SW100B短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)機(jī)房的防雷分析

陳澤番

摘 要：雷電是下雨天帶正電的云和帶負(fù)電的云碰到一起時(shí)，發(fā)生放電，電流高達(dá)幾十萬(wàn)安培。因?yàn)橐蚩罩邪l(fā)射無(wú)線電波，大功率廣播短波發(fā)射機(jī)一般被安裝在位置比較高的地方，其電子設(shè)備一直暴露在外界空氣中，極易遭受雷電的電磁環(huán)境干擾或者被雷擊。雷電對(duì)廣播短波發(fā)射機(jī)具有非常強(qiáng)的破壞能力，一旦被雷擊將給廣播電臺(tái)帶來重大不可估量的損失，所以要加強(qiáng)防雷避雷措施的研究。本文結(jié)合SW100B短波發(fā)射機(jī)介紹分析電臺(tái)機(jī)房防雷的措施和關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：SW100B短波發(fā)射機(jī)；雷電；防雷措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.234

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步、信息化時(shí)代的到來，廣播電視也在加速發(fā)展，適應(yīng)現(xiàn)代人民生活和工作的需要。但是由于短波發(fā)射機(jī)是通過電磁波向空中發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，很容易遭受雷電的干擾和破壞。雷雨天氣是影響短波發(fā)射機(jī)正常工作的常見因素之一，一旦遭到雷擊，發(fā)射機(jī)不能正常工作，甚至整個(gè)系統(tǒng)會(huì)癱瘓，嚴(yán)重影響人們接收信息。大功率短波發(fā)射機(jī)如何做好防雷工作，是我們研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 雷電的特點(diǎn)、種類及危害

雷電分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波等。其中直擊雷和感應(yīng)雷都會(huì)對(duì)人和建筑物造成危害，而電磁脈沖主要影響電子設(shè)備，主要是受感應(yīng)作用所致。（1）直擊雷：就是在云層上聚集很多電荷，大量電荷通過一個(gè)建筑物或者一個(gè)鐵塔泄放出去，就把建筑物或鐵塔擊傷了。直擊雷所帶來的電流很大，最大可以達(dá)到幾十萬(wàn)安培，電壓達(dá)到幾百萬(wàn)伏特。這么大的電能量可以直接擊毀建筑物、鐵塔或者短波發(fā)射機(jī)等電子設(shè)備。直擊雷是威力最大的雷電，是對(duì)大功率短發(fā)發(fā)射機(jī)損害最嚴(yán)重的一種雷電現(xiàn)象；（2）感應(yīng)雷：感應(yīng)雷比較容易導(dǎo)致電子設(shè)備遭雷擊，它是導(dǎo)致短波發(fā)射機(jī)遭雷電擊、發(fā)生嚴(yán)重事故的主要原因的之一。一般通過電磁場(chǎng)感應(yīng)或者靜電感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)雷。雷電在放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非常大的電流，電流周圍形成感應(yīng)電磁場(chǎng)，從而引發(fā)感應(yīng)雷。靜電感應(yīng)主要是指當(dāng)帶電云層接近地面時(shí)，和地面突出物體，比如SW100B短波發(fā)射機(jī)天線形成靜電感應(yīng)，在設(shè)備突出部位產(chǎn)生大量電荷量，從而形成高電壓，產(chǎn)生感應(yīng)雷。當(dāng)感應(yīng)雷沒有及時(shí)泄入大地時(shí)，極易發(fā)生短波發(fā)射機(jī)的火災(zāi)事故。電子設(shè)備中的保險(xiǎn)絲、熔斷器、變壓器等電子元器件可以輕易的被感應(yīng)雷燒毀，甚至?xí)龤д麄€(gè)集成電路板；（3）雷電波：當(dāng)感應(yīng)雷擊中輸出架空路線時(shí)，通常會(huì)釋放一種高電位沖擊波，該沖擊波沿不同方向快速傳播，這類沖擊波就是雷電波。雷電波的傳播速度大約在150m/s左右。雷電波在傳播的過程中極易變成干擾源，嚴(yán)重影響短波發(fā)射機(jī)的正常工作。

2 大功率短波發(fā)射機(jī)防雷措施分析

2.1 天線防雷

天線防雷是短波廣播發(fā)射系統(tǒng)最直接最有效的防雷方式。當(dāng)SW100B短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)遭到雷擊時(shí)，利用天線等良好的接地裝置將云層中的正負(fù)電荷引導(dǎo)到地下，消散掉電流，將流向短波發(fā)射機(jī)機(jī)房的電流減到最小，防止電流破壞短波發(fā)射機(jī)等電子設(shè)備，進(jìn)而起到保護(hù)短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的目的。避雷針通常被安裝在短波發(fā)射機(jī)機(jī)房附近最高處，最靠近云層的地方。在雷雨天，避雷針主要實(shí)現(xiàn)被雷擊，將云層中的正負(fù)電荷導(dǎo)入到底下，實(shí)現(xiàn)保護(hù)機(jī)房不被雷擊的目的。成熟的接地技術(shù)是保證短波發(fā)射機(jī)機(jī)房成功防雷的關(guān)鍵技術(shù)。

2.2 電源防雷

在SW100B短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)備的電源部分是最易于受到雷電損毀的部分，所以設(shè)備電源處要有完善的防雷系統(tǒng)。首先在系統(tǒng)的高壓端，因?yàn)殡妷焊摺㈦娏鞔?，所以高壓部分的防雷系統(tǒng)必須由供電部門的專業(yè)人員按照安全用電規(guī)范來設(shè)計(jì)安裝，建立完善全面的高壓端電源防雷布控點(diǎn)。在雷電比較多或者強(qiáng)烈的地區(qū)，要特別注意防雷，在一般防雷設(shè)施的基礎(chǔ)上要再加裝3 只高頻線圈。這些高頻線圈來泄放雷電的低頻能量，釋放雷電中產(chǎn)生的感應(yīng)電荷。對(duì)于低壓端部分，低壓配電盤也要安裝相應(yīng)完善的避雷器設(shè)施，比如安裝ZGB 系列的一級(jí)三相電源避雷器。這種避雷器可以泄放高壓端漏到低壓端的雷電感應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源部分的雙重保護(hù)。在SW100B廣播短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)主要設(shè)備的供電電源輸入端加裝二級(jí)三相電源避雷器，要選擇接地能力優(yōu)良的電源避雷器，才能具有完善有效的避雷效果，保護(hù)短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)機(jī)房等。

2.3 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷

針對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。其主要有三種防雷方法：一是采用石墨放電球來泄放正負(fù)電荷和雷電流。石墨放電球被安裝在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)上，具有良好的放電能力，同時(shí)放電球的距離可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境任意調(diào)整，適當(dāng)?shù)木嚯x可以使石墨放電柱發(fā)揮良好的放電特性，確保天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的安全。而且當(dāng)放電面積增大時(shí)，石墨放電球上的放電電壓會(huì)進(jìn)一步降低，當(dāng)天線被雷電擊中時(shí)，石墨放電球會(huì)在瞬間釋放大量的正負(fù)電荷量，起到防雷的作用；二是為了消除雷電能量中的低頻成分，根據(jù)電容器通交流、隔直流的特性，采用隔直流電容器設(shè)計(jì)。短波頻率的隔直流電容器兩端壓降不大，所以一般選擇電容值為1000 ～2000PF的電容器。同時(shí)要確保所選擇的電容器的額定電流足夠大，因?yàn)槎滩òl(fā)射機(jī)的功率比較大，所以流過隔直流電容器的電流比較大，這樣可以避免雷電的能量通過天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入短波發(fā)射機(jī)。三是電感要采用微亨級(jí)別大小的，來泄放雷電的低頻能量成分。微亨級(jí)別大小的電感與天線并聯(lián)，形成一個(gè)電路的通路回路，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)借助這個(gè)電路對(duì)地泄放靜電荷。也可以采用匹配網(wǎng)絡(luò)防雷和陷波電路防雷等方法實(shí)現(xiàn)預(yù)防雷電的目的。

2.4 發(fā)射機(jī)防雷

短波發(fā)射機(jī)機(jī)房防雷方法的運(yùn)用要認(rèn)真做好以下兩點(diǎn)：一方面要加快短波發(fā)射機(jī)自我保護(hù)操作的響應(yīng)速度，當(dāng)不幸被雷電擊中時(shí)，自我保護(hù)模式的啟動(dòng)要快速有效，迅速關(guān)閉短波發(fā)射機(jī)的電源，防止雷電損毀電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了短波發(fā)射機(jī)機(jī)房自身的防雷功能；另一方面要在短波發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)上采用抗雷擊型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

3 結(jié)論

廣播短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的安全保證了廣播節(jié)目的正常播放。雷電是一種無(wú)法避免的天氣現(xiàn)象，但是又經(jīng)常干擾、影響短波廣播發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的正常工作，甚至造成廣播發(fā)射的中斷、失敗，嚴(yán)重時(shí)造成廣播短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的損壞、危害人身財(cái)產(chǎn)的安全。防雷是廣播事業(yè)需要堅(jiān)持努力的工作之一。廣播短波發(fā)射機(jī)機(jī)房的防雷措施必須具有多樣化、科技化的特點(diǎn)，采用完善安全的防雷措施，保證廣播播出的質(zhì)量。

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