全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的防雷措施分析淺見(jiàn)

武官文

(山西省新聞出版廣電局忻州中波轉(zhuǎn)播臺(tái),山西 忻州 034000)

0 引言

雷電的危害被稱為電子時(shí)代的一大公害，每年雷電造成電子設(shè)備的損壞的事件非常多。現(xiàn)在普遍認(rèn)為，在大量雷擊事件中，尤其是高山臺(tái)站，雷擊感應(yīng)與雷電波產(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖造成了廣播設(shè)備損壞。因此，只有充分明白雷擊危害的形成過(guò)程，才能采取有效可靠的防雷措施，以免雷擊事件造成損失。采用避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷針等防雷手段在一定程度上已經(jīng)可以排除電磁干擾及防雷，但是由于雷電的突發(fā)性和特殊性，發(fā)射儀器還有可能由于因雷電引起的過(guò)流過(guò)壓的破壞，把大量功放模塊燒壞，造成停播。其原因是雷擊發(fā)生的時(shí)候，廣播設(shè)施天線上會(huì)產(chǎn)生由帶電云層引起的雷電感應(yīng)或感應(yīng)電荷，通過(guò)天線或饋管入侵，一旦線路與大地之間的直流通路受阻，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，對(duì)廣播設(shè)施造成破壞，威脅值機(jī)人員的生命安全[1]。

1 全固態(tài)發(fā)射機(jī)的防雷措施

中波發(fā)射場(chǎng)地的情況就是，天線相比于中波發(fā)射臺(tái)站周邊環(huán)境是最高的，非常容易把雷電引下來(lái)。雷電就會(huì)通過(guò)天線使天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機(jī)和其他附屬電子設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，影響安全優(yōu)質(zhì)播出。所以，對(duì)于中波發(fā)射臺(tái)，有效的雷電保護(hù)措施相當(dāng)關(guān)鍵，需要采取措施的部分包括發(fā)射機(jī)、電源系統(tǒng)、天線、網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)部分，其中對(duì)于網(wǎng)絡(luò)最好選擇能夠?qū)Ω鞣N雜波起到阻隔作用的匹配網(wǎng)絡(luò)。

1) 相移網(wǎng)絡(luò)。由于高頻信號(hào)通過(guò)傳輸線及網(wǎng)絡(luò)都會(huì)發(fā)生一定程度的相移,在發(fā)生雷擊時(shí)，天線底座的放電球就會(huì)產(chǎn)生短路，發(fā)射機(jī)的負(fù)載阻抗隨之產(chǎn)生變化，就會(huì)使得發(fā)射機(jī)末端電壓過(guò)高，破壞功放。所以，安裝一組相移網(wǎng)絡(luò)，在發(fā)生放電球放電的時(shí)候，相移網(wǎng)絡(luò)可以使發(fā)射機(jī)負(fù)載阻抗的變化限定在一定的范圍之內(nèi)，不至于電壓過(guò)高，這樣就會(huì)有效保護(hù)發(fā)射機(jī) 。

2) 在天線入口處接一個(gè)微亨級(jí)的電感。如圖1，L0電感就是這個(gè)作用，由于雷電能量集中在低頻和直流部分，它主要是為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)對(duì)地靜電放電通路。我們要注意的是：和以往使用的微亨級(jí)高頻阻流圈不同，微亨級(jí)的電感會(huì)直接影響天線的阻抗，應(yīng)作為天線匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分考慮。它是為雷電提供靜電泄放通路，線圈導(dǎo)線的直徑盡可能地粗些。

3) 加裝隔直流電容C0。圖1中C0起了隔離作用，防止了雷電的能量從天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入發(fā)射機(jī)。C0的容量一般在1 000 pf～3 000 pf,因?yàn)槭欠览灼骷苑擦?、耐壓值越大越好。更換時(shí)最好使用相同規(guī)格的電容器。

4) 放電球距離的調(diào)整。天線底座的金屬放電球和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的石墨放電球、發(fā)射機(jī)輸出端金屬放電球的距離調(diào)整要有范圍，不能太大也不能太窄，真正起到保護(hù)作用，不能過(guò)保護(hù)。原則上是1 mm/kV,根據(jù)我臺(tái)實(shí)際情況三頻共塔，7 mm～10 mm之間，經(jīng)常檢查是否正常。

圖1 天線與天調(diào)網(wǎng)絡(luò)圖

2 其他防護(hù)措施

2.1 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)也是雷電防護(hù)中必不可少的一個(gè)部分。雷擊對(duì)電源系統(tǒng)造成損害的可能性非常大，因此對(duì)輸入的電源要進(jìn)行分段保護(hù)。如果發(fā)射設(shè)備設(shè)計(jì)較為合理，雷擊產(chǎn)生的電流是不可能進(jìn)入到發(fā)射機(jī)內(nèi)部的[1]。但是設(shè)計(jì)壓敏電阻只是為了保護(hù)低過(guò)壓的，對(duì)于整個(gè)設(shè)備起不到很好的防雷效果。為了有效的阻止雷電從電源系統(tǒng)侵入發(fā)射機(jī)內(nèi)部，可以在高壓線進(jìn)線的上面設(shè)計(jì)一條防雷線，那么不管是感應(yīng)雷或直擊雷，當(dāng)最上面的防雷線上出現(xiàn)高壓沖浪的情況，防雷線就可以起到有效的泄放作用。還可以在配電室的高壓進(jìn)線端處，安裝避雷器，這樣產(chǎn)生的電流就可以進(jìn)行泄地處理。除此以外，在電源的進(jìn)線系統(tǒng)中，可以安裝真空放電裝置，也能起到防雷保護(hù)作用。

所有的交流進(jìn)線應(yīng)該有一個(gè)串聯(lián)扼流圈，限制線上的高頻浪涌電源，它后面應(yīng)有一個(gè)浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器必須用短的直導(dǎo)線連接到機(jī)房的接地系統(tǒng)。浪涌保護(hù)器是一個(gè)固態(tài)器件，它有高阻抗，當(dāng)其兩端的電壓達(dá)到他額定的箝位電壓時(shí)，其阻抗會(huì)急劇下降，保護(hù)器會(huì)將幾百到幾千安培的電流傳到地上。所有保護(hù)器有額定的最大電壓和最大的浪涌能量。如果浪涌能量超過(guò)設(shè)備的額定值，它將短路。由于這個(gè)原因，他必須用保險(xiǎn)絲，使它能從所保護(hù)的線路上脫開(kāi)。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，所有保護(hù)都失去作用，所以必須使用一些報(bào)警系統(tǒng)提示操作人員，需要安裝一個(gè)新的保險(xiǎn)絲[2]。

2.2 改造接地系統(tǒng)

在電子管發(fā)射機(jī)的接地網(wǎng)和防雷措施，接地電阻小于4Ω的情況下，可以進(jìn)行有效的防護(hù)，但是由于全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的功放模塊耐壓低，在雷電天氣時(shí)常出現(xiàn)功放模塊損壞，影響播出，所以我們采用了以下改造：1) 加強(qiáng)天線、地井和地網(wǎng)的效果，特別是在天線底座下面加設(shè)了防雷網(wǎng)，地網(wǎng)鋪設(shè)，焊接嚴(yán)格按照要求，接地電阻達(dá)到0.4Ω左右。2) 接地采用等電位一點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地，產(chǎn)生懸浮地，而且在機(jī)房必須設(shè)置一點(diǎn)集中接地，對(duì)于雷電提供的通路的器件，選用參數(shù)套有冗余。

2.3 注意事項(xiàng)

改善發(fā)射機(jī)的外部環(huán)境。此外，遵循防雷技術(shù)要求進(jìn)行預(yù)防措施，嚴(yán)密的防護(hù)措施是降低雷擊侵襲的主要方式，以此保障廣播信號(hào)安全播出。

3 結(jié)束語(yǔ)

防雷問(wèn)題是全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵的問(wèn)題之一，并且還是一項(xiàng)技術(shù)要求高、難度大的工作。它涉及中波發(fā)射的各個(gè)系統(tǒng)，因此是個(gè)系統(tǒng)工程。在進(jìn)行防雷處理時(shí)，發(fā)射臺(tái)、電源、天線、網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)環(huán)節(jié)都要合理設(shè)計(jì)，有效防護(hù)，這樣才可以確保設(shè)備不受雷電影響。在每年的雷雨季節(jié)，都要提前并且時(shí)常對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行嚴(yán)格檢查，一旦發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)進(jìn)行處理。我臺(tái)按照以上要求進(jìn)行配置和檢查，經(jīng)過(guò)近些年來(lái)的運(yùn)行，發(fā)射機(jī)工作穩(wěn)定，故障很少，保證了安全優(yōu)質(zhì)播出，產(chǎn)生了不錯(cuò)的政治和經(jīng)濟(jì)效益。