一種廣播電視無線電通訊天線用的防雷裝置

楊淑評 程永輝 李亞宏

【摘要】在自然界當中，雷電對廣播電視的無線電通訊的影響是相當巨大的，因此需要利用各種方式來將此種不良影響降到最低狀態(tài)，實現(xiàn)廣播電視的無線調(diào)頻可以實現(xiàn)正常運行，對于加強廣播電視的發(fā)射天線防雷系統(tǒng)方面的檢修和維護需要進行具體的措施分析。在本文當中首先對雷擊做出了概述;其次對于在雷擊對電視調(diào)頻系統(tǒng)產(chǎn)生的損害進行了分析;最后在實際應(yīng)用的基礎(chǔ)上做出了具體的措施。

【關(guān)鍵詞】廣播電視;無線電通訊;防雷裝置

中圖分類號：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.06..035

衛(wèi)星接收天線屬于廣播站信號數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)當中的重要組成部分，但是在衛(wèi)星接收天線的位置屬于室外單元的部分，因此在自然天氣的影響下，會受到一定程度的影響，比如自然天氣當中的雷擊影響。在夏季的雷雨季節(jié)當中，衛(wèi)星信號在遇到微弱雷電的情況下，可能產(chǎn)生停止工作的現(xiàn)象，對于所傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘柌荒苓M行接收反饋;如果遇到較強的雷電時，則可能對設(shè)備產(chǎn)生一定程度的損害，甚至嚴重時造成人員的傷亡現(xiàn)象。在廣播發(fā)射臺的無線通訊設(shè)備運行過程當中，需要做出防雷措施，從而保證信號的安全傳輸。

1. 雷擊

雷擊屬于大自然云層的放電現(xiàn)象，一部分帶電的云層和另一部分帶異種電荷的云層在接觸的過程當中產(chǎn)生了放電現(xiàn)象，在雷擊的表現(xiàn)形式方面，主要分為直擊雷、雷電電磁脈沖這兩種方式。在直擊雷當中，主要為雷云對大地或者大地當中的某一個物質(zhì)物體進行直接的放電現(xiàn)象，其中所產(chǎn)生的電流會利用物體物質(zhì)將產(chǎn)生的電流進行泄放在大地當中，在這個過程當中，所產(chǎn)生的機械力就會對物體產(chǎn)生破壞現(xiàn)象。在雷電的電磁脈沖方面，主要是在直擊雷或者雷云之間在放電的過程當中，靜電作用下會對地面當中某一個范圍內(nèi)所形成的靜電電荷失去電場力束縛的現(xiàn)象，在雷擊放電的周圍在一定范圍內(nèi)會產(chǎn)生瞬間放大的電流，其產(chǎn)生的電磁脈沖感應(yīng)作用于物體表面，會產(chǎn)生非常高的電位現(xiàn)象，其產(chǎn)生的電流會沿著物體逐漸的向其他物體進行傳播。

1.1 防雷裝置的原理

在廣播衛(wèi)星天線的無線通訊設(shè)備當中，一般都會利用安裝避雷針的方式來進行防止直擊雷所造成的危害。避雷針當中包含接閃器、引下線和接地體三個部分來共同組成，在實際的工作當中，主要的工作原理是在雷電發(fā)生的過程當中，對帶電的云層進行聯(lián)通，從而實現(xiàn)通路，從而云層當中所產(chǎn)生的電荷會在避雷針的引導(dǎo)下泄放到大地當中，從而使得云層當中的電流電荷可以減少或者是中和，由此來有效的防止云層當中的電流在逐漸積累的狀態(tài)下引起的雷擊現(xiàn)象。避雷針的種類相對較多，比如直擊避雷針、提前預(yù)防避雷針以及頁數(shù)避雷針，在廣播發(fā)射臺的接收天線當中一般都采用直擊避雷針的方式進行避雷。

2. 雷擊對電視調(diào)頻系統(tǒng)產(chǎn)生的損害

在廣播電視的無線通訊當中，雷電對其可以造成相當大的危害，可以影響其調(diào)頻信號的波長，對于信號傳輸當中的接收能力就會產(chǎn)生下降的現(xiàn)象，因此在此種情況下對于生活當中會造成一定程度的影響，比如在雷電天氣下，電視以及收音機等通訊設(shè)備在信號的接收上會出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)，甚至于模糊不清的現(xiàn)象，甚至有的設(shè)備會引發(fā)爆炸等后果。兩種雷電對于信號的影響程度不盡相同。在直擊雷的影響當中，雷擊的效率相對較小，可以利用避雷針或者避雷網(wǎng)等多種設(shè)備實現(xiàn)有效的避雷。但是在避雷設(shè)備的覆蓋范圍方面，卻不能在完全對其損耗進行規(guī)避，對于無線系統(tǒng)當中雷擊會引起一定程度的故障，比如保險絲的燒壞、電路的短路故障等。在集成電路方面的物件損耗也屬于常發(fā)現(xiàn)象。近些年來，出現(xiàn)了很多的新型防雷設(shè)備，但是在防雷設(shè)備當中，沒有一款設(shè)備可以實現(xiàn)對雷擊影響進行百分之百的規(guī)避，只是會在一定程度上將損失降低到最小狀態(tài)。保持無線通信防雷系統(tǒng)的維護和檢修，從而有效的降低雷電災(zāi)害所造成的影響。

3. 廣播電視無線電通訊天線用的防雷措施

3.1 案例概況

在本文當中，主要以某個城市的廣播轉(zhuǎn)播臺來作為基礎(chǔ)的研究對象，在該廣播電視臺的中波發(fā)射機方面，廣播設(shè)備的工作性能相對穩(wěn)定和可靠，但是其設(shè)備當中抗雷能力相對較差，在過壓、過流以及過荷方面容易受到損壞。在該廣播電視的無線通訊網(wǎng)絡(luò)當中，設(shè)置有多重的防雷措施，但是在雷擊電流的沖擊下，對其廣播電視臺的發(fā)射機會造成對一定程度的損壞。

3.2 防雷措施

3.2.1 閃接及分流

在接閃裝置設(shè)備當中，主要是在建筑或者建筑物的基礎(chǔ)上進行設(shè)置防護，實現(xiàn)對直擊雷的有效防護。其設(shè)備主要是在建筑物當中進行安裝，或者獨立安裝在建筑物旁邊具有良好電氣連接的金屬物質(zhì)當中，可以實現(xiàn)金屬物對雷擊電流的有效引導(dǎo)到大地當中，進行泄放大地當中，從而實現(xiàn)對一定范圍內(nèi)的建筑物進行保護，避免其受到雷擊的影響。在接閃裝置當中，主要包含有避雷針、架空避雷網(wǎng)以及避雷帶等這幾種方式。在國內(nèi)外的防雷標準方面，不同的建筑物或者其附屬的設(shè)備設(shè)施當中所配置的閃接裝置形式、安裝的位置以及高度的需要根據(jù)建筑自身的特點來進行選擇，在對不同類別的防雷建筑物進行相同設(shè)備安裝的過程當中，其所設(shè)置的閃接裝置參數(shù)計算方面是不盡相同的，比如在利用滾球法來對避雷針的高度計算的過程當中，需要對雷電流的大小進行計算，從而可以計算出滾球半徑，以此來確定出避雷針對于雷電流可進行防護的最小參數(shù)值，一旦在發(fā)生雷電流小于該對應(yīng)數(shù)值的情況下就會造成失效的現(xiàn)象，從而引起雷擊現(xiàn)象。

分流，主要是對接閃裝置當中所接收到的雷擊電流進行泄放到大地當中，實現(xiàn)在最短的時間內(nèi)進行電流的引導(dǎo)。在雷電流當中，可以在瞬間發(fā)出相對較大的功率電流源，在其通過的過程當中如果導(dǎo)體本身內(nèi)部的截面積不能夠滿足其需求的話，就會產(chǎn)生布局過熱、變形甚至于斷流的現(xiàn)象，因此造成了其防雷裝置的失效現(xiàn)象。在此種情況下，需要對接閃裝置和大地之間的連接進行利用多通道的方式進行能量的分配和優(yōu)化，最終使得每一個通道當中所能容納的雷電能量可以最大限度的減小，以此來保證雷電擊通過的過程當中可以滿足其需求，保證其裝置設(shè)備的安全。在分流當中一般都是利用單獨敷設(shè)的引下線或者是鋼筋混凝土當中所包含的金屬物質(zhì)，來實現(xiàn)閃接裝置的連接。

3.2.2 屏蔽

在屏蔽方面，可以實現(xiàn)設(shè)備的屏蔽、建筑物內(nèi)或者是線路之間的屏蔽，在進行屏蔽措施當中，需要根據(jù)建筑物本身的位置特點以及發(fā)生雷擊的可能性來進行實際分析確定，最終利用多種屏蔽措施來最終達到抑制電磁脈沖信號的目標。

3.2.3 接地

接地，屬于對直擊雷進行能量的泄放當中的最后通道，對于屏蔽環(huán)節(jié)當中所出現(xiàn)的感應(yīng)電荷進行有效的釋放，利用電子電器設(shè)備進行安全的防護，實現(xiàn)對人員的安全保護。在電氣相關(guān)的安全防護措施方面，接地屬于基本措施，其安全防護措施的效果好壞主要是由接地的質(zhì)量來進行決定的。在雷擊的保護方面，接地裝置可以說承擔著對雷電流進行泄放的任務(wù)和責任。在雷擊保護當中，雷電流當中本身具備的脈沖特點，因此在接地裝置當中和大地當中的實際情況是不可以按照正常的直流電的特點來進行分析，需要按照防雷標準當中的“沖擊接地電阻值”來進行確定，其中區(qū)別于工頻接地的電阻，對于不同的雷擊波形以及其不同的土壤環(huán)境會造成相當?shù)膮^(qū)別。也就是說，在土壤的影響下，對于其沖擊電流會發(fā)生局部擊穿土壤的現(xiàn)象，因此可以充分說明沖擊接地的電阻數(shù)值相比較工頻接地的電阻值來說，是相對較小的狀態(tài)。在此種情況下，可以實現(xiàn)對接地裝置當中的沖擊接地電阻值進行理論基礎(chǔ)的判斷。對于工頻接地電阻和沖擊接地電阻的換算方式，需要根據(jù)GB50057中當中的規(guī)定改進換算。在對防雷保護的接地裝置方面，需要保證其在發(fā)生雷擊瞬間電流的過程當中可以第一時間將雷擊的能量進行泄放到大地當中，對于雷電流在泄放的過程當中所產(chǎn)生的土壤電位也需要進行考量，保證電流的流散面可以在接地裝置當中得到泄放。也就是說防雷接地裝置當中的結(jié)構(gòu)屬于相對重要的狀態(tài)當中，需要最大限度的實現(xiàn)其均衡電位以及快速泄放電流的效果。

3.2.4 均壓等電位

在雷擊傷害當中，主要是雷電在不同的位置當中所產(chǎn)生的瞬間電流的電位差所引起的現(xiàn)象。在人體和無任何電氣連接的金屬物進行接觸的過程當中，其中的金屬管線在雷電流經(jīng)過的過程當中會產(chǎn)生不同現(xiàn)象的感應(yīng)電壓降的現(xiàn)象，因此在此種狀態(tài)下人體部位之間就會產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象，所產(chǎn)生的一部分電流就會在人體的基礎(chǔ)上進行接地通道的建立，如果其中所產(chǎn)生的電流超出或者達到人體對電流的耐受極限的時候，就會產(chǎn)生人員的雷擊事故，發(fā)生人員的傷亡現(xiàn)象。對于防雷裝置當中所包含的分流引下線，在產(chǎn)生雷電流通過的時候會產(chǎn)生相對較高的電位現(xiàn)象，因此需要對其電位差進行最大限度的消除，最直接的方式是將等電位連接的部位進行最短導(dǎo)體多次連接非帶電金屬體，其中需要保證人員隔離無法進行，因此可以使得各個位置當中的金屬物質(zhì)可以擁有相同或者近似的電位現(xiàn)象，最終實現(xiàn)消除或者減小其中的電位差現(xiàn)象。

3.2.5實際改進措施

針對于某個城市的廣播轉(zhuǎn)播臺的防雷措施，主要是圍繞雷電流泄放和阻塞的兩個基本原則進行改進，在對避雷器安裝時，其發(fā)射天線底部半球形避雷器間隙為5mm，石墨放電球間隙為3mm，安裝發(fā)射機內(nèi)部的方點球和石墨放電球和靜電泄放線圈的間隙調(diào)整為1mm/kV，增添LC諧振網(wǎng)絡(luò)，對天線的防雷性能進行改善。

4. 結(jié)束語

綜上所述，在廣播發(fā)射臺的衛(wèi)星接收天線系統(tǒng)當中，防雷措施屬于一項重要的安全問題，需要采取相關(guān)的防雷措施，保證衛(wèi)星天線通訊設(shè)備在雷雨天氣下不會受到破壞現(xiàn)象，最終對于無線通訊設(shè)備的系統(tǒng)可以實現(xiàn)安全可靠的運行。對于廣播電視的衛(wèi)星天線通訊設(shè)備的防雷措施當中，一般都會選擇比較空曠的地方或者是建筑物頂上沒有遮擋的無語當中，需要根據(jù)實際情況來做出防雷措施，最終可以實現(xiàn)無線電通訊的正常穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]黃齊校，滕煥軍，陸萍. 衛(wèi)星接收天線高頻頭的防雷措施[J]. 視聽，2020（3）

[2]澤旺卓瑪. 高山臺中波天線防雷改造系統(tǒng)設(shè)計[J]. 西部廣播電視，2020，41（16）

[3]徐建. 淺談中波發(fā)射天線相關(guān)的防雷措施[J]. 數(shù)字化用戶，2019，25（5）

[4]苗娜. 論廣播電視發(fā)射天線防雷系統(tǒng)的維護和檢修[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（30）