雷接地的有效措施,正确。
选项 B 说确保需要弯折的地线已做干净漂亮的直角弯。做成直角,等于在路径上人为加了一个高电感的拐角,雷电流通过时拐角处产生额外压降,长期受雷击还会在拐角内侧出现熔蚀点。工艺上追求的不是漂亮的直角,而是大半径的平缓过渡。这一项把错误做法当成措施,错误。
选项 C 说为接地系统做好防水处理。防腐与防水属于延长接地系统寿命的维护措施,能减缓接地体与连接点的锈蚀、保持接地电阻稳定,但它管的是多年以后的问题,不是雷击发生瞬间把雷电流顺利放进大地的措施。题干问的是防雷接地的有效措施,选项答的是维护措施,不对题。错误。
选项 D 说打入地下的接地装置应当尽量远离天线塔。方向相反。接地装置离塔越远,引下线就必须越长,路径越长电感越大,雷电流泄放时塔顶电位越高;同时接地装置远离塔基,也失去了利用塔基周围土壤自然散流的便利。正确做法是把接地体布置在塔基附近形成环形或放射形接地网,并与建筑共用接地系统连通。错误。
易混淆点:防雷接地与防腐维护
防雷接地的性能指标是雷击瞬间的冲击阻抗,考察的是路径长度、形状、截面与连接质量;防腐维护的指标是长年累月后接地电阻的劣化程度,考察的是镀层、包覆、土壤侵蚀与降阻材料的稳定性。两者都要做,但回答有效措施这类问题时,要看清问的是瞬时导通能力还是长期耐久性。
另一个容易混的点是接地电阻要多小。对防雷接地,关键参数是冲击接地电阻,它与工频接地电阻并不相等,冲击电流下的电感分量会让实际阻抗高于工频测量值。这也是为什么工程上特别强调短而直——电感分量正是靠缩短路径和避免急弯来压低的。
应试要点
六个字:短、直、贴、实。引下线短而直,接地体贴着塔基埋,连接点压实防腐。看到直角弯、远离塔基这类与短直相反的说法,以及把防水防腐当成防雷措施的选项,直接判错。