豐縣中波發(fā)射臺設(shè)備防雷改造

王以群

（作者單位：江蘇豐縣中波發(fā)射臺）

1 江蘇豐縣中波發(fā)射臺的現(xiàn)有防雷設(shè)施情況

江蘇豐縣中波發(fā)射臺位于縣城的城鄉(xiāng)結(jié)合部，四周地勢平坦，發(fā)射臺的拉線塔有其特殊性，塔身通過絕緣子與地絕緣，塔身不直接接地。盡管塔體本身有放電球放電、調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，也采取了適當(dāng)?shù)姆览状胧康嚼子昙竟?jié)，我臺中波發(fā)射設(shè)備多次遭受雷電侵害，損壞發(fā)射機(jī)的末級功放場效應(yīng)管、調(diào)制器的場效應(yīng)管、電阻、保護(hù)二極管等。因此，對中波發(fā)射設(shè)備進(jìn)行全面的防雷改造十分重要。

中波發(fā)射塔為拉線塔，塔高76 m，為周圍最高建筑。鐵塔與地之間通過絕緣子與地絕緣，塔身不直接接地，鐵塔的根部接有傳統(tǒng)的半球放電器。調(diào)整半球放電器的間隙，放電球間距放電為1 kV/mm，根據(jù)發(fā)射機(jī)功率和天線阻抗計算出天線底部的最大電壓，在不影響正常播出的情況下，盡量調(diào)小放電球的間隙，以便在雷擊瞬間起到泄放作用。

中波輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射天線連接處有石墨放電球。電源變壓器上安裝了高壓避雷器。

機(jī)房地網(wǎng)是按照電氣設(shè)計要求用電解銅板、木炭、食鹽做成的，用10 cm寬的銅皮與設(shè)備連接，良好的接地為設(shè)備防雷提供了入地通路。

2 設(shè)備防雷情況分析

天線底部的放電球、匹配網(wǎng)絡(luò)石墨放電間隙放電都是1 kV/mm，且無法調(diào)準(zhǔn)，用在以前的電子管發(fā)射機(jī)上，表現(xiàn)為過荷保護(hù)。而對于PDM發(fā)射機(jī)功放和調(diào)制器用場效應(yīng)管IRFP250，IRFP250場效應(yīng)管Vdg極限電壓為2 00V，IRFP250場效應(yīng)管工作電壓140 V，1 kWPDM發(fā)射機(jī)工作時饋管電壓還不到700 V，1 kV左右的電壓經(jīng)饋管到發(fā)射機(jī)，足以損壞IRFP250場效應(yīng)管。

陶瓷浪涌保護(hù)器防雷精度受制造工藝影響，精度為標(biāo)稱擊穿電壓的±20%，在雷擊情況下，無法保證不損壞IRFP250場效應(yīng)管。電源變壓器僅有高壓防雷，而沒有低壓防雷。

3 設(shè)備防雷改造實(shí)施方案

根據(jù)以上對中波設(shè)備現(xiàn)有防雷設(shè)施以及防雷情況的分析，我臺與深圳盾牌防雷有限公司共同研究，在現(xiàn)有設(shè)備防雷設(shè)施基礎(chǔ)上，防雷改造應(yīng)從傳導(dǎo)雷電的主要路徑電源、天線、調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、饋管、發(fā)射機(jī)等幾方面著手，各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多級防雷，使雷電能量在各個路徑通過多級衰減，逐級限壓，將雷電過電壓限制在設(shè)備的承受水平上，從而保護(hù)設(shè)備。在選擇防雷器時，因我們以前用的防雷器大多是間隙型放電器，間隙型雷電放電器放電能力強(qiáng)但殘壓太高，放電動作較慢，并有火花氣體放出，不利于設(shè)備的防雷保護(hù)，應(yīng)選擇氧化鋅型限壓型SPD，并根據(jù)泄放點(diǎn)的不同，選擇合適的SPD最大持續(xù)工作電壓、最大通流量、放電電流、鉗位電壓、對雷電響應(yīng)時間等。具體情況如下。

3.1 電源防雷改造部分改造方案

第一，將變壓器的高低壓側(cè)避雷器更換為高性能、大通流容量的避雷器。高壓部分防雷是從高壓線與變壓器的3個接頭處分別接3個10 kV交流系統(tǒng)用復(fù)合外套無間隙金屬氧化物避雷器，避雷器的另一端就近接地。低壓部分防雷即從變壓器的低壓輸出端分別接3個380 V交流低壓用復(fù)合外套無間隙金屬氧化物避雷器，避雷器的另一端就近接地。

第二，在配電柜內(nèi)分別安裝限壓型浪涌保護(hù)（SPD），防雷地線就近接地。選擇的型號為JD150K385H4J三相電源防雷箱（1臺）。在分路配電柜內(nèi)分別安裝限壓型浪涌保護(hù)（SPD），防雷地線就近接地。選擇的型號為JD100K385H4J型三相電源防雷箱（1臺）。在每臺發(fā)射機(jī)內(nèi)交流電源部分并聯(lián)安裝(SPD），標(biāo)稱沖擊通容為40 kA限壓型防雷器。

3.2 信號傳輸防雷改造部分改造方案

第一，信號線屏蔽層與就近地線銅皮牢靠焊接。否則當(dāng)周圍一旦有感應(yīng)雷擊時，會直接造成該線上兩端的設(shè)備損壞。應(yīng)根據(jù)纜線長度確定加裝1～2個SPD。要求信號保護(hù)器SPD，防雷電壓精度應(yīng)在10 V左右，低于發(fā)射機(jī)功放和調(diào)制器中IRFP250場效應(yīng)管工作電壓，從而保護(hù)IRFP250場效應(yīng)管不被擊穿損壞。要考慮信號保護(hù)器SPD接口應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備兼容、插入損耗應(yīng)滿足通信系統(tǒng)的要求。標(biāo)稱放電電流應(yīng)≥3 kA，最大通流容量應(yīng)≥10 kA。

第二，在發(fā)射機(jī)與傳輸饋線接口安裝信號防雷器，共2PCS。在傳輸饋線與匹配網(wǎng)絡(luò)接口安裝信號防雷器，共1PCS；在輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射天線連接處安裝信號防雷器，共1PCS。

此外，鐵塔部分防雷應(yīng)在原有防雷的基礎(chǔ)上，在發(fā)射塔的塔基處并聯(lián)安裝塔基專用避雷器。接地端就近可靠接地。

4 防雷改造后的效果

中波發(fā)射設(shè)備防雷改造于2013年完工。經(jīng)過近幾年雷雨季節(jié)的考驗，我臺的中波發(fā)射設(shè)備未受雷擊損壞，確保了正常播出。該項目得到江蘇省廣電局科技處的大力支持。

5 結(jié)語

通過防雷改造，豐縣中波發(fā)射臺防雷由以前的粗略防雷轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的精確防雷，防雷精度大大提高，防雷效果明顯。防雷改造為中波發(fā)射設(shè)備的保護(hù)、設(shè)備的安全播出提供了有力保證。