豐縣中波發(fā)射臺設備防雷改造

王以群

（作者單位：江蘇豐縣中波發(fā)射臺）

1 江蘇豐縣中波發(fā)射臺的現(xiàn)有防雷設施情況

江蘇豐縣中波發(fā)射臺位于縣城的城鄉(xiāng)結(jié)合部，四周地勢平坦，發(fā)射臺的拉線塔有其特殊性，塔身通過絕緣子與地絕緣，塔身不直接接地。盡管塔體本身有放電球放電、調(diào)配網(wǎng)絡，也采取了適當?shù)姆览状胧?，但每到雷雨季?jié)，我臺中波發(fā)射設備多次遭受雷電侵害，損壞發(fā)射機的末級功放場效應管、調(diào)制器的場效應管、電阻、保護二極管等。因此，對中波發(fā)射設備進行全面的防雷改造十分重要。

中波發(fā)射塔為拉線塔，塔高76 m，為周圍最高建筑。鐵塔與地之間通過絕緣子與地絕緣，塔身不直接接地，鐵塔的根部接有傳統(tǒng)的半球放電器。調(diào)整半球放電器的間隙，放電球間距放電為1 kV/mm，根據(jù)發(fā)射機功率和天線阻抗計算出天線底部的最大電壓，在不影響正常播出的情況下，盡量調(diào)小放電球的間隙，以便在雷擊瞬間起到泄放作用。

中波輸出匹配網(wǎng)絡與發(fā)射天線連接處有石墨放電球。電源變壓器上安裝了高壓避雷器。

機房地網(wǎng)是按照電氣設計要求用電解銅板、木炭、食鹽做成的，用10 cm寬的銅皮與設備連接，良好的接地為設備防雷提供了入地通路。

2 設備防雷情況分析

天線底部的放電球、匹配網(wǎng)絡石墨放電間隙放電都是1 kV/mm，且無法調(diào)準，用在以前的電子管發(fā)射機上，表現(xiàn)為過荷保護。而對于PDM發(fā)射機功放和調(diào)制器用場效應管IRFP250，IRFP250場效應管Vdg極限電壓為2 00V，IRFP250場效應管工作電壓140 V，1 kWPDM發(fā)射機工作時饋管電壓還不到700 V，1 kV左右的電壓經(jīng)饋管到發(fā)射機，足以損壞IRFP250場效應管。

陶瓷浪涌保護器防雷精度受制造工藝影響，精度為標稱擊穿電壓的±20%，在雷擊情況下，無法保證不損壞IRFP250場效應管。電源變壓器僅有高壓防雷，而沒有低壓防雷。

3 設備防雷改造實施方案

根據(jù)以上對中波設備現(xiàn)有防雷設施以及防雷情況的分析，我臺與深圳盾牌防雷有限公司共同研究，在現(xiàn)有設備防雷設施基礎(chǔ)上，防雷改造應從傳導雷電的主要路徑電源、天線、調(diào)配網(wǎng)絡、饋管、發(fā)射機等幾方面著手，各個節(jié)點進行多級防雷，使雷電能量在各個路徑通過多級衰減，逐級限壓，將雷電過電壓限制在設備的承受水平上，從而保護設備。在選擇防雷器時，因我們以前用的防雷器大多是間隙型放電器，間隙型雷電放電器放電能力強但殘壓太高，放電動作較慢，并有火花氣體放出，不利于設備的防雷保護，應選擇氧化鋅型限壓型SPD，并根據(jù)泄放點的不同，選擇合適的SPD最大持續(xù)工作電壓、最大通流量、放電電流、鉗位電壓、對雷電響應時間等。具體情況如下。

3.1 電源防雷改造部分改造方案

第一，將變壓器的高低壓側(cè)避雷器更換為高性能、大通流容量的避雷器。高壓部分防雷是從高壓線與變壓器的3個接頭處分別接3個10 kV交流系統(tǒng)用復合外套無間隙金屬氧化物避雷器，避雷器的另一端就近接地。低壓部分防雷即從變壓器的低壓輸出端分別接3個380 V交流低壓用復合外套無間隙金屬氧化物避雷器，避雷器的另一端就近接地。

第二，在配電柜內(nèi)分別安裝限壓型浪涌保護（SPD），防雷地線就近接地。選擇的型號為JD150K385H4J三相電源防雷箱（1臺）。在分路配電柜內(nèi)分別安裝限壓型浪涌保護（SPD），防雷地線就近接地。選擇的型號為JD100K385H4J型三相電源防雷箱（1臺）。在每臺發(fā)射機內(nèi)交流電源部分并聯(lián)安裝(SPD），標稱沖擊通容為40 kA限壓型防雷器。

3.2 信號傳輸防雷改造部分改造方案

第一，信號線屏蔽層與就近地線銅皮牢靠焊接。否則當周圍一旦有感應雷擊時，會直接造成該線上兩端的設備損壞。應根據(jù)纜線長度確定加裝1～2個SPD。要求信號保護器SPD，防雷電壓精度應在10 V左右，低于發(fā)射機功放和調(diào)制器中IRFP250場效應管工作電壓，從而保護IRFP250場效應管不被擊穿損壞。要考慮信號保護器SPD接口應與被保護設備兼容、插入損耗應滿足通信系統(tǒng)的要求。標稱放電電流應≥3 kA，最大通流容量應≥10 kA。

第二，在發(fā)射機與傳輸饋線接口安裝信號防雷器，共2PCS。在傳輸饋線與匹配網(wǎng)絡接口安裝信號防雷器，共1PCS；在輸出匹配網(wǎng)絡與發(fā)射天線連接處安裝信號防雷器，共1PCS。

此外，鐵塔部分防雷應在原有防雷的基礎(chǔ)上，在發(fā)射塔的塔基處并聯(lián)安裝塔基專用避雷器。接地端就近可靠接地。

4 防雷改造后的效果

中波發(fā)射設備防雷改造于2013年完工。經(jīng)過近幾年雷雨季節(jié)的考驗，我臺的中波發(fā)射設備未受雷擊損壞，確保了正常播出。該項目得到江蘇省廣電局科技處的大力支持。

5 結(jié)語

通過防雷改造，豐縣中波發(fā)射臺防雷由以前的粗略防雷轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的精確防雷，防雷精度大大提高，防雷效果明顯。防雷改造為中波發(fā)射設備的保護、設備的安全播出提供了有力保證。