淺談中波廣播發(fā)射臺(tái)的防雷設(shè)計(jì)

程崢

【摘 要】大氣中攜帶大量電荷的雷云放電從而產(chǎn)生了雷電，雷電放電有時(shí)候在云層之間，有時(shí)候在云層和大地之間，通常雷電所產(chǎn)生的電流能夠達(dá)到數(shù)百千安培。中波廣播發(fā)射臺(tái)的天線往往處于一座城市中較高的位置，尤其是在雷雨季節(jié)，更容易招致雷電的打擊，如何有效的防止雷電放電對(duì)中波廣播發(fā)射的干擾，確保中波廣播發(fā)射臺(tái)能夠正常的播出廣播各類(lèi)節(jié)目，已經(jīng)成為了當(dāng)前一個(gè)熱門(mén)研究的課題。本文正是從這一基礎(chǔ)出發(fā)，論述了當(dāng)前廣播發(fā)射臺(tái)的防雷現(xiàn)狀，分析了雷電的種類(lèi)及對(duì)中波廣播發(fā)射設(shè)備的影響，并結(jié)合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，就中波廣播發(fā)射臺(tái)如何進(jìn)行有效防雷提出了自己的建議。

【關(guān)鍵詞】中波廣播；發(fā)射臺(tái)；防雷措施

我們要做好中波廣播發(fā)射臺(tái)的防雷工作，首先必須要具備防雷意識(shí)，要真正把中波廣播發(fā)射臺(tái)的防雷工作作為一項(xiàng)系統(tǒng)的工程來(lái)做。同時(shí)積極吸取前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，制定科學(xué)合理的防雷措施，才能夠保證中波發(fā)射臺(tái)各種發(fā)射設(shè)備的正常運(yùn)行，確保各類(lèi)廣播電視的正常播出。自2000年以來(lái)，中波發(fā)射機(jī)全面實(shí)現(xiàn)固態(tài)化，這使廣播設(shè)備更加高效穩(wěn)定，但值得注意的是，固態(tài)機(jī)的防雷電效果并不強(qiáng)，因此我們必須在實(shí)際工作中特別注意這一點(diǎn)，做好中波廣播發(fā)射臺(tái)的防雷措施。

1.雷電的種類(lèi)及廣播發(fā)射臺(tái)防雷現(xiàn)狀

根據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)中波廣播設(shè)備損害最大且最多的是直擊雷，產(chǎn)生雷擊概率最高的是感應(yīng)雷，其次是雷電波。目前我國(guó)多數(shù)的中波廣播發(fā)射臺(tái)的天線都是采用垂直振子單桅桿拉線，這種方式可以讓底部有絕緣效果，經(jīng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射塔底部相連；其中天調(diào)地網(wǎng)通常以塔底為圓心，在0.8米左右深的土中鋪設(shè)輻射狀銅網(wǎng)。根據(jù)中波廣播發(fā)射臺(tái)的特點(diǎn)，其防雷工作的重心應(yīng)該在天線底部與天調(diào)地網(wǎng)處，在這兩處安裝防雷設(shè)備，可以有效的保護(hù)中波發(fā)射臺(tái)的發(fā)射設(shè)備。

1.1直擊雷

所謂直擊雷指的是雷電對(duì)地面的突出物體以及其他各種電力裝置進(jìn)行的直接放電。直擊雷所含的電流巨大，一般情況下可以達(dá)到幾百千安培，電壓更可以達(dá)到百萬(wàn)伏左右，這樣強(qiáng)大的電流通過(guò)擊中物體入地。直擊雷主要是通過(guò)中波廣播發(fā)射臺(tái)的發(fā)射天線侵入。

1.2感應(yīng)雷

感應(yīng)雷通常是由于電場(chǎng)感應(yīng)或靜電感應(yīng)的作用，雷電通過(guò)擊中物體從先導(dǎo)放電轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲗?dǎo)放電，讓金屬體的表面產(chǎn)生非常高的電壓而放電的過(guò)程。一是電網(wǎng)感應(yīng)雷，它能夠通過(guò)電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)所連接的廣播發(fā)射設(shè)備電源造成破壞，比如開(kāi)關(guān)電源和變壓器等；二是傳輸電纜感應(yīng)雷，它主要是通過(guò)傳輸電纜破壞相連接的元器件，比如衛(wèi)星接收機(jī)等設(shè)備。

1.3雷電波

當(dāng)輸出架空線路受到感應(yīng)雷擊中時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一種高電位沖擊波，這種沖擊波會(huì)沿著各個(gè)方向快速傳播，通常的傳播速度大約為150m/s，這種高電位沖擊波（雷電波）會(huì)形成干擾源，嚴(yán)重影響廣播電視的播放效果。

2.中波廣播發(fā)射臺(tái)的防雷設(shè)計(jì)

2.1接收天線的防雷

當(dāng)廣播發(fā)射塔遭到雷擊時(shí)，建筑物各個(gè)部位中鋼筋的電位不會(huì)是均衡的，尤其是縱向電位梯度相對(duì)較大，由于電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)作用所產(chǎn)生的高位電壓有可能對(duì)一些設(shè)備產(chǎn)生反擊過(guò)電壓，因此天線場(chǎng)地的地阻應(yīng)該控制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，最好能夠小于1Ω。這樣一來(lái)既可以將中波的輻射效率提高，又可以在雷擊時(shí)便于電流通過(guò)大地消散，讓流向機(jī)房的電流減到最小，最大限度的防止發(fā)射設(shè)備被電流破壞。我們可以在發(fā)射塔的底座絕緣子上安裝避雷器，讓發(fā)射塔與地面相通。要注意的是，避雷器必須是由黃銅做成的球狀放電器，在發(fā)射臺(tái)遭到雷擊時(shí)可以有效的引導(dǎo)電流入地，球狀放電器的間隙距離應(yīng)該保持在40到80毫米左右，并參照發(fā)射塔發(fā)射功率和當(dāng)?shù)貙?shí)際遭受的雷電強(qiáng)度而定，這樣才能夠有效的防雷。

2.2發(fā)射天線的防雷

很多中波廣播發(fā)射臺(tái)使用的信號(hào)源是通過(guò)衛(wèi)星或調(diào)頻接受，而隨著我國(guó)廣電事業(yè)的發(fā)展，光纖傳輸信號(hào)源已經(jīng)非常普遍。而在使用衛(wèi)星接受或調(diào)頻接受廣播電視信號(hào)時(shí)，尤其是處于雷雨較多的地區(qū)的接收點(diǎn)，一定要加強(qiáng)防雷措施。為了最大程度的保護(hù)設(shè)備不被雷擊破壞，我們可以建立一套避雷系統(tǒng)。通常情況下，一般是采取單支避雷針保護(hù)的方法。單支避雷針的保護(hù)范圍如圖。

圖中我們可以看到，h是避雷針的高度，虛線框的部分看作保護(hù)的高度，rx是高度為hx時(shí)的保護(hù)范圍，rx的值通過(guò)以下公式可以計(jì)算得出：當(dāng)hx≥1/2h時(shí)，rx為h-hx；而當(dāng)hx<1/2h時(shí)，rx=為1.5h-2hx。當(dāng)避雷針高度超過(guò)30米時(shí)，通過(guò)這一公式得出rx的值還需要乘以系數(shù)P，P的值始終小于1，這就說(shuō)明h越大，其保護(hù)半徑與高度的比例越小。

同時(shí)，與避雷針相連的接地線應(yīng)該進(jìn)行獨(dú)立走線，減少對(duì)信號(hào)的干擾，確保接地電阻最小。通常來(lái)說(shuō)避雷系統(tǒng)的接地電阻在4Ω以?xún)?nèi)。也可以在接收天線附近的高層建筑頂端或發(fā)射塔上設(shè)置避雷針，同樣可以起到避雷的作用。

2.3天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷

在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中，可以采取以下幾種防雷措施：一是石墨放電球，它具備很好的放電特性，且間隙能夠調(diào)整，石墨放電球的放電電壓能夠隨著面積的增加而減少，在天線遭受雷擊時(shí)能夠瞬間釋放電荷能量而起到防雷效果；二是微亨級(jí)的電感，它通過(guò)與天線進(jìn)行并聯(lián)，能夠給天調(diào)網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)對(duì)地釋放靜電的通路；三是隔直流電容，隔直流電容在中波頻率不會(huì)產(chǎn)生很大的壓降，通常選擇在1000到2000PF，但它的伏安量應(yīng)該選擇偏大一點(diǎn)，因?yàn)楦糁绷麟娙菘梢宰韪衾纂姷哪芰坷锰煺{(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入發(fā)射機(jī)。當(dāng)發(fā)射機(jī)的輸出功率越大時(shí)，隔直流電容要選擇更大的伏安量。

3.結(jié)語(yǔ)

防雷是廣大廣電發(fā)送工作者必須重視的課題，突然的雷擊很有可能會(huì)讓廣播發(fā)射設(shè)備損壞。在中波廣播發(fā)射臺(tái)，處于最高位置的天線非常容易引來(lái)雷擊，直擊雷、感應(yīng)雷擊中而產(chǎn)生的高電壓會(huì)隨著電源線或地線系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)備，如果不做好防雷措施的話非常容易讓廣播發(fā)射設(shè)備受到損壞，導(dǎo)致廣播電視停播，而廣電部門(mén)需要花費(fèi)大量的財(cái)力物力去維修這些設(shè)備，這些都是我們不愿意看到的。綜上所述，中波廣播發(fā)射臺(tái)必須采取多種手段進(jìn)行防雷，讓雷電的干擾因素降到最低，有效的保證廣播發(fā)送設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)安全優(yōu)質(zhì)播出。

【參考文獻(xiàn)】

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