發(fā)射臺(tái)站的雷電防護(hù)

張學(xué)梅

（山西廣播電影電視學(xué)校，山西太原 030012）

發(fā)射臺(tái)站大多建在山頂附近，海拔高，視野良好的地點(diǎn)。供電線路是從山下架空送到山上，極易受到直接雷，感應(yīng)雷的沖擊，以致?lián)p壞設(shè)備。從統(tǒng)計(jì)看，鐵塔和機(jī)房直接受到雷擊的情況很少，大部分是雷電沖擊經(jīng)供電線路侵入。

1 雷電的特點(diǎn)

雷電是在大地和雷云之間所發(fā)生的放電現(xiàn)象，地面上的設(shè)備受直擊雷和感應(yīng)雷所損壞，直擊雷對(duì)設(shè)備產(chǎn)生十分嚴(yán)重的破壞，但設(shè)備的損壞多半還是具有正負(fù)兩個(gè)方向的多重雷所造成的。雷電波形比較復(fù)雜，一種上升時(shí)間短，峰值大，持續(xù)時(shí)間短;還有一種是其波峰值較小，但持續(xù)時(shí)間長達(dá)數(shù)百ms.前一種造成的破壞大多是擊穿絕緣物，類似電壓過高，后一種其能量較大，由其造成的破壞大多是燒傷。

雷電沖擊大多是通過供電線路、收發(fā)天線以及收發(fā)分離時(shí)的傳輸線等途徑侵入，然后通過接地點(diǎn)進(jìn)入大地，有部分進(jìn)入機(jī)器一側(cè)。雷電電流通過接地點(diǎn)到地后，發(fā)射機(jī)房的地電位急劇上升，于是在零電位側(cè)的供電線路間產(chǎn)生反向閃絡(luò)，沖擊電流也被供電線分流。

其次，在收發(fā)分離臺(tái)，當(dāng)在發(fā)射臺(tái)接收點(diǎn)或其傳輸線途中被雷擊的話，浪涌（電流I）流入傳輸線是外導(dǎo)體（電阻），那么在內(nèi)外導(dǎo)體之間發(fā)生幾乎等于R·I的電壓，這個(gè)浪涌電壓將使與其兩端連接的設(shè)備受到損壞。

2 基本的防雷措施

2.1 降低侵入雷電沖擊或用分流來減低雷電災(zāi)害

· 降低接地電阻，接地電阻阻值都必須小于4 Ω;

（1）設(shè)備用網(wǎng)狀地線與電源用地線（深埋）相連;

（2）收發(fā)天線地線相連并增加接地線;

（3）增加接地點(diǎn)，接地網(wǎng)狀線;

（4）并用導(dǎo)電物質(zhì)（例埋入鐵霄，鹽水等）。

·增加接地線

（1）機(jī)房內(nèi)地線母線化;

（2）增加接地線母線與地之間的連線;

（3）強(qiáng)化同軸電纜的地線;

（4）縮短避雷點(diǎn)地線，并增多其接地?cái)?shù)量。

·其他措施

（1）避雷針地線單獨(dú)安裝;

（2）避雷針地線與設(shè)備隔離降低感應(yīng);

（3）加強(qiáng)設(shè)備和配電線之間的屏蔽來降低感應(yīng);

（4）加強(qiáng)機(jī)房的屏蔽來降低感應(yīng)。

2.2 提高設(shè)備的防雷性能

（1）單元內(nèi)安裝直流電源電壓穩(wěn)壓元件;（2）利用偏置穩(wěn)定電路提高晶體管的抗雷性能;（3）安裝浪涌電流吸收體，浪涌吸收用LC元件。

2.3 插入防雷設(shè)備等

（1）在接收饋線側(cè)插入防雷用輸入濾波器;

（2）在發(fā)送饋線側(cè)插入防雷用輸出濾波器;

（3）收發(fā)臺(tái)分離時(shí)，在傳輸線兩端接入防雷分離端子板;

（4）在供電線路中插入防雷變壓器。

3 具體的幾種防雷措施

3.1 防雷變壓器

防雷變壓器設(shè)置在供電線路引入端，它可以降低由供電線路來的雷電沖擊波或者由于桅桿等被雷擊后引起的反向閃絡(luò)導(dǎo)致進(jìn)入電源的雷電電流。

3.1.1 對(duì)平衡沖擊的效果

如圖1所示，兩條供電線上受到對(duì)地有同樣大小的沖擊電壓時(shí)，防雷變壓器的避雷器就動(dòng)作，雷電沖擊電流，流經(jīng)機(jī)房地線Em，此時(shí)防雷變壓器初級(jí)加有避雷器的極限電壓，而在次級(jí)就受到衰減。對(duì)不足以使避雷器動(dòng)作的雷電沖擊，在防雷變壓器次級(jí)受到衰減，從而保護(hù)了設(shè)備衰減器約為40 dB。

圖1 對(duì)來自供電線的沖擊防雷變壓器的工作情況

3.1.2 對(duì)不平衡沖擊的效果

即使雷電沖擊加于兩條供電線上的大小不等，但實(shí)際上每條供電線與地之間的阻抗是不平衡的，或避雷器開始放電的電壓不同，從而產(chǎn)生了不平衡分量，形成了供電線間的沖擊電流。此電流從變壓器初級(jí)經(jīng)電磁作用傳到次級(jí)，對(duì)此無法用隔離變壓器加以衰減。因此在兩條供電線間接入沖擊波SA1～2（見圖2）使電壓降低到極限額以下，并在次級(jí)接上電容器C1.C2以降低其峰值。它對(duì)線間沖擊波的衰減量約為20 dB。

圖2 防雷變壓器的電路組成

3.2 防雷供電方式

這是一種為了防止避雷器動(dòng)作時(shí)熔斷保險(xiǎn)絲的新的供電方式，它是由無避雷器的絕緣隔離變壓器和最外層護(hù)套為銅鎧裝的高壓電力電纜組合而成的。

圖3 防雷供電方式

如圖3:它是用銅鎧裝的雙芯電力電纜作為桿上變壓器初級(jí)側(cè)的引線埋設(shè)，鎧裝護(hù)套兩端接地，那么雷電電流流過電纜護(hù)套，其芯線與鎧裝護(hù)套之間有電壓產(chǎn)生，但雷電電流沒有流過芯線一側(cè)，所以其保險(xiǎn)絲不會(huì)熔斷。這時(shí)由于電力電纜不長，鎧裝護(hù)套電阻較小，所以只要有隔離變壓器就能承受雷電沖擊波。又若兩芯線間平衡良好，那么其線間浪涌最小。這種供電方式，對(duì)于持續(xù)時(shí)間長的多重雷十分有效。

3.3 防雷式隔離端子板

圖4 防雷隔離端子板系統(tǒng)圖

防雷式隔離端子板是用來吸收和隔離在收發(fā)分離臺(tái)傳輸線兩端所發(fā)生的浪涌電壓，從而使收發(fā)設(shè)備得到保護(hù)。從圖4可知，在傳輸線上加裝有截止頻率為數(shù)MHz的兩極T型高通濾波器（HPF），傳輸線一側(cè)的電容C1應(yīng)使用耐壓電容器。在電源一側(cè)，避雷器與L1組合成多級(jí)避雷電路。在傳輸線上疊加交流電壓時(shí)，絕緣隔離變壓器的次級(jí)電壓僅有交流30 V左右就可以了。

另，如在傳輸線上疊加直流電壓時(shí)，那么由于末級(jí)避雷元件是齊納二極管，則其防雷避雷效果較之前者要差一些。

4 總結(jié)

由于雷電的隨機(jī)性很大，形成的機(jī)理很復(fù)雜，它的表現(xiàn)形式也是多種多樣，我們的防雷技術(shù)還待進(jìn)一步提高，任何單一的防雷器件都無法保證所有保護(hù)對(duì)象的防雷安全。因此為了使防雷有效就必須依據(jù)“綜合治理，整體防御，多重保護(hù)，層層設(shè)防”的原則，加強(qiáng)廣播電視設(shè)備的防護(hù)。

［1］黃如星，朱桂林.調(diào)頻立體聲廣播技術(shù)［M］.杭州:浙江大學(xué)出版社，1988.