淺談全固態中波廣播發射機的防雷

【摘要】 雷電對廣播傳輸設施會造成很大破壞。發射臺防雷措施的好壞，關系到廣播設施的安全播出。本文分析了雷擊的特性，敘述了雷電對廣電設備的危害性，并闡明了具體應用全固態發射機采取的防雷措施，可靠地保障了全固態機的安全運行。

【關鍵詞】 中波廣播 全固態 發射機 防雷

隨著科技的發展，國內中波廣播發射基本實現了全固態化，取代了原來的電子管發射機，但全固態機的防雷能力遠不及電子管發射機。因此，防雷擊仍是發射臺必須考慮的重點問題。由于發射天線較高，發射臺周邊往往沒有高大建筑物，因而很容易招引雷電，如果沒有良好的保護措施，由天線引入的雷電將會對發射機產生嚴重破壞，采取可靠措施是保證發射機正常運行的關鍵環節。

一．雷電的特點及種類

雷電是一種自然界常見的放電現象，它具有極大的破壞力。在雷雨季節，地面上的空氣受熱上升，空氣中的水蒸氣到高空遇冷凝結成小水滴，這種浮懸的水滴逐漸聚集形成了雷云，水滴在分裂過程中所形成的小水滴帶負電，其余的大水滴帶正電，帶負電的水滴被氣流攜走，雷云就分離成帶不同電荷的兩部分，這些正電荷與負電荷積聚到一定程度使其電場強度達到25?30kV/cm時，就會產生放電現象，這就是雷。 自然界中常見的雷電主要有直擊雷、雷擊電磁脈沖和球形雷3種。當直擊雷對地放電時，在8μs左右達到峰值，并在40μs內完全泄放，因此，直擊雷電流具有幅值極高、頻率極高、沖擊力極強等特點，在地網中產生的電位差會損壞電器設備，甚至直接危及人的生命；雷擊電磁脈沖是指因直擊雷的路（雷電流引入）和場（空間電磁場）效應，對電氣和電子設備的破壞。通過對雷擊事故分析的結果可以得出這樣一個結論：雷電造成的電子設備的損壞，90%以上是雷擊電磁脈沖造成的；球形雷是一種特殊的帶電球體，極不常見。

二．全固態發射機的防雷措施

1. 天饋線系統的防雷

天線通常是附近最高的建筑物，容易招引雷電，也是機房設備受雷擊的最多的原因。在天線與匹配網之間安裝四級防雷措施，通過這四級防雷措施，基本能夠將天線引入的雷電逐級減弱至發射機系統允許的范圍之內。

（1）金屬放電球

當發射天線遭遇直擊雷，天線底座造成的電壓，首先采用尖端放電原理，即在天線底座用一對半球狀金屬放電器對地，球徑約為10cm，恰當調整好放電器的兩半球間距后，既能起到雷擊天線瞬間泄放電荷能量作用，又可保障正常播出。

（2）微享級的電感

考慮到雷電的主要能量集中在低頻和直流部分，因此在天線輸入端并接一只微享級的電感線圈下地，它的主要作用是為雷電流構成了良好的下地通路。由于電感線圈的感抗較小，線徑較粗，有利于雷電的能量入地，可起到直接泄放巨大的雷電流作用。

（3）石墨放電器

在天饋調配室內，在天線輸入端加裝一組石墨放電器，輸入端并接入微享級線圈后，其間隙是可調的，它有良好的放電特性。它的一端應有良好的接地。在接地端再串套約40-50個小磁環，當天線遇雷擊，石墨放電器放電，石墨本身具有一定的阻尼放電作用。如果發射機處于正常運行期間天線遭遇雷擊，放電器放電時，巨大的電流量通過接地引線，流進大地，穿于接地引線上的磁環產生反向電動勢，就起到阻尼放電作用，提高了發射機的短路射頻阻抗，這樣，在發射機控制電路保護動作前，就已起到保護作用。

（4）隔直流電容

在天線引入調配網絡前，串入一只大容量電容器，起到隔離的作用。由于雷電的能量集中在低頻和直流部分，電容器防止了雷電的能量通過天調網絡進入發射機，它對高頻輸出通路無防礙，但對雷電直流可起到良好的隔離作用。

實施天饋系統防雷應當注意的事項：（a）放電球的間距調試要仔細，特別是室內石墨放電球，僅為幾毫米之距。因此調試中更要認真仔細，特別是在每次雷陣雨過后，要隨時進行檢查。如有放電球打火的痕跡，要及早用砂紙打平和清潔，保持良好的工作狀態。（d）天饋匹配網絡的調試，同樣要做到認真仔細，一絲不茍。常用儀器檢查阻抗（平均每季至少一次），發現異常變化，要及時調整處理。（c）每年雷雨季節來臨之前，要特別注意檢查避雷設施，不可僥幸、馬虎。

2. 電源系統的防雷

發射系統的電源是外接市電供電，由于高壓線路露天架空且傳輸距離長，多在空曠地帶，遇到雷雨天氣，電源進雷也是不可避免的。所以電源系統的防雷也是保證發射機正常工作的一個重要環節。具體措施如下：

（1）在變壓器高壓輸入端安裝多級雷電泄放通道

經過多年的摸索和實驗，在參考國外和國內的先進經驗和理論下，在變壓器高壓進線處，安裝一套閥式避雷器，這樣可對雷電造成的沖浪高電壓（電流）對地泄放。閥式避雷器的泄放啟動電壓要根據所處的地理環境及常年的雷電影響極限電壓和高壓供電電壓綜合考慮后設定。此外，在變壓器次級低壓電源進線系統低壓配電盤處，再安裝了一套真空放電裝置壓敏電阻避雷器，進一步泄放由高壓線路感應的雷電能量。

（2）在變壓器低壓輸出端建立穩定可靠的雷電泄放通道

在電力配電室的設計施工過程中，要充分考慮多種因素，把零線和地線分開敷設。零線做單獨的地井；地線敷設環機房的環型接地溝，并且多點接出，增加接地面積。保證地井和接地溝的土壤濕度，不定期地測試接地電阻，要絕對保證兩處接地的接地電阻＜2Ω以下。確保電力系統的雷電能量能迅速及時泄放。這樣就實現了低壓配電輸出真正實現了三相五線制，在低壓端為雷電建立起了專用可靠的泄放通道。

（3）電源線的防護

第一，進入系統總配電房的電源進線，應采用金屬鎧裝電纜敷設，電纜鎧裝層的兩端應良好接地；如果電纜沒有鎧裝層，則就將電纜穿鋼管埋地，鋼管兩端接地，埋地的長度應≥15m。由總配電房至各發射設備的配電箱以及機房樓層配電箱的金屬鎧裝電纜進行敷設。這樣可以大大減少電源線感應過電壓的可能性。第二，在電源線路上安裝電源防雷器，是必不可少的防護措施。電力線路，均應采用金屬鎧裝電纜進行敷設。這樣可以大大減少電源線感應過電壓的可能性。

（4）在發射機電源輸入前端配置高性能防浪涌電源穩壓器

全固態發射機的運行電壓在5?238V之間，電壓有幾伏的變化，發射機就不能正常工作，甚至會造成損壞。提高電源電壓的穩定性，最大限度地保證發射設備電源的穩定性是全固態發射機正常工作的前提和保證。達到這一要求的唯一辦法就是配置和加裝高性能的與發射機工作功率相匹配的防浪涌電源穩壓器。

（5）配置自備發電機

在雷電天氣，啟動發電機，把外電供電人為地切斷，改用發電機供電，徹底切斷雷電由電源進入發射機的途徑，也不失是一個解決問題的辦法。

3. 接地系統的防雷

接地系統是廣播發射的一個關鍵環節，一臺高質量的全固態發射機，只有在整個系統各個環節，特別是接地系統，都處在良好狀態下才能充分發揮作用。發射機在工作時，系統處于高頻高壓環境，接地系統的好壞，直接影響發射機的安全與穩定。接地電阻的大小以及接地點設置，決定雷電是否有良好的泄放通路，決定著雷電的防護的效果。

（1）地井深度在3米左右，面積為1.5m×1.5m，在地井內平埋1m×1m（厚5mm）的紫銅板，銅板焊上粗銅棒作引線，長度根據地井深度而定，然后用降阻材料（如：木炭、鐵屑、工業食鹽等）填埋。

（2）接地井與地網相接，最大限度地降低天線底座和網絡屏蔽的接地電阻。使天線地網、防雷地井、饋線地線、調配室屏蔽層等焊接牢固。這樣不但起到減少高頻損耗作用，而且有助于雜波的衰減，對發射機穩定輸出起到了可靠的保障作用。

（3）發射機的機殼接地、射頻輸出接地與音頻設備接地應集中一點，避免串聯連接。否則，會影響發射機的播出質量，嚴重時影響發射機的正常工作。高頻、音頻、電源的接地地線最好分開走，切忌高頻與音頻、電源的接地串聯相連接，注意音頻傳輸線的接地連接，盡量避免傳輸線兩頭接地。

4. 全固態發射機自身的防雷

全固態發射機自身有一套防雷擊保護電路，它能在雷電進入發射機時封鎖全固態廣播發射機功放模塊，起到雷擊保護作用。當天線受到雷擊時，雷電高壓經過天饋線系統防雷措施的四級保護，仍然存在較高殘壓時，此電路能夠很快關斷功放模塊，從而保護發射機末級功放場效應管。雷電過后，電路自動解除封鎖，發射機恢復正常工作。

三．結束語

雷電的危害目前的技術還不能徹底杜絕，但我們可以盡最大可能降低危害。多年來，我和其他技術人員經過認真研究分析實驗，采取多方位多層面設防安裝避雷設施，多級雷電泄放通道單獨敷設，采用新技術新科技的光電隔離等辦法；按照及早預防、減少危害、勤于檢測、積極維護等一整套實際可行的防雷方案，充分保障了廣播發送設備的高新技術產品在我臺得到很好的應用，為我市廣播技術事業發展做出了貢獻。BP

參考文獻：

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