淺談中波臺的防雷系統(tǒng)

張曉軒

1 雷電的危害

1.1 直擊雷

雷電流產(chǎn)生高壓效應會造成數(shù)萬伏的電壓，某些時候甚至高達數(shù)十萬伏，瞬間釋放如此巨大的高電壓會對電氣設備造成巨大的沖擊，其所產(chǎn)生的危害會導致電路短路問題，進而影響到機器的正常運行，對于中波發(fā)射臺內的發(fā)射鐵塔會造成嚴重損壞，這種情況下的調配室天調網(wǎng)絡也會受到影響。

1.2 感應雷

雷電產(chǎn)生的電流電磁感應具體表現(xiàn)在雷擊點周圍，此時會產(chǎn)生一個非常大的交變電磁場，其后雷擊范圍內的金屬產(chǎn)生高壓放電，電流壓力是導致電器局部過熱的主要原因，部分設備的耐壓耐熱性能不強，首當其沖遭到損壞。感應雷形成還會對附近的導體和用電設備造成電脈沖危害，如中波臺的電源部分、傳輸線路、發(fā)射機功放模塊均會遭到破壞。

1.3 雷電波

雷電波的襲擊主要在于其對于建筑物的反作用，此外，防雷裝置上的高電壓也會作用于建筑物，進而導致配電裝置或電氣線路斷路，中波臺的天饋線遭到破壞后會直接引發(fā)電路停電。

2 防雷系統(tǒng)的構成及基本要求

1）雷電接收裝置：該裝置主要指的是接受雷電的金屬桿，常見的有避雷針、避雷帶（網(wǎng)）以及架空地線等。中波發(fā)射臺通常會建造發(fā)射塔，其不僅承擔的發(fā)射天線的角色，同時也是雷電接收裝置，能夠在雷電天氣時吸引接收雷電。2）引下線：該導體的作用在于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置，中波臺需要在發(fā)射塔底安裝放電球。其中，引下線的選擇要結合實際的雷電情況而定，目的在于為雷電流的順利傳輸提供可靠路徑。3）接地線：屬于一種金屬導體，具有不載流特性，主要用于零線連接、電氣設備、接地體以及桿塔的接地端子的連接。4）接地體：也被稱作是接地極，與大地直接接觸，需要埋入土中，忽而被稱為接地體。通常分為兩種，一種是垂直接地體，另一種是水平接地體，工作人員應當根據(jù)雷電流的大小來選擇合適的接地體，以此來保證雷電的正常輸送。5）接地裝置：接地線和接地體的總稱。6）接地網(wǎng)：該裝置具有泄流和均壓作用，由垂直和水平接地體共同組成，呈網(wǎng)狀均勻分布在中波發(fā)射臺的發(fā)射塔周圍，地網(wǎng)線的高度與鐵塔相同。

3 中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的防雷措施

3.1 內部防雷系統(tǒng)分析

實踐證明，避雷針只對直擊雷其作用，而對于直擊雷所產(chǎn)生的感應雷卻沒有效用。那么應當如何防止感應雷電損壞中波臺設施呢？現(xiàn)階段我們通常會制定內部避雷系統(tǒng)，具體指的是將避雷器安裝在發(fā)射機機房的銅管、電纜線、網(wǎng)絡線、天饋線以及金屬設備上，同時安裝接地設備和過壓保護器。就目前的情況來看，發(fā)射機機房多以鋼筋混凝土和大物件金屬材料建成，機房表面的欄桿和窗戶與內部的鋼筋連接在一起，因此我們應當在機房內部構成相應的防雷擊安全區(qū)域，進而形成一個等電位空間，確保建筑物內的電位均衡，同時安裝電位均衡器，并通過連接母線的方式使接地電阻維持在1Ω 以下。

3.2 中波發(fā)射臺的防雷措施改進

中波臺防雷系統(tǒng)的完善是一項系統(tǒng)工程，饋線、發(fā)射塔、發(fā)射機、天調網(wǎng)絡都是防雷工作中不可忽視的緩解，加強防雷措施的目的在于降低雷電損害，保證廣播的安全播出，筆者認為具體可以從以下幾方面著手：

3.2.1 發(fā)射機的防雷措施

其一，發(fā)射機控制系統(tǒng)中通常帶有一套平衡封鎖或駐波比封鎖裝置，一旦天線設備遭到雷擊，該裝置便會切斷發(fā)射機高壓，以此來保護發(fā)射機末級設備。其二，確保每部發(fā)射機的銅排母線都與接地線連接在一起，具體采用Mm 型等電位連接形式，詳見圖1。

圖1 Mm型等電位連接

3.2.2 饋線的防雷措施

中波臺的饋線長達數(shù)百米，且架空在野外，及其容易遭受雷電襲擊。具體可以采取以下三種防雷措施：其一是增設防雷接地線，指的是在每根饋線桿上敷設一條φ4mm 銅線，并將其與地網(wǎng)焊接在一起，同時夾牢銅線的另一端與饋管架，使其高出饋桿頂端，高出部分以10cm 為最佳。其二，安裝饋線防雷器，除了饋線的發(fā)射機輸出端，調配室的輸入端也要安裝該裝置，用于泄放和阻隔前段遺留電壓。其三是安裝磁環(huán)，具體安裝在饋線的頭尾兩端，目的是形成等電位。

3.2.3 天調網(wǎng)絡防雷措施

現(xiàn)階段存在的措施包括：

1）合理選用二階帶通濾波器匹配網(wǎng)絡，用于阻隔和陷波各類雜波串擾。2）將一組石墨放電球安裝在天線輸入端，并在接地線上套30 至40 只阻尼磁環(huán)，磁環(huán)具有良好的阻尼放電作用，其能夠在發(fā)射塔遭到雷擊后，產(chǎn)生反向的感應電動勢，實現(xiàn)阻隔放電。與此同時，發(fā)射機輸出的高頻能量便不會出現(xiàn)短路問題，這樣便完成了發(fā)射機控制系統(tǒng)保護動作之前的保護工作。3）在天線輸入端并聯(lián)接入一只電感線圈，使其接觸大地，用以泄放雷電產(chǎn)生的低頻能量。4）采用隔直流電容器，防止饋線影響，同時阻隔雷電產(chǎn)生的低頻能量。5）選用電感耦合的方式來處理天調網(wǎng)絡與饋線間的雷擊問題。6）將馬口鐵鋪蓋于天調室四壁和屋頂處，并用銅焊將其與地板下面的地網(wǎng)緊緊焊牢，具有良好的屏蔽作用，既可以有效地防止雷擊電磁脈沖的干擾，還能夠降低能量損耗，從而為發(fā)射機的穩(wěn)定運行提供安全環(huán)境。

3.2.4 發(fā)射塔的防雷措施

發(fā)射塔是最容易受到雷電威脅的區(qū)域，具體可采用兩點防雷措施：其一是安裝一對半圓形金屬放電球，將其置于發(fā)射塔底座，放電球的直徑為10cm，確保兩個半球的距離合理，不僅能夠起到泄放雷電流的目的，也可以保障廣播的正常播出。其二是增建發(fā)射塔，均為雙頻共塔，并將他們的地網(wǎng)并在一起，該項舉措有助于降低接地電阻，提升整體泄流效果。

3.2.5 電源系統(tǒng)的防雷措施

電源的防雷保護是防雷系統(tǒng)的重中之重，一方面，市電電源變壓器的高壓、低壓兩端都要設有防雷裝置。并在高壓進線端的三相電壓進線部位安裝I 級試驗浪涌保護器，同時將II 級試驗浪涌保護器安裝在供電電源輸入部位。但有一點需要注意，當II 級試驗浪涌保護器的指示燈顯示為紅色時，說明該裝置已被雷電擊穿，需要工作人員及時更換。另一方面，自主發(fā)電的發(fā)電機供電在進入發(fā)射機房時，需要全部埋地敷設電纜線。將發(fā)電機體保護接地采取的銅線與旁邊預留的接地扁鋼有效連接在一起，產(chǎn)生接地反應，可以避免雷擊時發(fā)電機與設備之間產(chǎn)生的電位差，避免漏電問題。

3.2.6 其他措施

中波臺選地特殊，發(fā)射鐵塔周圍存在民房或農田，地網(wǎng)會因此收到不同程度的影響，一旦地網(wǎng)的電阻值發(fā)生變化，便無法順利導出電流，因此工作人員必須定期修補發(fā)射塔周邊的地網(wǎng)，并對機房地網(wǎng)加以改造，增設不等深綜合地網(wǎng)，以此來改進等電位聯(lián)結，進一步增強地網(wǎng)的防雷效果。

4 結語

綜上所述，雷電是大自然中的常見天氣現(xiàn)象，具有不可預測性，突然的雷擊所帶來的危害較大，對于中波臺設備來說，更是會造成一系列的不良影響。在今后的日常工作中，我們要認真檢查設備情況，結合實際完善防雷系統(tǒng)，確保維護措施落到實處，將雷電損害降至最低，促進中波廣播事業(yè)的健康發(fā)展。