全固態(tài)中波發(fā)射機的防雷技術(shù)研究

徐彤婷

（西藏自治區(qū)廣電局米林中波轉(zhuǎn)播臺，西藏米林 860013）

0. 引言

目前，全固態(tài)中波發(fā)射機在廣播電視臺使用較多，但因為全固態(tài)中波發(fā)射機的抗干擾能力并不好，中波發(fā)射設(shè)備的發(fā)射機與天線調(diào)配在進行工作時，極易遭受雷電的危害。在雷雨天氣時，不僅能影響信息的傳輸，而且還會產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，從而使得發(fā)射設(shè)備失去正常工作能力，最后造成設(shè)備的損毀。由于發(fā)射臺中的天線設(shè)在建筑物的上方，使得其極易受到雷電的影響，而一旦雷擊發(fā)生時，雷電也會穿透天線來破壞發(fā)射機，所以必須作好全固態(tài)中波發(fā)射機的防雷保護工作，保證全固態(tài)中波發(fā)射機可以處于正常的工作狀態(tài)。

1. 全固態(tài)中波發(fā)射機相關(guān)概述

1.1 全固態(tài)中波發(fā)射機自身優(yōu)點

全固態(tài)中波發(fā)射機在工作過程中效率高、質(zhì)量好，且穩(wěn)定性強，較之于一般的中波發(fā)射機來說，其就有較為明顯的使用優(yōu)點。全固態(tài)中波發(fā)射機的自身優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：

（1）費用低，經(jīng)濟性強。我國目前不部分的普通發(fā)射機為電子管器件，不僅使用壽命較短有限，且遇到故障時，需要較高的資金成本進行發(fā)射機的維修工作，而全固態(tài)中波發(fā)射機是永久性半導(dǎo)體器件，既可以大大減少器件更換、維修的時間成本，也減少了經(jīng)濟成本。

（2）性能好，效率高。與傳統(tǒng)電子管板調(diào)機進行對比，可以發(fā)現(xiàn)電子管板調(diào)機的使用效率僅為25%～30%，而全固態(tài)中波發(fā)射機主要采用效率在75%以上的PDM技術(shù)，不僅具有較高的效率，同時具備著較好的使用性能。

（3）維護量小，安全可靠。全固態(tài)中波發(fā)射機的體型相對較小，且有著較為良好的密封性，使得其在整個系統(tǒng)工作狀態(tài)比較平穩(wěn)，可以大幅度的降低了日常的維修頻率。除此之外，全固態(tài)中波發(fā)射機在工作時，最高的合成電壓僅在500V～600V，而普通電子管發(fā)射機的元件耐電壓達到了5000V，可以看出，兩者具有較為明顯的差別。這樣不但大大減少了檢查維修人員的勞動強度，同時也使維修過程較為安全[1]。

1.2 全固態(tài)中波發(fā)射機使用過程中主要注意的問題

首先，全固態(tài)中波發(fā)射機在使用前應(yīng)仔細檢查，確保所有部件在啟動后能正常工作，其中，檢測內(nèi)容主要包括：機門、低壓穩(wěn)壓箱、調(diào)制推動箱、高頻驅(qū)動箱、中間放大箱、調(diào)制功率放大箱等，并確保各環(huán)節(jié)符合相應(yīng)的檢測標準，如果部分緩解不符合使用要求，請勿啟動全固態(tài)中波發(fā)射機使用。其次，在全固態(tài)中波發(fā)射機開機后，相關(guān)工作人員需要先根據(jù)自己的過往工作經(jīng)驗，以感官的方式對全固態(tài)中波發(fā)射機開機的工作狀況加以分析。工作人員需要先檢查發(fā)射機風(fēng)扇能否正常運轉(zhuǎn)，有無產(chǎn)生異常聲響，這種異常聲音主要是由風(fēng)扇與交流接觸器吸合所產(chǎn)生的響聲，并且需要檢查全固態(tài)中波發(fā)射機開機后是否有焦糊味等異味，還需要觀察操作指示燈有沒有點亮，以及各種功率表有沒有處于正常指示狀態(tài)等。在開機后，工作人員應(yīng)該保持嚴格巡機制度，可以每半個小時進行一次巡視，每隔2個小時進行檢查，通過這種科學(xué)合理的巡機制度可以工作人員及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，并有效減少了各種安全隱患的發(fā)生。最后，全固態(tài)中波發(fā)射機在關(guān)機時，還必須嚴格地按照相應(yīng)的關(guān)機程序，并通過適當(dāng)?shù)牟僮鞒绦蜻M行檢測，而且在每次的操作過程中，技術(shù)人員都必須注意指明燈的顏色變化、接觸器觸點的釋放聲音變化，及有無放電反應(yīng)等狀況。一旦發(fā)生了上述情況，則可一次性切斷電源，或在切斷電源后按正常的操作程序，同時切斷了主電源和調(diào)整功率鈕上的開關(guān)[2]。

2. 雷電對全固態(tài)中波發(fā)射機帶來的危害

隨著我國科技水平的提高，我國正逐步走向電子信息時代，相關(guān)的電子設(shè)備和通信設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的生活和生產(chǎn)中。但是，這種設(shè)備極易遭受外部影響，尤其是在雷雨天氣，特別容易發(fā)生意外，帶來不可估量的經(jīng)濟損失，造成設(shè)備故障，甚至威脅人類的生命安全。全固態(tài)中波發(fā)射機的天線較長，且是由金屬材料加工制造的，對實際工作中生成的無線電波和在雷雨天氣中形成的雷電感應(yīng)產(chǎn)生了沖擊，所以在雷雨天氣中極易遭受雷電的影響。由于中波發(fā)射機中含有多種導(dǎo)體和半導(dǎo)體的材料，和傳統(tǒng)發(fā)射機比較，雖然具有較長的使用期限長和較高的使用效率，但是由于其零部件比較脆弱，易于損壞，尤其高頻電路受雷擊時脆弱受損，天線下部有幾個小金屬球，極易引起火災(zāi)造成火災(zāi)事故。雷電天氣作為一個自然現(xiàn)象，是不可避免的，但目前，盡管相關(guān)單位已經(jīng)進行了相應(yīng)的防雷工作，如架設(shè)防雷網(wǎng)、避雷針等，但在強烈雷暴的影響下，這種防雷設(shè)備只可以抵消因雷雨而形成的電磁干擾，減少了雷電風(fēng)險，遇到強烈雷陣雨時，仍會造成發(fā)射機出現(xiàn)不同程度的損壞[3]。

3. 全固態(tài)中波發(fā)射機的防雷技術(shù)

3.1 接入泄放線圈

一般來說，為了防止雷電的危害，應(yīng)從雷電的組成部分進行分析。研究表明，雷電主要由直流電組成。如果將全固態(tài)中波發(fā)射機連接到放電線圈，則相當(dāng)于將雷電引至地下。因此，技術(shù)人員可以在全固態(tài)中波發(fā)射機的輸入端連接放電線圈，60～100通常用于特定的操作μ原則上，增加H級電感線圈作為連接雷電和地面的橋梁，以便更好地將電流引導(dǎo)到地面，從而起到放電的作用[1]。以這種方式避雷，不僅不需要投入太多的人力、財力，而且對技術(shù)水平要求不高。接入放電線圈可廣泛應(yīng)用于各種中波發(fā)射機中，有效避免相應(yīng)的風(fēng)險。

3.2 加裝石墨放電器

石墨具有著比較優(yōu)異的導(dǎo)電性能，可產(chǎn)生一定的抗雷擊效果，所以安裝了石墨避雷器對發(fā)射器進行保護、以防通電，就是利用了石墨的優(yōu)異的導(dǎo)電性，使石墨避雷器可以與無線網(wǎng)絡(luò)的輸入端口連接起來，而為了防止電壓過大引起短路，可在接地導(dǎo)線一端串聯(lián)磁環(huán)。其工作機理就是在雷電出現(xiàn)時即可引起多個石墨球的放電，此外，當(dāng)發(fā)電設(shè)備工作正常，遇到雷擊時，該設(shè)置可以很好地保護電路，從而使電網(wǎng)在遭受過強電流時不致受到破壞。在雷電的襲擊下，石墨設(shè)備也將放電，利用石墨放電器可以將從天線座上產(chǎn)生的高壓電帶到地表。同時，與其連接的磁環(huán)還能夠在放電過程中形成反向電動勢和阻尼，從而達到了維持電路不短路的效果。

3.3 接入隔離電容器

由于雷擊后所形成的電流屬于直流電，擁有巨大的電能，在全固態(tài)中波發(fā)射機要想進行防雷措施，就可以接入隔離電容器，隔離電容器也是一個防雷器件，對于雷電電流有著很好的隔絕效果，所以通常都會選擇在接入調(diào)配網(wǎng)絡(luò)之前，先在電網(wǎng)中并聯(lián)一條帶有超大容量的電容器C0，而規(guī)格選用上則通常在1000pF～3000pF。接入的隔離電容器能夠阻止低頻輸出，但對高頻輸出則不會產(chǎn)生影響。雷電的主要力量全部都聚集在低頻部分和直流部分，這樣，與其連接的電容器既能夠更有效的阻擋雷電的入侵，也不會干擾其原有的正常工作狀態(tài)。在實施防雷保護時，通常按照越高就越好的原則，先做好電容的選型，采用伏安值和電抗值都更大的電容器，同時，在更換時也不能任意改變原型號，當(dāng)選用天饋匹配網(wǎng)時，盡管其型號也有所不同，但應(yīng)首先選用帶通濾波器的二階匹配網(wǎng)。此外，在防雷技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過濾除其他雜波，可以容納更多的小輸出電壓，之后又隔離了大輸出電壓。就這樣，當(dāng)使用固態(tài)中波發(fā)射機時，即使在有雷雨天氣的城市中，它們也能夠獲得很好的保護。

3.4 應(yīng)用相移網(wǎng)絡(luò)

在高頻通路中，傳輸線和網(wǎng)絡(luò)間都會產(chǎn)生一定程度的相移。一旦出現(xiàn)了通訊裝置和與電容器間的放電球短路，因為差壓發(fā)射機的負載電阻數(shù)值將會改變，從而很容易地在設(shè)備的輸入輸出接口形成高壓、損害設(shè)備，在這種情況下，就可以使用相移網(wǎng)絡(luò)。相移網(wǎng)絡(luò)的主要作用就是，當(dāng)電路受到雷雨影響而產(chǎn)生短路時，使用相移網(wǎng)絡(luò)就可以使差壓發(fā)射機的負載阻抗在特定范圍內(nèi)發(fā)生變化，從而保護差壓發(fā)射機設(shè)備不被損壞，其工作原理主要依托于信道網(wǎng)絡(luò)和輸電線保護之間，在高頻區(qū)域的相移特性。而利用相移網(wǎng)絡(luò)，可以使發(fā)電機在遭受雷擊時以及遇到由石墨放電性球短路所保護的雙重損傷時，其電流產(chǎn)生較大變化，最終在差壓發(fā)射機輸出端形成較大電壓，由此造成對電子設(shè)備的損害。而除非引起對石墨避雷器配置等隔離電容器的損壞，否則在雷擊不強烈的天氣時，相移網(wǎng)絡(luò)的使用仍具有較大的應(yīng)用效果。

3.5 電源系統(tǒng)的防范

雷擊對電源系統(tǒng)造成很大的破壞，因此發(fā)射機需要感應(yīng)雷擊的類型，無論是輸電線路上的直擊雷還是高壓雷，都會對發(fā)射機設(shè)備的穩(wěn)定性造成很大威脅。為了防止設(shè)備受損，發(fā)射機必須配備防雷設(shè)備，對輸入電壓采取由外至里逐步下降的方法加以分段防護，如果設(shè)備設(shè)計合理，雷電形成的輸出電壓不會進入發(fā)射機。因為設(shè)計可變電阻的目的只是根據(jù)低壓環(huán)境進行設(shè)定，對整個電氣設(shè)備的直擊雷電保護意義不大，所以如果要更合理地設(shè)計避免雷電電流直接進入電源系統(tǒng)中的發(fā)射機，就可以在高壓入線的端設(shè)置了一條開放線路，可以在高壓電源線上實現(xiàn)高壓沖浪，而不用考慮感應(yīng)雷電或直擊雷電，這樣在整個設(shè)備用房的高壓入線端處，就可以架設(shè)避雷設(shè)備，同時對沖浪的高壓進入輸出電壓也就能夠進行泄地處理。另外，也可在機械室位置架設(shè)高壓線纜的閥門式避雷設(shè)備，將進入電流及時有效的泄流，以確保設(shè)備的安全性，使發(fā)射機可以無時無刻都接受并發(fā)出訊號。

3.6 接地線系統(tǒng)改造

目前，地面接線系統(tǒng)改造主要利用雙頻共塔發(fā)射臺，在地面設(shè)置由120根銅絲構(gòu)成的地網(wǎng)，以塔底為中心，成30°角，將其中一條成放射狀敷設(shè)。對于全固態(tài)中波發(fā)射機，為了增強防雷效應(yīng)，也可以開挖接地井，并采用添加銅板、木炭、高鹽、減阻劑等合理連接幾根銅線組成地網(wǎng)，以增強排水的效果，并保證了接地線路的安全性。地網(wǎng)顧名思義就是對地面建立的一個網(wǎng)狀地網(wǎng)，主要是對雷電入地建立一條通道，在具體的操作過程之中要認真地研究規(guī)劃建設(shè)的方法，做到因地制宜，而在對金屬材料的運用方面也要以合金為主，這樣在地面遭遇到雷擊之時，因為安全保護措施已經(jīng)做得非常好，所以不會對發(fā)射機帶來太大的影響[3]。

4. 全固態(tài)中波發(fā)射機防雷注意事項

首先，共組人員必須合理調(diào)節(jié)放電球間距。因為室內(nèi)放電球之間的距離相當(dāng)接近，所以工作人員對調(diào)節(jié)電容器的放電球間隙十分必要，工作人員應(yīng)該以嚴肅的工作態(tài)度認真調(diào)節(jié)充放電球間隙，以保證距離上產(chǎn)生的偏差很小。但因為與石墨放電球間的距離極小，在實際應(yīng)用中不僅需要認真調(diào)試，在通信設(shè)備發(fā)生問題后，還需要仔細檢查充放電球，對于容易產(chǎn)生火花痕跡的充放電球，更應(yīng)該做好適當(dāng)?shù)奶幚砼c清除工作，以提高充放電球性能的穩(wěn)定性。同時，還要定期檢查一些常規(guī)儀器設(shè)備的特性，以保持其良好狀況，要仔細調(diào)試天饋的匹配網(wǎng)絡(luò)，在調(diào)試過程中嚴謹、謹慎，對儀器設(shè)備上的抗組檢測工作也要嚴格按照相關(guān)標準并認真執(zhí)行，當(dāng)發(fā)生了非正常情況時，技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)進行了及時反映處理。另外，在雷雨季節(jié)到來之前，還需要對所有的避雷設(shè)備都進行了嚴格檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題進行研究與處理，以防止出現(xiàn)更重大的問題出現(xiàn)，帶來嚴重損失與人員安全風(fēng)險[4]。

5. 結(jié)語

全固態(tài)中波發(fā)射機是中國目前存在的一款全新的電子發(fā)射機，相對于傳統(tǒng)的發(fā)射機來說，其使得人們在信息傳遞上更為便捷。不過在日常應(yīng)用過程中，做好全固態(tài)中波發(fā)射機的防雷工作也必不可少，因為受外界自然環(huán)境等各種因素的影響，發(fā)射機還需要解決雷電帶來的安全隱患問題。對此，相關(guān)工作者需要通過運用最先進的技術(shù)，制訂出嚴格的科學(xué)合理的方案，通過合理的方式提高全固態(tài)中波發(fā)射機的安全穩(wěn)定工作效率，保證各部分工作系統(tǒng)都可以平穩(wěn)的進行工作。