全固態(tài)數(shù)字中波廣播發(fā)射機的防雷

王剛

摘 要：全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機已經(jīng)全面取代電子管中波發(fā)射機，其性能特點是電子管發(fā)射機無法相比的，但其抗雷擊能力較差，經(jīng)常因雷擊導(dǎo)致發(fā)射機停播，因此，全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機的防雷尤為重要.

關(guān)鍵詞：固態(tài)發(fā)射機 防雷措施

某臺三套節(jié)目的主備機均為數(shù)字調(diào)幅全固態(tài)發(fā)射機。該臺是一個多雷地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計，該地區(qū)年均落雷30多次，特別是夏季。該臺高120米天線，直接落雷至少5次以上。如果沒有防雷措施，足以毀壞發(fā)射天線及傳輸、發(fā)送設(shè)備等。二座120米拉線鐵塔，矗立在曠野之中，用于三套中波節(jié)目的發(fā)射。假若在播出時遇上雷雨天氣，天線遭雷擊，而天線沒有采取任何防雷措施，塔體底部的瓷瓶表面雨水流向地表，此時極易產(chǎn)生過壓拉弧，從而導(dǎo)致底座瓷瓶損壞。為了使天線獲取盡可能大的高頻輻射能量，在天、饋線間，均置有匹配網(wǎng)絡(luò)，它是由高頻電容器、電感器等結(jié)組成。顯然雷擊同樣對電容、電感等器件構(gòu)成威脅。雷電對用于傳送高頻能量的饋線、中波發(fā)射機、電源設(shè)備等等，均可沿途光顧，損壞系統(tǒng)設(shè)備。原來的電子管中波發(fā)射機，為了安全應(yīng)用播出，一般采用如下的防雷方法：

1.放電球的應(yīng)用：當發(fā)射天線遭遇雷擊時，天線底座造成極高的電壓，首選采用尖端放電原理，即在天線底座應(yīng)用一對半球狀金屬放電器對地，球徑約為100 mm，恰當調(diào)整好放電器的兩半球間距后，既能起到雷擊天線瞬間泄放電荷能量的作用，又可保障正常播出。通常我們設(shè)計室外金屬放電器球間的間隙距離如下：已知：一臺10KW發(fā)射機，天線高120米。測某頻率點的輸入阻抗為：ZA=RA±jXA=605-j161；計算：天線底座輸入電流：I=（P0/RA）1/2=（10000/605）1/2≈4.066A，Imax=1.225I≈4.98A；天線輸入端電壓為：U=I×|ZA|=4.0655×（6052+1612）1/2≈2545.23V，Umax=2×21/2V≈7198V；考慮到陰雨冰雪天氣的影響，置于室外放電球的放電間距取1.5～1.8mm/1kV，則1.5mm×（Umax÷1kV）=10.797mm。我們實際調(diào)整取12～13mm間距。

2.安裝靜電泄放線圈：在天線輸入端接入一只毫享級的線圈下地，其作用可以有效的對靜電構(gòu)成良好的下地通路。而對中波廣播發(fā)射頻率則呈現(xiàn)很高的阻抗，對高頻能耗極小。

3.封鎖裝置：在發(fā)射機控制系統(tǒng)中，安裝一套平衡封鎖裝置，或駐波比封鎖裝置等。當天線設(shè)備遭雷擊，其控制接點將發(fā)射機高壓切斷，從而起到保護發(fā)射機末級電子管等設(shè)備。

全固態(tài)中波發(fā)射機的特點，使用了大量的微處理器件和半導(dǎo)體器件，功放應(yīng)用IRFP350場效應(yīng)管。它具有壽命長，指標好，耗能低，效率高，維護量少等優(yōu)點。但全固態(tài)器件脆弱，耐壓低，抗干擾性能差，易擊穿，易損壞是其致命弱點。因此，應(yīng)用全固態(tài)中波發(fā)射機，就要周密考慮防串擾，要設(shè)計多道防雷設(shè)施。主要采用如下措施：

1.接入泄放線圈，考慮到雷電的主要成份是直流，因此在天線輸入端并接一只微享級電感線圈下地，約60μH至100μH，線圈對雷電流構(gòu)成了良好的下地通路，可起到直接泄放巨大的雷電流的作用。

2. 在天饋調(diào)配室內(nèi)加裝石墨放裝置，從天線輸入端加裝一組石墨放電球，在其接地引線上，套上30～40只磁環(huán)。當天線遇雷擊，石墨放電球放電，石墨本身具有一定的阻尼放電作用。如果發(fā)射機處于正常運行期間天線遭遇雷擊，放電球放電時，巨大的電流通過接地引線，流進大地，穿于接地引線上的磁環(huán)產(chǎn)生反向電動勢，就起到阻尼放電作用，使發(fā)射機的高頻能量不會完全短路。這樣，在發(fā)射機控制電路保護動作前，就已起到保護作用。石墨放電球間距的調(diào)整計算如下：在上例中的10KW發(fā)射天線，其輸入端并接入微享級線圈后，輸入阻抗為：ZB=RB±jXB=411.93+j311.74；我們不難計算可得，IB≈4.93A；UB≈2545V；UBmax≈7200V；室內(nèi)放電球放電間距取1mm/1kV，則距離為：UBmax÷1kV×1mm=7.2mm；考慮各種因素，取1.1至1.3的安全系數(shù)，所以我們實際調(diào)整該石墨放電球間距為9mm。

3. 在天線引入調(diào)配網(wǎng)絡(luò)前接入隔離電容器，串入一只大容量電容器C（約1000pF至2200pF），它對高頻輸出通路無妨礙，但對雷電直流可起到良好的隔離作用。天饋匹配網(wǎng)絡(luò)有多種選擇，我們首選二階帶通濾波器匹配網(wǎng)絡(luò)，對各種雜波串擾起到良好的陷波、阻隔作用。應(yīng)用移相網(wǎng)絡(luò)，我們知道，高頻通路中的網(wǎng)絡(luò)、傳輸線都會產(chǎn)生移相。當天線遭雷擊放電球短路時，發(fā)射機負載阻抗驟變，這就容易造成發(fā)射機輸出端過壓，損壞功放管。我們設(shè)計安裝一組相移網(wǎng)絡(luò)，當放電球短路時，通過相移網(wǎng)絡(luò)，使得發(fā)射機負載阻抗的變化，仍然在允許承受范圍之內(nèi)，充分保障了發(fā)射機的安全。

電源系統(tǒng)防雷主要是兩條：一是電力電纜應(yīng)有金屬屏蔽層，埋地進出機房；二是在電源上逐級加裝電源避雷器，實現(xiàn)多級防護，即在變壓器的高壓端加裝高壓避雷器，低壓端加裝低壓避雷器，在交流配電屏和直流配電屏分別加裝交、直流避雷器。對于需要使用交流穩(wěn)壓的設(shè)備，可用帶防浪涌功能的UPS做其供電設(shè)備。

根據(jù)該臺的實際情況，我們制定了相應(yīng)的防雷電措施，但電臺防雷是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在實際維護過程中要認真、嚴謹，在采用上述防雷措施的改進后，該臺三部機器運行平穩(wěn)，經(jīng)受了一次又一次雷擊考驗，取得了較為滿意的結(jié)果。

參考文獻

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