全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的防雷措施

李 璟

（許昌中波轉播臺 461000）

0 引言

豫地雖屬平原地貌，地理位置優(yōu)越，但逢雷雨季節(jié)雷電頻繁，臺內(nèi)的發(fā)射機仍不免遭到雷擊，導致全固態(tài)發(fā)射機內(nèi)功放板和調(diào)制板上的元件損壞，尤其易擊穿功放板上的場效應功率晶體管，不僅加大了技術人員的維修量，增加了維修費用而且嚴重影響了安全播出工作。近幾年因雷擊造成的事故時有發(fā)生，特別是2008年奧運會轉播期間，損失較重，僅一次雷擊事故就擊穿幾十個場效應功率晶體管。因此，分析了解我臺發(fā)射系統(tǒng)防雷的現(xiàn)狀及存在的缺陷與不足，提出改進的方案顯得尤為重要。

1 我臺的防雷現(xiàn)狀

許昌中波轉播臺位于河南省中部，臺站建在市郊，有76 米拉線鐵塔3 幅。由于鐵塔矗立在空曠的平地上，高度較為突出，雷雨季節(jié)天線遭雷擊機率較大，雷電的能量大，破壞力強，極易造成過壓、過流、過荷損壞。我臺在防雷上采用傳統(tǒng)的多重防雷措施，主要內(nèi)容如下：

(1)鐵塔天線的底座接有傳統(tǒng)的半球狀金屬放電器裝置（球徑約為10cm），在雷擊瞬間起到第一泄放電荷能量的作用，承擔主要放電任務。放電球在常溫常濕時的實驗公式為1mm/KV，即1 毫米間距耐壓1 千伏，根據(jù)天線底部的功率和阻抗可算出最大電壓，考慮到天氣潮濕等原因，間距可加1—2mm。例如我臺1098KHz/1521KHz 3KW雙頻共塔天線，我們實際調(diào)整間距約為3mm。

(2)發(fā)射機網(wǎng)絡匹配出口接一只微亨級的電感線圈L0 接地，電感可以阻止交電流電快速通過，頻率越高，線圈阻抗越大，由于電感線圈是粗銅繞制的，而且銅管的長度比較短，電阻分量小，雷電中的部分能量也可通過L0 入地（如圖1 所示）。

(3)天線調(diào)配室接入一套石墨放電球裝置，其具有良好的放電特性且可根據(jù)實際工作電壓的大小適當調(diào)節(jié)間隙（調(diào)節(jié)原則為1mm/KV），利用多層間隙疊層技術連續(xù)放電，每層放電間隙相互絕緣，解決了續(xù)流向問題而且逐層放電，放電電壓隨著距離的增加而降低，無形中增大了其自身的通流能力，它具有放電電流大，漏電流小，無續(xù)流，無電弧外泄，熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。將石墨放電球的一端接地，并在接地端銅棒上串接30—40 只磁環(huán)，這樣在天線收到雷擊時，巨大的電流量通過接地引線流入下地，磁環(huán)產(chǎn)生反向電動勢，起到阻尼放電作用，有效提高了發(fā)射機短路射頻阻抗，對高頻級損害極小，這樣，在發(fā)射機控制電路保護動作前，就起到了保護作用。（如圖1、2 所示）

(4)發(fā)射機內(nèi)部銅質(zhì)放電球也起到很好的防雷作用。

(5)我臺以塔體為圓心，1/2 波長為半徑，由120 根銅絲鋪設成放射狀地網(wǎng)，不僅為射頻信號提供回路，使電流向各個方向均壓泄放，為雷電提供通暢的入地點。

2 我臺防雷整改措施

2.1 由于接地電阻越小，雷擊電壓越小，分流越好，為進一步減小對地電阻并把雷電能量引入地底深處，我臺在機房附近10m 深的地井里埋設了約3mm 厚、2m2 的銅板接地體，由寬約200mm、厚0.5mm的銅帶引出，加炭和工業(yè)鹽制成的長效降阻劑按比例回填于地井中，以減小接地地阻。

2.2 2010年我臺借對配電柜進行更新之機，加裝了電源防雷設備。采取了在總配電室主配電盤、配電柜上安裝避雷器和在電源線上安裝電源避雷器的方法，限制瞬態(tài)過電壓對設備的危害，降低雷電對供電設備的損害，有效增強了對電源系統(tǒng)的保護。

2.3 2011年10月，河南省無線電臺管理中心給省內(nèi)14個中波臺撥發(fā)了一批中波饋線避雷器（1KW、3KW）。以我臺發(fā)射機輸出端安裝的中波饋線避雷器（3KW 防雷模塊）為例，經(jīng)近三年的試用考驗，我臺發(fā)射機設備安全完好，未擊穿過一個場效應功率晶體管，可靠性高。該模塊采用一體化設計，采用阻隔技術及多極防電模塊，符合IEEE 國際標準，安裝方便且免維護。(如圖3 所示）

2.3.1 防雷模塊技術要求

a、工作頻率：531KHz～1650KHz

b、回波損耗：≤－28dB

c、插入損耗：≤0.1dB

d、輸入輸出阻抗：50Ω

e、射頻功率：1KW、3KW

f、殘余能量：＜200mJ、@3KA 8/20us

2.3.2 安裝注意事項

a、防雷模塊安裝在發(fā)射機及饋線之間，應注意有方向性。

b、安裝前，先用萬用表電阻檔測饋線內(nèi)、外導體開路直流電阻，應小于1Ω；用電壓等級2500V 的兆歐表測量饋線絕緣度，饋線絕緣電阻應不低于200MΩ，達不到要求應進行充氣和防潮處理。對饋線和各接頭進行密封（插頭和插座）檢查。

c、保證發(fā)射機及饋線地線的接地良好，接地電阻小于1Ω。

d、安裝時，防止雜物從電纜的端口處掉入電纜內(nèi)，以免帶來故障隱患。保證饋線與防雷模塊，防雷模塊與發(fā)射機相互連接牢固，各連接法蘭盤的螺栓連接牢固，沒有損壞，接頭與接頭間沒有縫隙，接觸良好。安裝完畢后，進行新的密封和纏繞，做好防漏和防浸水措施。

e、密封處理：I.先用自溶膠帶和PVC 膠帶組成的密封膠帶，在電纜接頭及接地處先纏上自溶膠帶，再纏上PVC 膠帶，24 小時后自溶膠帶完全粘合在一起，可起到良好的密封作用；II.采用熱縮加填充膠加熱融膠，利用其受熱收縮的特性進行密封。

f、進水處理：將電纜兩端連接口打開流出水，擦干后用吹風機或空壓機把潮氣吹干，重新對連接電纜頭密封和測量絕緣電阻。

3 我臺防雷技術采取的改進措施

3.1 近年來受農(nóng)田、工業(yè)生產(chǎn)、基礎設施建設等因素的影響，我臺地網(wǎng)遭到了不同程度的破壞，地網(wǎng)的電阻值不能將電流很好的導出，因此，要及時對地網(wǎng)進行維護、修補和改造，如增加不等深綜合地網(wǎng)等。另外，由于地網(wǎng)屬隱蔽工程，埋于地下不易檢查，故應對地網(wǎng)腐蝕問題進行研究，有利于系統(tǒng)的安全運行。

3.2 在饋線上方架設避雷線，沿途每根立桿均做接地，起到轉接防雷擊作用。為確保安全，在避雷線終端桿前一桿，增裝一組氧化鋅避雷器。

3.3 設置避雷拉線也可以有效抑制電雷，從塔頂向三個方向安裝鋼絞線，角度約為45°左右，如傘形加頂，底部通過4—5mH 的電感線圈接地。

3.4 機房信號線路（衛(wèi)星天線、網(wǎng)絡）安裝信號避雷器，增強內(nèi)部防護，在極短的時間內(nèi)，將被保護線路接入等電位系統(tǒng)中，并迅速對大地釋放因雷擊引起的高壓脈沖能量，降低各接口間的電位差，以保護對應線路的信號。

3.5 除了積極采取防雷技術外，我們還要重視防雷設施的維護工作。在雨雪天氣來臨之前，要特別注意檢查避雷設施，定期清理放電球，經(jīng)常檢查石墨放電球，每次雨雪天氣過后，都要仔細檢查，如發(fā)現(xiàn)放電球有打火的痕跡，要及早用砂紙打平和清潔，保持良好的工作狀態(tài)。

4 結束語

雷電是一種自然現(xiàn)象，突然的雷擊可能會造成廣播設備的損壞和停播，其出現(xiàn)是不可預測的，盡管我們采取了多種防雷措施，但是由于發(fā)射機自身防雷能力脆弱，加上防雷技術的復雜性，決定了防雷技術仍是需要我們技術人員不斷進行學習和研究的重要課題，我相信，只要我們不斷地采取先進的防雷技術，總結防雷經(jīng)驗，在不久的將來必能穩(wěn)妥地解決防雷問題，為中波廣播事業(yè)防雷技術做出應有的貢獻。

[1] 張丕灶等.全固態(tài)中波發(fā)送系統(tǒng)調(diào)整與維修[M].廈門大學出版社.2007

[2] GB 50057-1994.建筑物防雷設計規(guī)范[S].

[3] GY 5062-1998.電視和調(diào)頻廣播發(fā)射（轉播）臺（站）設計規(guī)范[S].