全固態(tài)發(fā)射機(jī)的防雷和接地

趙鑫

摘? ? 要：廣播電視發(fā)射機(jī)運(yùn)行是保證廣電事業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)，全固態(tài)發(fā)射機(jī)防雷與接地工作是設(shè)備維護(hù)運(yùn)行不能缺少的一部分。下面文章就對(duì)全固態(tài)發(fā)射機(jī)的防雷和接地展開探討。

關(guān)鍵詞：全固態(tài);發(fā)射機(jī);防雷接地;防雷保護(hù)

雷擊是大氣中自然放電的一種現(xiàn)象，雷電一旦經(jīng)過建筑物、電器設(shè)備和人、畜等將遭到嚴(yán)重破壞和死亡。隨著廣播電視技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，中波廣播發(fā)射設(shè)備的固態(tài)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化逐步增強(qiáng)和微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)大量采用，對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求越來越高，設(shè)備的抗干擾抗雷擊抗浪涌能力很弱，一旦遭受雷擊，設(shè)備的敏感元件如場(chǎng)效應(yīng)管、集成塊、壓敏元件等器件就會(huì)燒毀，導(dǎo)致設(shè)備損壞，直接影響到設(shè)備安全運(yùn)行和安全播出。所以，如何有效防止雷擊保證人員和設(shè)備的安全，保證設(shè)備不間斷、高質(zhì)量的安全運(yùn)行做到優(yōu)質(zhì)播出，是中波發(fā)射臺(tái)一個(gè)十分重要的課題。

一、全固態(tài)發(fā)射機(jī)的防雷和接地相關(guān)概述

1.雷電的基本特征與性質(zhì)簡(jiǎn)析

在大自然的眾多自然現(xiàn)象中，雷電現(xiàn)象最為常見，它的發(fā)生普遍且主要產(chǎn)生于云云、云地之間，在雷電現(xiàn)象中必然會(huì)出現(xiàn)各種雷擊效果，而雷擊效果的本質(zhì)就是大氣中攜帶了不同極電荷的云層在相互碰撞后產(chǎn)生了特殊的放電現(xiàn)象，在雷擊過程中，它們所附帶的電荷不同，所處的云層不同，但是它們彼此之間會(huì)發(fā)生碰撞，釋放大量能量。就在這一能量釋放過程中所產(chǎn)生的就是大量的雷電電流。雷電現(xiàn)象所產(chǎn)生的雷電電流高達(dá)數(shù)千安以上，如果就從雷電現(xiàn)象的放電過程來看，這種過程極短（只有幾微秒），它的周邊環(huán)境溫度也會(huì)大幅度升高。如果電流在電磁感應(yīng)作用下必然受到影響，此時(shí)它對(duì)于地面的物體會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的雷擊現(xiàn)象，導(dǎo)致地面上所有物體都嚴(yán)重受損。就這一嚴(yán)重的雷擊現(xiàn)象需要考慮其所存在的集中電荷現(xiàn)象問題，越是地勢(shì)較差的地方越容易出現(xiàn)強(qiáng)雷擊事件，因?yàn)檫@里是具有良好導(dǎo)電性的區(qū)域，某些區(qū)域就要布置好針對(duì)性的防雷措施。就以全固態(tài)發(fā)射機(jī)的天調(diào)為例，由于它地處較高地勢(shì)且導(dǎo)電性良好位置，所以必須設(shè)置相應(yīng)防雷措施保證其天調(diào)網(wǎng)絡(luò)不受雷擊損害[1]。

2.雷電現(xiàn)象對(duì)全固態(tài)發(fā)射機(jī)造成的危害分析

根據(jù)相關(guān)研究表明，雷電對(duì)于全固態(tài)發(fā)射機(jī)的影響非常之大，它主要是通過雷電感應(yīng)配合雷電入侵造成對(duì)發(fā)射機(jī)設(shè)備的雙重傷害。首先，直擊雷現(xiàn)象可對(duì)全固態(tài)發(fā)射機(jī)造成一定傷害，直擊雷主要通過地面建筑產(chǎn)生并放電，這種放電現(xiàn)象可在瞬間產(chǎn)生巨大能量并造成物體出現(xiàn)燃耗或爆炸現(xiàn)象。如果雷電擊中發(fā)射機(jī)系統(tǒng)則會(huì)對(duì)發(fā)射機(jī)整體造成巨大威脅危害。具體來講，由于全固態(tài)發(fā)射機(jī)天線高度普遍偏高，所以它的線路部分是容易遭受雷擊事故的。其次，雷電感應(yīng)容易影響到全固態(tài)發(fā)射機(jī)本身的工作性能。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全固態(tài)發(fā)射機(jī)中有80%以上的故障來自于雷電感應(yīng)，究其根本，在雷電放電過程中產(chǎn)生了巨大的電磁場(chǎng)是關(guān)鍵，電磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁脈沖會(huì)直接造成通信鏈路損壞，導(dǎo)致全固態(tài)發(fā)射機(jī)設(shè)備失靈。第三，雷電波會(huì)嚴(yán)重影響到發(fā)射機(jī)本身工作狀態(tài)，因?yàn)槔纂姴▽?duì)全固態(tài)發(fā)射機(jī)影響較大，會(huì)造成電源與外部天饋線系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，進(jìn)而造成中波發(fā)射臺(tái)停播現(xiàn)象。

二、中波廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)的防雷保護(hù)措施的意義

中波廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)是人們生活中必不可少的物質(zhì)，它是廣播的主要傳播方式，直接主導(dǎo)了電視播放的清晰度和播放性能，在運(yùn)行的過程中如果遭到雷電的襲擊會(huì)直接威脅到發(fā)射機(jī)和電源，如果對(duì)防雷的保護(hù)不當(dāng)就會(huì)使其性能遭到破壞，影響它的安全使用，在這種情況下有效地防雷設(shè)施可以保障設(shè)備性能的安全性并將其進(jìn)行優(yōu)化。在環(huán)境因素和設(shè)備因素的影響下發(fā)射臺(tái)在運(yùn)行中會(huì)受到不同程度的影響，所以優(yōu)化其防雷性能可以為發(fā)射臺(tái)的安全予以支持并降低運(yùn)行中故障發(fā)生情況，同時(shí)適用性比較好的防雷措施可以應(yīng)對(duì)雷電襲擊的到來，不斷地提升發(fā)射臺(tái)的防雷水平，不僅可以促進(jìn)我國廣播事業(yè)的發(fā)展，還可以讓人們?cè)谟^看中波廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)支持下的電視節(jié)目中更加具有安全性和清晰性[2]。

三、全固態(tài)發(fā)射機(jī)的防雷和接地的有效措施

1.選擇適當(dāng)?shù)慕拥卦O(shè)備

從廣播電視發(fā)射臺(tái)的外部防雷角度看，直擊雷屬于最為嚴(yán)重的雷害之一。外部防雷的裝置是由引下線、接地設(shè)置以及接閃器組合而成。通常情況下，廣播電視發(fā)射臺(tái)的接閃器與引下線裝置較為完善，問題一般發(fā)生于接地設(shè)備上。因?yàn)閺V播電視發(fā)射臺(tái)接地電阻具備明確的阻值標(biāo)準(zhǔn)，因此，應(yīng)該選取適當(dāng)?shù)奶幚矸绞郊訌?qiáng)維護(hù)并改良接地系統(tǒng)：首先，在地網(wǎng)外圍添加一圈或是兩圈的環(huán)型接地裝置，環(huán)型接地裝置是通過水平接地體與垂直接地體組合而成。其次，注重將變壓器、機(jī)房、鐵塔接地網(wǎng)的覆蓋面積進(jìn)行擴(kuò)展。

2.機(jī)房地線防雷措施

針對(duì)機(jī)房地線的防雷措施主要鋪設(shè)銅網(wǎng)，鋪設(shè)過程中保證相鄰的兩根銅線間距在2m左右，然后按照10m/個(gè)引出端進(jìn)行鋪設(shè)，延伸到機(jī)房1m以外位置。在該過程中，要設(shè)置并焊接接地樁，采用95mm2以上尺寸的銅帶對(duì)接地樁進(jìn)行焊接操作，在銅帶完全進(jìn)入凍土層以后就能形成一套機(jī)房地線防雷整體體系。在發(fā)射機(jī)的電力線中線位置要安裝射頻線，保證在接地樁2m以外區(qū)域設(shè)置間隔點(diǎn)，制作形成天調(diào)饋線區(qū)域接地樁。同時(shí)還要在機(jī)房與天線的外墻位置設(shè)置屏蔽網(wǎng)絡(luò)?？紤]到機(jī)房與天線之間間隔距離相對(duì)偏遠(yuǎn)，還需要對(duì)天線的防雷范圍進(jìn)行有效調(diào)整，為在隨后的防雷改造措施打好基礎(chǔ)。

3.高駐波保護(hù)與激勵(lì)封鎖的設(shè)置

在針對(duì)某些功率偏大的發(fā)射機(jī)實(shí)施高駐波保護(hù)與激勵(lì)封鎖設(shè)置時(shí)，應(yīng)該選擇電壓饋送能力較高的發(fā)射條件，此時(shí)必須合理配合電壓饋線與天調(diào)網(wǎng)絡(luò)饋線形成相互有效關(guān)聯(lián)，確保天條網(wǎng)絡(luò)饋線打火放電過程到位?？紤]到在針對(duì)某些功率偏大的發(fā)射機(jī)實(shí)施高駐波保護(hù)與激勵(lì)封鎖過程中需要選擇較高的電壓饋送條件，因此這里還需要根據(jù)電壓饋線對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)饋線段位置進(jìn)行合理設(shè)置，明確發(fā)射機(jī)內(nèi)所產(chǎn)生的高壓駐波問題，特別注意對(duì)打火放電現(xiàn)象的控制，滿足發(fā)射機(jī)發(fā)射條件。然后熄滅電弧，并采用高激勵(lì)封鎖確保電弧被準(zhǔn)確熄滅，同時(shí)做到對(duì)信號(hào)的及時(shí)恢復(fù)。上述措施具有一定科學(xué)性，特別是封鎖激勵(lì)機(jī)制可有效提升天線封鎖保護(hù)設(shè)置優(yōu)化措施，滿足全固態(tài)發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營過程中的所有安全需求[3]。

4.發(fā)射機(jī)的防雷措施

發(fā)射機(jī)是發(fā)射臺(tái)安全播出的核心設(shè)備，是受保護(hù)的主要對(duì)象，在天饋系統(tǒng)、信號(hào)源系統(tǒng)、電源系統(tǒng)采取綜合避雷措施以后，應(yīng)該說到達(dá)發(fā)射機(jī)的雷電已經(jīng)不多了，但為了更加安全可靠，發(fā)射機(jī)也必須采取可靠的防雷措施。一是在發(fā)射機(jī)功放槽路輸出口安裝發(fā)射機(jī)內(nèi)部銅質(zhì)放電球，間距調(diào)到2-3mm為宜，它將承擔(dān)天線發(fā)射塔遭到雷擊時(shí)5%放電任務(wù)。二是在發(fā)射機(jī)電源輸入端加裝一組FS型閥型避雷器，防止穩(wěn)壓器直通或未阻止的雷電脈沖電流或脈沖電壓。三是用0.5mm*3cm的銅皮把發(fā)射機(jī)和機(jī)房避雷接地母線牢固連接。除上面重點(diǎn)談到的環(huán)節(jié)和設(shè)備，機(jī)房所有設(shè)備都得與機(jī)房避雷接地網(wǎng)進(jìn)行可靠的連接。

5.天線及天雷網(wǎng)絡(luò)的防雷技術(shù)

雷電的電流可以直接襲擊在廣播天線的塔基上部，如果沒有做好對(duì)天線的保護(hù)就會(huì)導(dǎo)致大電流在導(dǎo)線的幫助下進(jìn)入到發(fā)射機(jī)的內(nèi)部，直接將內(nèi)部的設(shè)備燒毀，所以在對(duì)其進(jìn)行防雷技術(shù)的時(shí)候應(yīng)該注重地網(wǎng)的設(shè)置，根據(jù)接電的要求調(diào)整塔基底部的間隙部位，在接地電阻的時(shí)候可以采用寬銅帶進(jìn)行準(zhǔn)確的銜接，可以對(duì)雷電的電流進(jìn)行一個(gè)引導(dǎo)，從而促使地下的電阻逐漸下降，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)天線的防雷保護(hù)。在天雷網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)中可以結(jié)合發(fā)射臺(tái)的電壓要求將石墨放電球進(jìn)行合理的使用，在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)所需的地釋放回路的設(shè)置中將天線與微亨級(jí)電感聯(lián)合使用，從而使發(fā)射臺(tái)在雷擊的發(fā)生中可以及時(shí)將大量的負(fù)荷地釋放，通過應(yīng)對(duì)雷電的電壓實(shí)現(xiàn)發(fā)射臺(tái)的防雷保護(hù)要求。

四、結(jié)論

綜上所訴，在全固態(tài)發(fā)射機(jī)中做好防雷接地工作至關(guān)重要，由于受到外部自然環(huán)境因素的影響，發(fā)射機(jī)必須克服雷電問題。對(duì)此相關(guān)工作者應(yīng)該采取正確的方法保證全固態(tài)發(fā)射機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行效果，同時(shí)確保各部分工作系統(tǒng)都能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭鍇.中波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的整體防雷策略與改造措施研究分析[J].科技傳播，2017，09（10）.

[2]郭鍇.中波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的整體防雷策略與改造措施研究分析[J].科技傳播，2017，9（10）：16-17.

[3]胡寧博.中波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的整體防雷策略與改造措施研究[J].電子制作，2014（9）：174-174，173.