淺談中波臺的防雷系統

張曉軒

1 雷電的危害

1.1 直擊雷

雷電流產生高壓效應會造成數萬伏的電壓，某些時候甚至高達數十萬伏，瞬間釋放如此巨大的高電壓會對電氣設備造成巨大的沖擊，其所產生的危害會導致電路短路問題，進而影響到機器的正常運行，對于中波發射臺內的發射鐵塔會造成嚴重損壞，這種情況下的調配室天調網絡也會受到影響。

1.2 感應雷

雷電產生的電流電磁感應具體表現在雷擊點周圍，此時會產生一個非常大的交變電磁場，其后雷擊范圍內的金屬產生高壓放電，電流壓力是導致電器局部過熱的主要原因，部分設備的耐壓耐熱性能不強，首當其沖遭到損壞。感應雷形成還會對附近的導體和用電設備造成電脈沖危害，如中波臺的電源部分、傳輸線路、發射機功放模塊均會遭到破壞。

1.3 雷電波

雷電波的襲擊主要在于其對于建筑物的反作用，此外，防雷裝置上的高電壓也會作用于建筑物，進而導致配電裝置或電氣線路斷路，中波臺的天饋線遭到破壞后會直接引發電路停電。

2 防雷系統的構成及基本要求

1）雷電接收裝置：該裝置主要指的是接受雷電的金屬桿，常見的有避雷針、避雷帶（網）以及架空地線等。中波發射臺通常會建造發射塔，其不僅承擔的發射天線的角色，同時也是雷電接收裝置，能夠在雷電天氣時吸引接收雷電。2）引下線：該導體的作用在于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置，中波臺需要在發射塔底安裝放電球。其中，引下線的選擇要結合實際的雷電情況而定，目的在于為雷電流的順利傳輸提供可靠路徑。3）接地線：屬于一種金屬導體，具有不載流特性，主要用于零線連接、電氣設備、接地體以及桿塔的接地端子的連接。4）接地體：也被稱作是接地極，與大地直接接觸，需要埋入土中，忽而被稱為接地體。通常分為兩種，一種是垂直接地體，另一種是水平接地體，工作人員應當根據雷電流的大小來選擇合適的接地體，以此來保證雷電的正常輸送。5）接地裝置：接地線和接地體的總稱。6）接地網：該裝置具有泄流和均壓作用，由垂直和水平接地體共同組成，呈網狀均勻分布在中波發射臺的發射塔周圍，地網線的高度與鐵塔相同。

3 中波廣播發射系統的防雷措施

3.1 內部防雷系統分析

實踐證明，避雷針只對直擊雷其作用，而對于直擊雷所產生的感應雷卻沒有效用。那么應當如何防止感應雷電損壞中波臺設施呢？現階段我們通常會制定內部避雷系統，具體指的是將避雷器安裝在發射機機房的銅管、電纜線、網絡線、天饋線以及金屬設備上，同時安裝接地設備和過壓保護器。就目前的情況來看，發射機機房多以鋼筋混凝土和大物件金屬材料建成，機房表面的欄桿和窗戶與內部的鋼筋連接在一起，因此我們應當在機房內部構成相應的防雷擊安全區域，進而形成一個等電位空間，確保建筑物內的電位均衡，同時安裝電位均衡器，并通過連接母線的方式使接地電阻維持在1Ω 以下。

3.2 中波發射臺的防雷措施改進

中波臺防雷系統的完善是一項系統工程，饋線、發射塔、發射機、天調網絡都是防雷工作中不可忽視的緩解，加強防雷措施的目的在于降低雷電損害，保證廣播的安全播出，筆者認為具體可以從以下幾方面著手：

3.2.1 發射機的防雷措施

其一，發射機控制系統中通常帶有一套平衡封鎖或駐波比封鎖裝置，一旦天線設備遭到雷擊，該裝置便會切斷發射機高壓，以此來保護發射機末級設備。其二，確保每部發射機的銅排母線都與接地線連接在一起，具體采用Mm 型等電位連接形式，詳見圖1。

圖1 Mm型等電位連接

3.2.2 饋線的防雷措施

中波臺的饋線長達數百米，且架空在野外，及其容易遭受雷電襲擊。具體可以采取以下三種防雷措施：其一是增設防雷接地線，指的是在每根饋線桿上敷設一條φ4mm 銅線，并將其與地網焊接在一起，同時夾牢銅線的另一端與饋管架，使其高出饋桿頂端，高出部分以10cm 為最佳。其二，安裝饋線防雷器，除了饋線的發射機輸出端，調配室的輸入端也要安裝該裝置，用于泄放和阻隔前段遺留電壓。其三是安裝磁環，具體安裝在饋線的頭尾兩端，目的是形成等電位。

3.2.3 天調網絡防雷措施

現階段存在的措施包括：

1）合理選用二階帶通濾波器匹配網絡，用于阻隔和陷波各類雜波串擾。2）將一組石墨放電球安裝在天線輸入端，并在接地線上套30 至40 只阻尼磁環，磁環具有良好的阻尼放電作用，其能夠在發射塔遭到雷擊后，產生反向的感應電動勢，實現阻隔放電。與此同時，發射機輸出的高頻能量便不會出現短路問題，這樣便完成了發射機控制系統保護動作之前的保護工作。3）在天線輸入端并聯接入一只電感線圈，使其接觸大地，用以泄放雷電產生的低頻能量。4）采用隔直流電容器，防止饋線影響，同時阻隔雷電產生的低頻能量。5）選用電感耦合的方式來處理天調網絡與饋線間的雷擊問題。6）將馬口鐵鋪蓋于天調室四壁和屋頂處，并用銅焊將其與地板下面的地網緊緊焊牢，具有良好的屏蔽作用，既可以有效地防止雷擊電磁脈沖的干擾，還能夠降低能量損耗，從而為發射機的穩定運行提供安全環境。

3.2.4 發射塔的防雷措施

發射塔是最容易受到雷電威脅的區域，具體可采用兩點防雷措施：其一是安裝一對半圓形金屬放電球，將其置于發射塔底座，放電球的直徑為10cm，確保兩個半球的距離合理，不僅能夠起到泄放雷電流的目的，也可以保障廣播的正常播出。其二是增建發射塔，均為雙頻共塔，并將他們的地網并在一起，該項舉措有助于降低接地電阻，提升整體泄流效果。

3.2.5 電源系統的防雷措施

電源的防雷保護是防雷系統的重中之重，一方面，市電電源變壓器的高壓、低壓兩端都要設有防雷裝置。并在高壓進線端的三相電壓進線部位安裝I 級試驗浪涌保護器，同時將II 級試驗浪涌保護器安裝在供電電源輸入部位。但有一點需要注意，當II 級試驗浪涌保護器的指示燈顯示為紅色時，說明該裝置已被雷電擊穿，需要工作人員及時更換。另一方面，自主發電的發電機供電在進入發射機房時，需要全部埋地敷設電纜線。將發電機體保護接地采取的銅線與旁邊預留的接地扁鋼有效連接在一起，產生接地反應，可以避免雷擊時發電機與設備之間產生的電位差，避免漏電問題。

3.2.6 其他措施

中波臺選地特殊，發射鐵塔周圍存在民房或農田，地網會因此收到不同程度的影響，一旦地網的電阻值發生變化，便無法順利導出電流，因此工作人員必須定期修補發射塔周邊的地網，并對機房地網加以改造，增設不等深綜合地網，以此來改進等電位聯結，進一步增強地網的防雷效果。

4 結語

綜上所述，雷電是大自然中的常見天氣現象，具有不可預測性，突然的雷擊所帶來的危害較大，對于中波臺設備來說，更是會造成一系列的不良影響。在今后的日常工作中，我們要認真檢查設備情況，結合實際完善防雷系統，確保維護措施落到實處，將雷電損害降至最低，促進中波廣播事業的健康發展。