大功率中短波廣播發(fā)射臺防雷技術(shù)與注意措施研究

付書東

（國家新聞出版廣電總局四九一臺，北京 100121）

大功率中短波廣播發(fā)射臺防雷技術(shù)與注意措施研究

付書東

（國家新聞出版廣電總局四九一臺，北京 100121）

隨著廣播電臺的普及，人們可以方便地獲取自己想了解的信息，中短波廣播已經(jīng)成為了當(dāng)今廣大群眾的又一消遣途徑，而大功率中短波廣播發(fā)射臺作為發(fā)送中短波信號電磁波的基礎(chǔ)設(shè)施，在傳送中短波廣播中有著很重要的作用。中短波廣播發(fā)射臺多建于一些空曠地帶，發(fā)射天線較高，非常容易遭受雷擊，所以對于發(fā)射臺的防雷技術(shù)及相關(guān)防雷措施的探究非常重要。本文在介紹雷擊危害的同時，將主要探討大功率中短波廣播發(fā)射臺的防雷技術(shù)及相關(guān)注意事項，為大功率中短波廣播發(fā)射臺提供一定的參考依據(jù)。

大功率 中短波廣播發(fā)射臺 防雷措施 注意事項

隨著廣播事業(yè)的不斷發(fā)展，人們對于大功率中短波廣播的要求也越來越高，在先進(jìn)技術(shù)不斷被引進(jìn)的同時，對于發(fā)射臺防雷技術(shù)的探討也漸漸引起了相關(guān)業(yè)者的重視。一旦發(fā)射臺遭受雷擊，致使雷電波侵入發(fā)射機(jī)等播出設(shè)備，將會嚴(yán)重影響播出效果。為了提高中短波廣播電臺播出質(zhì)量就必須做好發(fā)射臺的防雷工作，根據(jù)大功率中短波廣播電臺的實(shí)際情況，制定合理科學(xué)有效的防雷技術(shù)方案，并認(rèn)真落實(shí)防雷工作，才能避免播出安全事故的發(fā)生。

1 雷電概述及其危害

1.1 雷電概述

雷電是一種由帶電荷的雷云引起的放電現(xiàn)象。有利的大氣和大地條件下，由于強(qiáng)大潮濕的熱氣流不斷上升，進(jìn)入稀薄的大氣層發(fā)生冷凝就會產(chǎn)生雷云。強(qiáng)烈的上升氣流穿過云層，水滴被撞分裂并帶上電荷。較輕的水沫帶負(fù)電，被風(fēng)吹到高空，形成一些局部帶正電的區(qū)域。雷云的底部大多數(shù)為負(fù)極，這樣就會在地面上感應(yīng)出大量的正電荷。于是在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的雷云之間，或者雷云和地面之間就形成了一股強(qiáng)大的電場，而隨著雷云的發(fā)展和運(yùn)動，一旦空間電場強(qiáng)度超過了大氣游離放電的臨界電場強(qiáng)度（大氣中約30kV/cm，有水滴存在時約10kV/cm）時，就會發(fā)生云間或?qū)Υ蟮氐幕鸹ǚ烹?，形成雷電?］。

1.2 雷電的危害

對大功率中短波廣播發(fā)射臺具有較大危害的雷擊主要有感應(yīng)雷擊、直接雷擊、雷擊電磁波脈沖及雷擊的反擊四種。

（1）感應(yīng)雷擊是由電磁和靜電效應(yīng)產(chǎn)生的，當(dāng)帶電云層接近可以放電的物體時，放電物體就會產(chǎn)生極高的電壓，進(jìn)而產(chǎn)生放電現(xiàn)象，對廣播發(fā)射臺的發(fā)射設(shè)備的電源造成破壞，同時也會干擾電子設(shè)備，甚至?xí)舸╇娮悠骷驘龤щ娐钒?，?dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓［2］。（2）直接雷擊就是帶電云層對某一位置集中放電，可以從發(fā)射臺的發(fā)射天線進(jìn)入，會對電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，雖然放電時間只有幾十毫秒，其電壓可達(dá)到幾百萬伏，能量巨大，頻率非常高，破壞性極大［3］。（3）雷擊電磁波脈沖是由雷擊產(chǎn)生的一種強(qiáng)大的電磁沖擊波，它會對發(fā)射機(jī)設(shè)備器件造成損壞，同時，對播出環(huán)節(jié)設(shè)備也會產(chǎn)生電磁干擾，尤其是會造成電子設(shè)備控制系統(tǒng)的損壞，極大地影響了播出質(zhì)量。（4）雷電的反擊是指遭受直擊雷的金屬體（包括接閃器、接地引下線和接地體），在引導(dǎo)強(qiáng)大的雷電流流入大地時，在金屬體的引下線、接地體和相連金屬導(dǎo)體上就會產(chǎn)生非常高的電壓，進(jìn)而在與周圍連接的金屬物體、設(shè)備之間產(chǎn)生巨大的電位差，這個電位差會引起閃絡(luò)。在接閃瞬間與大地間存在著很高的電壓，此電壓會對與大地連接的其他金屬物品發(fā)生放電現(xiàn)象，造成雷擊反擊［4］。其對供電系統(tǒng)及控制信號系統(tǒng)的電子設(shè)備有著很大的破壞力。

2 大功率中短波廣播發(fā)射臺防雷技術(shù)

2.1 針對直擊雷的防雷技術(shù)

在發(fā)射臺的最高處安裝避雷針可有效防護(hù)直接雷擊，將避雷針與發(fā)射臺的鋼筋網(wǎng)進(jìn)行良好的電氣連接，再通過引下線將其與基礎(chǔ)接地連接，這樣避雷針就會帶上與大地相同的電位，當(dāng)發(fā)生雷擊時，避雷針會把雷擊吸引到自身上來，從而降低發(fā)射臺的雷擊發(fā)生率［5］。另外避雷針由于與大地進(jìn)行了連接，可以把雷云中的電荷能量引導(dǎo)入大地進(jìn)行釋放，大大縮短了雷擊過電壓時間，減小了雷擊的危害性。在安裝避雷針時，應(yīng)保證引下線接地裝置的可靠性，必應(yīng)選擇接地電阻較小的引下線接地裝置。

2.2 針對發(fā)射臺內(nèi)部的防雷措施

對發(fā)射臺內(nèi)部危害最大的是高電壓的引入。高電壓的引入是指雷電通過金屬線將高電壓引入室內(nèi)的破壞現(xiàn)象，直接雷擊、感應(yīng)雷擊、雷擊反擊都可能會造成高電壓的引入。為此就需要綜合了考慮三種雷擊的危害性并采取相應(yīng)的防雷措施。

（1）進(jìn)行屏蔽接地?？梢杂靡呀?jīng)接地的完整金屬屏蔽體將帶電導(dǎo)體包圍起來實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽，在屏蔽體的內(nèi)側(cè)將感應(yīng)出與帶電導(dǎo)體等量異種的電荷，外側(cè)出現(xiàn)與帶電導(dǎo)體等量的同種電荷，而由于接地，金屬屏蔽體外側(cè)感應(yīng)出的電荷就會流入大地，屏蔽體外側(cè)電場消失，屏蔽起了內(nèi)部的帶電導(dǎo)體電場。再就是交變電場屏蔽，為減少交變電場對敏感電路（比如多級放大電路、RAM、ROM電路）的耦合干擾電壓，可以將導(dǎo)電性好的金屬屏蔽體設(shè)置在干擾源和敏感電路之間，或者將干擾源、敏感電路分別屏蔽，并將金屬屏蔽體接地。由于金屬屏蔽體的良好接地，極大地減小了交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓，保證了電路的正常工作［6］。（2）安裝避雷器。避雷器具有保護(hù)通流量大、殘壓低、響應(yīng)時間快、防火、內(nèi)置熱保護(hù)、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，可用來保護(hù)電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受雷電過電壓，其種類主要包括電源避雷器和信號避雷器，以及天饋避雷器，主要有放電間隙、壓敏電阻、濾波器、二極管等器件組成。避雷器具有良好的分流效果，為保證高電壓流入避雷器后，仍能進(jìn)行正常防雷，應(yīng)采取分級防護(hù)、逐級分流的方式進(jìn)行避雷器的安裝。（3）等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)是將發(fā)射臺內(nèi)的各電氣裝置和其他裝置外露的金屬及導(dǎo)電部分、人工或自然接地體用導(dǎo)體連接起來，使整個發(fā)射臺的正常非帶電導(dǎo)體處于電氣聯(lián)通狀態(tài)，以減少電位差，是發(fā)射臺內(nèi)部防雷的主要措施之一，可防止直擊雷、感應(yīng)雷或其他形式雷造成的設(shè)備損壞及安全事故［7］。

············

2.3 針對感應(yīng)雷擊的應(yīng)對方法

對于感應(yīng)雷的防護(hù)措施主要是將發(fā)射臺內(nèi)部的鋼筋等金屬設(shè)施進(jìn)行聯(lián)合接地，通過接地可以讓雷電電流流入大地，避免了雷電集中于一處造成的破壞，同時也降低了引下線上的閃絡(luò)電壓，避免了雷擊反擊的發(fā)生。另外如果發(fā)射臺內(nèi)發(fā)射機(jī)的高頻接地系統(tǒng)與防雷接地系統(tǒng)共用接地裝置，應(yīng)保持兩者的地中距離在20米以上。

3 大功率中短波廣播發(fā)射臺防雷注意事項

防雷接地作為防雷措施的一部分，其作用是把雷電流引入大地。建筑物和電氣設(shè)備的防雷主要是用避雷器（包括避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)和消雷裝置等）的一端與被保護(hù)設(shè)備相接，另一端連接地裝置，當(dāng)發(fā)生直擊雷時，避雷器將雷電引向自身，雷電流經(jīng)過其引下線和接地裝置進(jìn)入大地。在大功率中短波廣播發(fā)射臺防雷工作中，防雷接地應(yīng)得到重視，做好接地工作，保證發(fā)射臺設(shè)備的正常工作。

信號防雷與電源防雷的接地電阻不同，在實(shí)際采取防雷措施時，應(yīng)根據(jù)發(fā)射臺的防雷區(qū)域，選擇合適的接地電阻。適當(dāng)降低防雷接地和高頻接地電阻，以保證其符合防雷的要求（標(biāo)準(zhǔn)接地阻值不應(yīng)大于4歐姆），但安全地和功率地的接地電阻應(yīng)小些，信號地的接地電阻應(yīng)大些。

發(fā)射機(jī)房的建筑物外墻要將金屬網(wǎng)和門窗進(jìn)行屏蔽接地。機(jī)房內(nèi)的信號地線、配電保護(hù)線、電氣設(shè)備外殼、屏蔽地線和其他外露金屬體應(yīng)單獨(dú)用導(dǎo)線分別接入接地網(wǎng)系統(tǒng)。接地網(wǎng)系統(tǒng)包括接地線、層接地端子、接地干線、總接地端子、接地引入線、接地體六部分，其中接地導(dǎo)線盡量選取股數(shù)較少的導(dǎo)線，為盡量減小電化學(xué)反應(yīng)對導(dǎo)線的氧化作用，應(yīng)盡量采用小芯數(shù)導(dǎo)線。另外，導(dǎo)線接頭不能直接用螺絲固定在節(jié)地端子上，應(yīng)用相同材質(zhì)的銅壓線接頭壓接，為防止電氧化造成的壓接表面氧化，進(jìn)而增加接觸電阻的現(xiàn)象，還需用浸錫法使接頭壓接部分浸潤。為減小設(shè)備靜電對播放造成信號干擾，應(yīng)將發(fā)射機(jī)房內(nèi)的變壓器與其他電氣設(shè)備隔離開。在進(jìn)行避雷針與引下線的焊接時，應(yīng)保證焊接點(diǎn)連接可靠。

4 結(jié)語

防雷工作對于大功率中短波廣播發(fā)射臺的正常運(yùn)行有著極其重要的意義，如果防雷工作做得不到位，造成雷擊事故，將對大功率中短波發(fā)射臺的播出效果造成極大的影響，嚴(yán)重的話甚至?xí)?dǎo)致停播，為避免這種情況的發(fā)生就需要加強(qiáng)相應(yīng)的防雷措施，不斷提高防雷技術(shù)，做好廣播發(fā)射臺的日常防護(hù)工作，為發(fā)射臺創(chuàng)造良好的運(yùn)行環(huán)境，保障中短波廣播電臺能夠安全、穩(wěn)定地進(jìn)行播出。

［1］程崢.淺談中波廣播發(fā)射臺的防雷設(shè)計［J］.科技致富向?qū)В?013 （4）：118.

［2］張丹丹.淺議廣播發(fā)射臺的綜合防雷措施［J］.中小企業(yè)管理與科技，2015（25）：275-275.

［3］馬麗雅.中波廣播電臺的防雷保護(hù)措施［J］.西部廣播電視，2014 （6）：124-125.

［4］何青.中波發(fā)射臺的雷電防護(hù)技術(shù)［J］.西部廣播電視，2015（13）：216-217.

［5］胡亞楠.廣播發(fā)射塔防雷技術(shù)［J］.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2015 （9）：60-61.

［6］金世新.中波發(fā)射臺天線防雷措施的改進(jìn)［J］.廣播與電視技術(shù)，2007（7）：94-95.

［7］趙紅偉.廣播電視發(fā)射臺的防雷技術(shù)分析［J］.科學(xué)導(dǎo)報，2014（14）：179-180.

付書東（1972—），女，北京人，大專，畢業(yè)于北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院，工程師，研究方向：傳輸發(fā)射。