中波發(fā)射臺天線防雷技術(shù)

楊青

（貴州省廣播電視局896 臺 貴州省六盤水市 553000）

在實際運行中，因為受到很多自然因素的影響，如地形、氣候等，中波發(fā)射臺很有可能受到雷擊而出現(xiàn)線路擊穿的情況，如果不能認真落實雷擊防護措施，防護技術(shù)水平偏低，過大的電流及電壓會危害各種設(shè)備，尤其是天線，而且有可能造成發(fā)射系統(tǒng)完全癱瘓。因此，在中波發(fā)射臺防雷處理中必須要合理運用防雷技術(shù)。

1 我國中波發(fā)射臺天線防雷現(xiàn)狀

在中波發(fā)射臺的總體工作中，導(dǎo)致中波發(fā)射臺損壞的重要原因之一便是雷擊，其殺傷力最大。常見的雷電有兩種：一種是直擊雷，另一種是感應(yīng)雷[1]。損害概率最高的為感應(yīng)雷，由感應(yīng)雷導(dǎo)致中波發(fā)射臺遭受嚴重的損壞的比例超過80%。我國中波發(fā)射臺天線之間通常是采用垂直振子形式來連接，接著利用饋線連接天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，再科學(xué)連接發(fā)射臺鐵塔底端，正是因為該連接方法，中波發(fā)射臺底端具有絕緣特殊性質(zhì)，必須要對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)及發(fā)射臺鐵塔底端實施防雷技術(shù)防護，也要安裝相應(yīng)的關(guān)于防雷擊的設(shè)備，這樣除了能夠降低中波發(fā)射臺受到雷擊的出現(xiàn)概率，還能確保中波發(fā)射系統(tǒng)正常運行。其實，將避雷針或具有隔絕直流電功能的絕緣裝置安裝在中波發(fā)射臺上，無法直接防止發(fā)射臺遭受雷擊，只能降低雷擊的破壞程度，這就說明中波發(fā)射臺系統(tǒng)的防雷裝置及措施需要進一步優(yōu)化。

2 中波發(fā)射臺天線防雷的基本工作原理

結(jié)合其布局特征，我國中波發(fā)射臺具有諸多特點，比如：連接貫線，還有填空調(diào)整網(wǎng)等等。發(fā)射臺的防雷設(shè)施通常是在地網(wǎng)底部，或者在天線上安裝防雷設(shè)備，這對科學(xué)保護發(fā)射臺的發(fā)射設(shè)備非常有利。現(xiàn)如今，利用天線的形式，對于波頭站雷擊的常見策略是將相移電路網(wǎng)絡(luò)及隔直電容器等安裝在天線內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中，而且將以往的半球形放電裝置安裝在天線底部。但是，雖然這些雷電對抗防雷策略，然而變送器容易受到破壞，所以確保發(fā)射地處于安全的雷擊環(huán)境下是當(dāng)前需要迫切解決的問題之一。

3 中波發(fā)射臺天線防雷的常見類型

3.1 放置電球

利用在天線底部放置電球，以實施防雷策略。利用兩個半圓形構(gòu)成的電球可以連接鐵塔與地。而在未雷擊的情況線下放置電球就不能正常工作，當(dāng)其工作時，即鐵塔受到雷擊時，該放電球會導(dǎo)通，也在瞬間釋放出高電壓，而針對天線防雷保護是在鐵塔中安裝放電球。

3.2 微亨級接地電感

在雷電能量中比較集中的部分主要有兩個，一是低頻，二是電流，而大部分利用微亨級接地電感在電量放射中電感存在一定的局限性，而且無明顯的放電效果[2]。當(dāng)前，在中波發(fā)射臺天線防雷技術(shù)中作為普遍應(yīng)用的類型是微亨級接地電感，電感相當(dāng)小的L1 以及L2，很粗的銅管制作材料進行使用，而直徑10 毫米的電感線圈有顯著的雷電泄放效果，可以高效保護天線，也可以在電波發(fā)射臺工作中發(fā)揮著重要的防護作用。

3.3 隔直流電容器

若中波發(fā)射臺的天線因為一些問題被雷擊，發(fā)射機便經(jīng)過一些雷電能量，以導(dǎo)致中波發(fā)射臺受到毀壞，所以可以解決的措施是利用隔直流電容器，換言之，可以安裝1000-3000pf，隔直流電容器的耐壓值也相當(dāng)高，在天線之間發(fā)揮作用的發(fā)射機，合理利用隔直流電容器的耐壓值，以科學(xué)阻斷雷電的低頻以及直流部分，使防雷功能全面發(fā)揮。

4 中波發(fā)射臺天線防雷的具體技術(shù)措施

4.1 接收天線的防雷技術(shù)保護

對中波發(fā)射臺天線實施防雷技術(shù)保護過程中，應(yīng)該根據(jù)有關(guān)標(biāo)準要求在天線豎桿科學(xué)安裝避雷針上，能夠顯著減少天線被雷擊中的幾率，保證接收天線在實際工作中不會出現(xiàn)異常。然而最為顯著的區(qū)別實施避雷安裝高度直接關(guān)乎到避雷針保護范圍，二者有著極其密切的聯(lián)系。一般來說，若避雷針安裝高度較高，那么其保護的范圍較大，反之，如果避雷針安裝高度較低，那么其也不會有很大的保護范圍。因此，選擇在接收天線上安裝避雷針，應(yīng)該認真考慮接收天線的安裝位置，精心設(shè)計避雷針安裝高度，以在最大限度上確保避雷針的防雷功能可以更好地發(fā)揮，進而保證中波發(fā)射臺天線在使用不會發(fā)生任何異常[3]。結(jié)合以往安裝的經(jīng)驗來看，不難得出，在安裝避雷針時安裝高度應(yīng)嚴格控制在不大于20 米，可以防雷擊保護覆蓋不大于45 度范圍的所有設(shè)備，可以防止設(shè)施由于雷擊而受損。同時，要想減少接收信號受到避雷針使用和安裝的干擾，應(yīng)該在避雷針上安裝一根獨立的接地線，接地線的電阻也不能高于4Ω，進而保證接收天線不會受到避雷針的干擾，依舊可以安全使用。

4.2 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷技術(shù)保護

就中波發(fā)射臺天線防雷技術(shù)保護來看，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是不可或缺的主要設(shè)施，而且要重視其防雷技術(shù)保護。要想防止避雷電流從饋線進到非法射擊中，就會導(dǎo)致發(fā)射機在使用中出現(xiàn)問題，必須要合理運用適合的防雷技術(shù)，比如：安裝規(guī)格時1000 到2000pf 的隔直流電容器，進而有效阻隔雷電形成大量的低頻能量，確保發(fā)射機功能不會由于該低頻能力而受到不利影響。要想保證隔直流電容機為發(fā)射機提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在發(fā)射機的輸出功率加大后，必須要迅速提高電容器伏安量以及功率等等，進而方便減少中波頻段匯總電容器產(chǎn)生的壓漿，確保可以全面發(fā)揮電容器阻隔雷電低頻能量的重要功能[4]。同時要想防止雷擊涌流受到天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的干擾，必須要正確安裝相應(yīng)的放電柱，但是需要哦保證所選的放電柱具有顯著的放電特性，最為廣泛使用的是石墨放電柱等等，每種類型放電柱的安裝間隔距離也應(yīng)該控制在約1 厘米，進而方便對為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進行放電技術(shù)保護。對于功能而言，石墨放電柱必須要根據(jù)放電量的大小來適當(dāng)調(diào)整和改變自身的放電壓，保證可以獲得良好的放電效果，以保證天調(diào)網(wǎng)絡(luò)可以進行科學(xué)的防雷擊保護。此外，在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)防雷技術(shù)保護中通過對泄放線圈進行科學(xué)應(yīng)用，也能夠式天調(diào)網(wǎng)絡(luò)受到科學(xué)的防雷擊保護。對于功能而言，泄放線圈作為主要的作用是可以迅速釋放由于雷電而形成的低頻能量。降低因為雷電能量與天線感應(yīng)二者之間相互產(chǎn)生影響產(chǎn)生的靜電荷，避免天調(diào)網(wǎng)絡(luò)受到靜電荷的不必要干擾，進而大幅度減少天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在使用過程中問題的出現(xiàn)幾率，而且更加穩(wěn)定。

4.3 發(fā)射天線的防雷技術(shù)

發(fā)射天線的防雷是盡量減少由于雷電形成的強大電流破壞發(fā)射天線，降低雷擊襲擊的出現(xiàn)幾率。該防雷主要體現(xiàn)在以下兩點：

（1）保護天線底部絕緣子[5]。因為天線底部出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象，會顯著減弱絕緣子的絕緣性，而且降低天線抗雷擊能力，提高放電球打火次數(shù)，所以需要科學(xué)改善設(shè)計天線底端絕緣裝置的絕緣子，也就是將“安全帽”增設(shè)在絕緣子頂部，在絕緣子頂部安裝圓錐形護罩，覆蓋范圍必須要大于絕緣子平面的33%。

（2）降低地網(wǎng)接地電阻。降低地網(wǎng)接地電阻的主要目的是防止雷擊時因為中波發(fā)射臺縱向電位梯度加大，產(chǎn)生靜電感應(yīng)以及電磁感應(yīng)，還有這些感應(yīng)形成的高電位使設(shè)備出現(xiàn)反擊過電壓情況。利用降低地網(wǎng)接地阻，讓雷電流在大地之間可以形成良好的通路，向大地釋放很多雷電流，以實現(xiàn)降低雷電流沖擊發(fā)射臺天線的目的。

5 中波發(fā)射臺其他方面防雷技術(shù)措施

5.1 電源的防雷技術(shù)

若觸發(fā)雷擊，受到損壞的電源會嚴重毀壞電壓設(shè)備。因此，保護其他設(shè)備的重要基礎(chǔ)是保護電源，如果沒有電源安全保護，其他設(shè)備保護設(shè)施是毫無意義的。在中國廣播電臺防雷等級以及雷電事故下，電力系統(tǒng)保護必須要處在最高水平。要想真正實現(xiàn)多層次合作[6]。既要科學(xué)分配每級SPD 之間的能量，又要采用合適的設(shè)備對電力系統(tǒng)進行保護。明確規(guī)定在高壓變壓器的高壓端以及低壓端需要有適宜的防雷措施。要想使器件得到二次保護。必須要在低壓配電板以及高壓變壓器上的單級三相電源避雷器將剩余的電流泄露出來。就價格高的變送器來講，必須要將兩級三相電力避雷器安裝在電源上，進而保證變送器是十分穩(wěn)定的。

5.2 供電系統(tǒng)的防雷技術(shù)

就解碼器來講，信號矩以及衛(wèi)星接收器等等，需要使用經(jīng)過調(diào)整的交流電源，要想將短路重啟時間以及自動參數(shù)復(fù)位等問題有效解決，所使用的電源應(yīng)該是擁有電涌保護作用的IPS，在迅速響應(yīng)且浪涌吸收能力強的設(shè)備中安裝TVS。因為其無法穩(wěn)定工作，若在實際運行中出現(xiàn)瞬態(tài)過電壓，TVS 的一些有害部分容易旁路。安全電壓代替傾翻電壓箱后，讓保護設(shè)備不會受到瞬態(tài)過電壓影響，比如：感應(yīng)雷擊，還有靜電等等[7]。發(fā)射臺不只是讓系統(tǒng)以及發(fā)射器很有可能受到雷擊，也會造成雷擊事故發(fā)生，容易造成雷擊。因此，就避雷器來講，尤其是低壓設(shè)備，也需要在電力系統(tǒng)的低壓墊盤安裝，比如：真空放電裝置，還有電阻變壓避雷器等等，能夠在受到雷擊時有效保護架空電線。

6 系統(tǒng)改進中波發(fā)射臺天線防雷措施

利用分析能夠得出，中波發(fā)射臺天線防雷方法是以泄故以及阻塞為主，在改善天線防雷設(shè)施過程中需要注意這些。

6.1 改善天線放電球防雷措施

事實上，大部分放電任務(wù)是結(jié)合天線放電球來泄放雷電流，而不同放電球的間隔距離必須要設(shè)置在5 毫米左右，在一般狀態(tài)下天線底部設(shè)置1kW 中波發(fā)射機的實際設(shè)置情況；而部分放電任務(wù)是石墨放電球能夠完成，其間隔距離時2 毫米到3 毫米；還有部分放電任務(wù)在放電機內(nèi)部發(fā)電球中，設(shè)置的間隔距離是1 毫米。但是需要注意的是，饋線避雷器做好泄放的最后的5%雷電流。

6.2 在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用并聯(lián)電感與電容

通過對電磁場頻譜進行研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)雷電能量都是小于3kHz，直流是主要的[8]。要想大幅度提高泄放防雷電流技術(shù)水平，需要在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)以及發(fā)射機中并聯(lián)電感L1 與電容L2，而為了保證阻抗能力不受任何影響，應(yīng)并聯(lián)電容C1 與電感L2，采用該方法后，若發(fā)射機的工作功率以及輸出功率可以被經(jīng)并聯(lián)的電感以及電流諧振都可以實現(xiàn)在電感與電容的新增中，在處于高阻狀態(tài)下的L1、C1，還有處于低阻狀態(tài)中的L1 與C2 都能增強泄放瞬間電脈沖的能力，而且C2 可以對瞬間電脈沖進行有效阻塞。

7 防雷設(shè)施的科學(xué)維護

為了將雷電危險徹底消除，而且迅速找到防雷裝置存在的隱患，需要定期對電纜絕緣子進行清理以及檢查，塔基絕緣子以及單純的絕緣子是不是存在裂縫；認真檢查雷暴季節(jié)安全以及防雷設(shè)備，在積雪后，從隔離區(qū)以及排水管的隔熱層中將冰雪全部去除；經(jīng)過雷擊后，對防雷裝置進行全面檢查，比如：將毛刺拔出來后，使其放平，定期對傳輸線的壓敏電阻進行壓制，讓其在重要時刻有不錯的表現(xiàn)，有必要的時候，能夠發(fā)揮出保護作用。并且對腳附近的雜草進行仔細檢查以及清理。在塔內(nèi)，需要定期檢查機房是不是出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象，也要檢查內(nèi)部接地點是不是準確連接，連續(xù)檢查工作能夠避免雷擊損壞廣播控制設(shè)備，讓啟動站可以確保設(shè)備正常操作[9]。就防雷系統(tǒng)的平時維護以及接地電阻的定期測量來講，在設(shè)計防雷過程中需要以認真的態(tài)度實施防雷技術(shù)策略，必須要在雷雨時全面檢查防雷組件，結(jié)合防雷設(shè)備的損壞調(diào)查報告，科學(xué)改進。在遇到雷電風(fēng)暴時，必須要高效完成中波發(fā)射場的一系列防雷工作，只要是發(fā)射臺的設(shè)備，都必須要結(jié)合各種設(shè)備的類型和尺寸規(guī)格以及性能，合理制定相應(yīng)的防雷措施，運用合適的防雷技術(shù)，這樣就可以得出，中波發(fā)射天線具有不錯的防雷效果，為保證中波發(fā)射臺正常運行打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

8 結(jié)語

中波發(fā)射臺在運行中容易受到雷電干擾，是最主要的外界因素，直接關(guān)乎到中波發(fā)射臺在工作中是否出現(xiàn)異常，所以相關(guān)工作絕對中波發(fā)射臺防雷工作絕對不可以忽視。并且在開展中波發(fā)射臺天線防雷工作過程中需要充分利用各項防雷措施以及防雷技術(shù)，對各種設(shè)備采取防雷擊保護技術(shù)，以防經(jīng)常發(fā)生雷擊事件，進而造成中波中波發(fā)射臺在日常運行中容易出現(xiàn)故障，不具有良好的安全性。