中波發(fā)射臺(tái)防雷措施的改進(jìn)探究

普 瑞 張 黎 楊世杰

廣播發(fā)射臺(tái)在選址時(shí)要考慮其需要較大占地面積及要能進(jìn)行多方向信號(hào)傳遞等因素，為了保證信號(hào)的傳輸效果、滿足其占地面積的要求，其多建于空曠而又平坦高山之上，中波發(fā)射臺(tái)也是如此。由于高海拔及空曠地形非常容易吸引雷電，所以中波發(fā)射臺(tái)在雷雨天氣下非常容易受到雷電威脅，導(dǎo)致設(shè)備損壞，雷電還可能威脅到與之相關(guān)聯(lián)的廣播站臺(tái)的信號(hào)傳輸，造成巨大損失。基于上述因素，在進(jìn)行中波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的建設(shè)過程中要采取有效的防雷措施，尤其是必須要做好發(fā)射臺(tái)設(shè)備的防雷工作，保證發(fā)射臺(tái)能夠正常進(jìn)行信號(hào)傳輸。

1 中波發(fā)射臺(tái)天線防雷措施原理分析

根據(jù)產(chǎn)生機(jī)理的不同可以將雷電分為感應(yīng)雷和直接雷兩種形式，而就猛烈程度而言，直接雷更強(qiáng)，而感應(yīng)雷則較低。但是就對中波發(fā)射臺(tái)設(shè)備的損壞情況來看，設(shè)備損壞大多是由于感應(yīng)雷而引起的，這種雷電形式大概造成了80%的設(shè)備損壞，因此在進(jìn)行發(fā)射臺(tái)設(shè)備的防雷工作時(shí)，需要針對感應(yīng)雷來采取措施。感應(yīng)雷對設(shè)備造成破壞不僅是由于其能夠產(chǎn)生巨大的電流倒流進(jìn)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)之中，造成設(shè)備的損壞，情況如圖1所示。而且，還能夠形成瞬間強(qiáng)電磁場，引起脈沖電磁腐蝕，導(dǎo)致電力設(shè)備和其他導(dǎo)體產(chǎn)生電脈沖，從而導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

根據(jù)上述感應(yīng)雷對中波發(fā)射臺(tái)設(shè)備的破壞機(jī)理可以做出有針對性的防雷措施，一方面可以通過阻擋雷電流來保證設(shè)備不受損壞，另一方面可以通過對雷電流進(jìn)行泄放來阻止強(qiáng)磁場的形成，從而保證設(shè)備的安全。

圖1 瞬間電流倒流進(jìn)發(fā)射機(jī)示意圖

2 中波發(fā)射臺(tái)設(shè)備主要的防雷措施

當(dāng)前為了實(shí)現(xiàn)中波發(fā)射臺(tái)的防雷主要采用的是將電流引入大地的方式，主要包括天線防雷、電源防雷、機(jī)房防雷和網(wǎng)絡(luò)防雷四大體系。

2.1 天線防雷

天線防雷措施有兩類，一是有效設(shè)置天線，二是完善接受電線。由于雷電具有非常大的破壞力，為了有效降低雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大電力對天線的沖擊，需要減少地網(wǎng)接地的電阻，與此同時(shí)還需要在地網(wǎng)接地電阻的安裝過程中采取絕緣體來對其進(jìn)行有效的防護(hù)。另外利用避雷針將雷電電流引入大地，從而使得電流能夠形成有效地入地通路也是一種重要防雷方式，這種方式需要設(shè)置天線豎桿來實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)電流的作用。上述方式能夠有效地避免雷電電流對天線造成沖擊，有效保護(hù)設(shè)備，使發(fā)射臺(tái)能夠在雷電天氣下正常、穩(wěn)定地進(jìn)行信號(hào)傳輸。

2.2 電源防雷

電源防雷工作主要包括兩方面，一方面是對各大設(shè)備的電源進(jìn)行有效防雷，另一方面則是對供電位置進(jìn)行雷電防護(hù)。雷電通過電線高壓形成沖浪的方式來影響信號(hào)傳輸，進(jìn)而影響信號(hào)的正常傳播。因此為了有效地進(jìn)行電源防雷，避雷針的選擇要十分注意，不僅規(guī)格要適合，還要和電源電壓相適應(yīng)，同時(shí)為了充分發(fā)揮避雷針的作用還需要安裝一個(gè)放電閘。

2.3 機(jī)房防雷

機(jī)房作為發(fā)射臺(tái)的中心，是信息傳輸及廣播電臺(tái)正常播放的基礎(chǔ)，其一旦受到雷電的攻擊會(huì)導(dǎo)致巨大的損失，不僅發(fā)射設(shè)備會(huì)損壞，而且一切傳輸也會(huì)中斷，從而導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，造成極大的損失，因此做好機(jī)房的防雷工作十分的重要。為了做好機(jī)房的防雷工作可以采取以下三方面的措施：第一，通過應(yīng)用等電位連接母線來使機(jī)房內(nèi)部的電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)等電位連接；第二，利用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來有效降低接地電阻；第三，將金屬設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，從而形成一個(gè)空的等電位空間，通過其來降低金屬設(shè)備和機(jī)房受到雷電影響可能。

2.4 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)防雷

在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)防雷系統(tǒng)中，主要包括石墨放電球、隔直流電容和微亨級電感等幾部分，其中通過應(yīng)用石墨放電球不僅能夠發(fā)揮減少電壓的作用，還能夠釋放電流，從而有效防止設(shè)備受到雷電沖擊的可能。當(dāng)雷電對機(jī)電進(jìn)行射擊時(shí)，石墨放電球具有及時(shí)放出電流、釋放電荷能量的功能，此外，其還能夠有效阻隔電流和發(fā)電機(jī)碰撞，從而有效防止過大電荷能量對設(shè)備造成損害。

3 系統(tǒng)改進(jìn)中波發(fā)射臺(tái)天線防雷措施

泄放和阻塞是中波發(fā)射臺(tái)天線的主要防雷途徑，因此在對防雷措施進(jìn)行改進(jìn)時(shí)也需要圍繞這兩方面進(jìn)行。

3.1 改進(jìn)天線放電球防雷措施

中波發(fā)射臺(tái)泄放電路的主要方式是應(yīng)用天線放電球，其大約承擔(dān)了70%的放電任務(wù)。通常情況下，1Kw的中波發(fā)射機(jī)的天線底部放電球的間距應(yīng)為5mm，而石墨放電球能夠承擔(dān)20%的放電任務(wù)，其間距通常設(shè)置為2～3mm，剩下的10%的放電任務(wù)由發(fā)射機(jī)內(nèi)部放電球和饋線避雷器來完成的，二者各完成5%，通常情況下發(fā)射機(jī)內(nèi)部放電球的間距設(shè)置為1mm。而放電球之間的間隙并不是一成不變的，在雷擊較為頻繁的區(qū)域應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，從而保證其具有良好的放電能力來將雷電電流大量泄放，從而保證設(shè)備的安全。

3.2 在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)中并聯(lián)電感和電容

通過對感應(yīng)雷形成的電磁場譜進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，超過95%的雷電能量是低于3kHz的，而且多是以直流電的形式存在的，因此可以采取在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)中并聯(lián)電感和電容的方式來提高其泄放雷電流的能力，并且使并聯(lián)后的電感、電容分別諧振于發(fā)射機(jī)的輸出功率，通過新增的并聯(lián)電感和電容，電感能夠提升泄放瞬間電脈沖的能力，而電感則能夠起到更好的阻塞瞬間脈沖作用，從而有效提升發(fā)射臺(tái)的防雷能力。

3.3 天饋信號(hào)系統(tǒng)的防雷措施的改進(jìn)

對天饋信號(hào)系統(tǒng)的防雷措施改進(jìn)可以從室內(nèi)和室外兩個(gè)方面著手，其中室外防雷措施的改進(jìn)可以采取以下幾點(diǎn)措施：首先，保證室外各條引線和地面之間進(jìn)行良好的接觸，使其能夠具有一定的泄放電流的能力；其次，可以應(yīng)用屏蔽電纜來有效保護(hù)引線，并且使屏蔽層在連接到發(fā)射機(jī)之前和地網(wǎng)進(jìn)行連接，從而起到防止感應(yīng)雷的作用。在室內(nèi)方面，地網(wǎng)的鋪設(shè)工作十分重要，應(yīng)使室內(nèi)外地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)良好的連接，并且嚴(yán)格按照規(guī)定來應(yīng)用保護(hù)元件，使其能夠?qū)﹄娮釉M(jìn)行有效的保護(hù)。

[1]楊勇先.中波發(fā)射臺(tái)天線防雷措施系統(tǒng)的改進(jìn)探究[J].電視指南,2017(22).

[2]包秀蘭.中波發(fā)射臺(tái)天線防雷措施系統(tǒng)的改進(jìn)研究[J].魅力中國,2016(1).

[3]蔣艷芬.研究中波發(fā)射臺(tái)天線防雷技術(shù)措施[J].科技傳播,2017(22).

[4]李建華.探討中波發(fā)射臺(tái)天線防雷技術(shù)措施[J].電子技術(shù)與軟件工程,2014(10):165.