中波廣播發(fā)射系統(tǒng)防雷淺談

唐海航

摘 要 從全固態(tài)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)對雷電防范要求入手，根據(jù)雷電侵入的途徑和特點，結(jié)合本臺實際情況提出了防雷、消雷的具體方法和保護措施。有效地保證了中波廣播發(fā)射在雷擊的情況下能正常工作，確保廣播信號不中斷傳送。

關(guān)鍵詞 中波廣播；雷電；防雷

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）180-0076-02

雷電對中波廣播的設(shè)施、設(shè)備以及信號的接收、傳輸?shù)任：ι醮螅虼朔览妆Ｗo措施是否可靠關(guān)系到廣播節(jié)目的發(fā)送能否安全穩(wěn)定的工作。近年來，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，發(fā)射設(shè)備已由數(shù)字集成電路、全固態(tài)器件代替了過去使用的電子管器件，由于這些器件對靜電和防雷的抵御能力很弱，因此全固態(tài)中波發(fā)射機承受雷電浪涌的能力也相應(yīng)降低，這對發(fā)射工作的技術(shù)人員來說提出了防雷的新要求。

對雷電來說，由于我們受經(jīng)濟條件及技術(shù)手段等因素的限制，不能對其進行全方位有效的消除。只能使用常規(guī)防雷方式，應(yīng)用綜合性防雷的辦法，改變以往防雷、消雷的觀念，采取多重防雷措施，取得了良好的效果。在敘述之前我們先了解一下雷電侵入的途徑及特點。

1 雷電侵入的途徑及特點

在云層和云層之間的閃電產(chǎn)生的是水平極化的電波，而在云層與大地之間的閃電產(chǎn)生的則是垂直極化的電波，這些電波耦合進入電源線路和傳輸線路中，就會產(chǎn)生很大的感應(yīng)電壓，會損壞發(fā)送、接受設(shè)備的電源器件和引起發(fā)射機天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、輸出電路故障；高頻的能量若進入發(fā)射機，會造成電壓駐波比過荷。因此雷電侵入發(fā)射系統(tǒng)的途徑很多。

1.1 從發(fā)射天線侵入

雷電從天線進入，輕者造成防雷裝置損壞，重者涉及到天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、輸出槽路、功放電路及其它元器件損壞。特點是機房內(nèi)的其他電器設(shè)備安然無恙。

1.2 從電源電路侵入

雷電侵入市電電網(wǎng)后，經(jīng)電網(wǎng)進入設(shè)備。輕者損壞電源，重者涉及其他電路。特點是有多種電器設(shè)備同時被損壞。

1.3 強電場感應(yīng)侵入

當雷擊之后在金屬導(dǎo)線上會感應(yīng)出強電場，它將沿線路產(chǎn)生大電流沖擊；而產(chǎn)生的交變電磁場能量也將感應(yīng)在線路最終作用到設(shè)備上。往往造成雷電附近電器大面積損壞。雷擊時，不但正在工作的設(shè)備損壞，而且處于強電磁場中的接上電源未開機的電器設(shè)備也會損壞。

1.4 信號傳輸線侵入

信號傳輸線侵入的過電壓能量與電力線相比通常相對小一些。但是不加保護措施，收信設(shè)備將會遭到破壞。

1.5 地電位反擊侵入

地電位反擊是指雷電流入地的瞬間，由于各系統(tǒng)接地裝置間電位不同而產(chǎn)生的電位差，沿接地線到達設(shè)備的外殼、電力線的中線以及直流地的基準電位點，造成的后果有可能使這些部位瞬間抬高數(shù)千伏甚至上萬伏的電壓，危及人身和設(shè)備的安全。

2 中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的防雷措施

針對上述雷電侵入發(fā)射系統(tǒng)的特點，我們對中波廣播發(fā)射系統(tǒng)采取多重防雷措施，其中包括：天調(diào)網(wǎng)絡(luò)防雷、饋管防雷、發(fā)射機防雷、電源防雷、信號源防雷、發(fā)射機房的防雷。

2.1 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)防雷

我臺發(fā)射天線沿用桅桿式直立天線，很容易遭到雷擊，一旦發(fā)生雷擊，產(chǎn)生的后果是可想而之的。因雷電的能量大，電壓高，產(chǎn)生的強大脈沖電流，而固態(tài)中波發(fā)射機的元器件貴重而脆弱，所以應(yīng)該采用良好接地網(wǎng)和合理的接地方式，實施多級防雷泄放措施來保護設(shè)備的安全。天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的多級防雷措施有以下幾點：

1）天線基部安裝放電球。當發(fā)射天線遭遇直擊雷，天線基部形成的高電壓，采用尖端放電原理，在天線三邊底座上用三對半球狀金屬放電器對地，球徑約為10cm，根據(jù)實際工作電壓以1kV/mm的間距調(diào)整好兩半球的放電間距后，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）在調(diào)配室內(nèi)安裝一只石墨放電裝置——FD石墨放電極（其間距用上述方法進行調(diào)整），起到雷擊天線瞬間泄放電荷能量作用。再在石墨放電球接地線上加入MX0—磁環(huán)，當天線遭受雷擊時，磁環(huán)可以產(chǎn)生反向電動勢，更進一步地阻止雷擊的破壞影響力，提高發(fā)射機的短路阻抗，在發(fā)射機控制保護電路動作之前就進行工作了，從而先一步保護發(fā)射機。

3）加入一只微亨級電感L0防雷。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接地。對雷電來說，因電感線圈的感抗較小，線徑較粗，這樣一來就形成了一條可以將雷電電流直接導(dǎo)入大地的通路。

4）加入隔直電容C0防雷，雷電主要類型是直流，利用電容隔直作用，防止雷電瞬時巨大能量通過天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進入發(fā)射機。

5）在饋線入口處增設(shè)移相網(wǎng)絡(luò)。保證在塔基短路時，發(fā)射機輸出口處也是短路狀態(tài)，這是因為兩點的相位差為180度的整數(shù)倍，從而達到防雷效果。

2.2 饋管防雷

饋管防雷主要是在饋管的輸入端安裝饋管避雷器，同時在每個饋管支架處安裝防雷接地線，為了更好地防止直擊雷和感應(yīng)雷的損壞，我們已將饋管從空架移到地下埋設(shè)。具體是將饋管安裝在地下50cm深的電纜溝里，用泥沙蓋上，兩頭金屬外殼良好的接地，密封膠圈和法蘭盤螺釘拉緊，并保證0.02MPa～0.04MPa個大氣壓。

2.3 發(fā)射機防雷

發(fā)射機防雷措施通常從4個方面入手：一是在天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端加裝石墨放電球、微亨級泄放線圈、隔直電容，并在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置移相網(wǎng)絡(luò)，同時在發(fā)射機的輸出端加裝放電球。二是在發(fā)射機中采用抗雷型的輸出網(wǎng)絡(luò)。三是發(fā)生雷擊時快速（瞬時）關(guān)閉發(fā)射機（全固態(tài)中波發(fā)射機這自帶此功能）。最后是在發(fā)射機的電源輸入端加裝氧化鋅壓敏器件，另外加裝避雷器。

2.4 電源防雷

電源防雷是一項即艱難而又復(fù)雜的工作，又因電源遭雷擊而造成的停播比例又非常高，因此，必須高度重視。我們在10kV供電系統(tǒng)中，將原來碳化硅閥型避雷器改用交流金屬氧化物避雷器來限制過電壓，對線路和設(shè)備進行保護。對于低壓電源的防雷，我們采用的是專業(yè)電源避雷箱，并在電源的輸入端安裝氧化鋅壓敏器件。其主要缺陷是，雷電流入地時引起的反擊很大，殘留電壓非常高。因此，我們將低壓電纜架空線改為地下埋設(shè)，以防雷電感應(yīng)。

2.5 信號源防雷

信號源防雷由于保護的對象復(fù)雜、技術(shù)難度大，至今還未有—種適合各種信號源防雷的有效產(chǎn)品。又因信號線路長非常容易受感應(yīng)，直接受到來自雷電的威脅。目前我們采取的方法是，將所有衛(wèi)星接收天線安裝在不易受雷擊的地方，并對衛(wèi)星接收天線及傳輸電纜采用良好的接地，并在每個接收機前加裝新型等電位防雷器，而對所有信號線和數(shù)據(jù)線兩端增加15～20只磁環(huán)，防雷效果比以前有了較大的改善。

2.6 發(fā)射機房防雷

我們在發(fā)射機房頂層上安放了避雷網(wǎng)，樓頂四周安裝避雷針和環(huán)繞線與大地電流集電器相連，大地集電器埋設(shè)在地下深處。在房頂環(huán)繞線上每隔10米裝一個避雷針與環(huán)繞線接好，并保持良好的接地。

3 結(jié)論

雷電的能量很大，有極大的破壞力，人類至今對它的研究還不完全、不徹底，我們不可能用非常規(guī)防雷方式，只能用常規(guī)防雷方式盡最大能力的降低危害。近些年，我臺采取多方位多層面設(shè)防安裝避雷設(shè)施，按照及早預(yù)防、減少危害、勤于檢測、精心維護等一系列措施有效保護了發(fā)射系統(tǒng)免受雷電破壞，保障了廣播信號的安全 播出。