全固態中波發射機的防雷措施

■高文學

本文敘述了雷電對廣電設備的危害性，闡明了具體應用全固態發射機采取的防雷措施的方案，可靠地保障了全固態機的安全運行。

雷電是一種攜帶巨大能量的自然現象。云層形成過程中，在大氣電場以及溫差起電效應等作用下，正負電荷在云層不同部位積聚。當達到一定程度，云與云、云與地之間發生放電，產生雷電現象。人類不但不能利用雷電的能量，還經常遭到雷電的危害。

一、雷電的種類與危害

雷電主要有直擊雷、感應雷和雷電波三種。直擊雷是帶電雷云與大地之間放電造成的。當帶電雷云很低，周圍又沒有異性電荷的云層時，就會在地面或者建筑物上感應出異性電荷，當電位差大到一定程度時，發生擊穿空氣向地面或建筑物直接放電，形成直擊雷。直擊雷放電電流可高達數十萬安培，放電過程極為短暫，約為50~100毫秒。感應雷是指當雷云接近放電物體時，由于靜電感應和電磁感應，雷電流向物體由先導放電發展到主導放電，引起金屬體上產生極高電壓而放電的過程。一是電網感應雷；二是傳輸電纜感應雷。電網感應雷的特征是通過電網對所連接的廣播電視設備等造成損壞，這種損壞主要集中在電源部分。而傳輸電纜感應雷的特征是通過傳輸電纜對與之相連的元器件（如高頻頭、衛星接收機等）造成損害。一般來說，電纜感應雷的雷電壓比電網感應雷的雷電壓低，所造成的損害概率也相對低一些。雷電波是指輸電架空線路遭雷擊或發生感應雷時而產生的沿各個方向迅速傳播的高電位沖擊波。其傳播速度在150米每秒左右，它與感應雷所產生的壓降相同，危害相似，不同的是雷電侵入波各個方向都傳播，無規律。對廣電的播出環節極易造成干擾，形成干擾源。嚴重時將對電源終端系統造成損壞。

二、全固態中波發射機的避雷方法和措施

（一）接入泄放線圈

首先，考慮到雷電的主要成分是直流，因此，在天線輸入端并接一只微亨級電感線圈下地（約60微亨～100微亨），線圈對雷電流構成了良好的下地通路，可起到直接泄放巨大的雷電流作用。

（二）加裝石墨放電器

在天饋調配室內，從天線輸入端加裝一組石墨放電球，在其接地引線上套上30～40只磁環。當天線遇雷擊，石墨放電球放電，石墨本身具有一定的阻尼放電作用。如果發射機處于正常運行期間天線遭遇雷擊，放電球放電時，巨大的電流量通過接地引線流進大地，穿越接地引線上的磁環產生方向電動勢，就起到阻尼放電作用，以至于對發射機的高頻能量不會完全短路。這樣，在發射機控制電路保護動作前，就已起到保護作用。石墨放電球間距的調整計算如下：

對于10KW發射機天線，其輸入端并接入微亨級線圈后，輸入阻抗為：ZB=411.93+j311.74Ω；我們通過計算可得，IB≈4.93A；U B≈2545V；UBmax≈7200V；室內放電球放電間距取1mm/kV；則距離為：

考慮各種因素，取1.1～1.3安全系數，所以我們實際調整該石墨放電球間距為9mm。

（三）應用相移網絡

高頻通路中的網絡、傳輸線都會產生相移。當天線遭雷擊放電球短路時，發射機負載阻抗聚變，這就容易造成發射機輸出端過壓，損壞功放管。所以安裝一組相移網絡，當放電球短路時，通過相移網絡，使得發射機負載阻抗的變化，仍然在允許承受范圍之內，充分保障了發射機的安全。

（四）接入隔離電容器

在天線引入調配網絡前，串入一只大容量電容器（1000pF～2200pF），它對高頻輸出通路無妨礙，但對雷電直流可起到良好的隔離作用。

（五）選好天饋匹配網絡

天饋匹配網絡可有多種選擇，一般首選二階帶通濾波器匹配網絡，對各種雜波串擾起到良好的陷波、阻隔作用。

（六）電源系統的防范

電力架空明線，不管是直擊雷還是感應雷，都會在輸電線上產生高壓沖浪，危及安全播出。為了避免這種危害，首選在機房高壓進線處，安裝一套閥式避雷器，這樣可對沖浪高電壓（電流）對地泄放。此外，在電源進線系統低壓配電盤處，安裝一套真空放電裝置，Zno壓敏電阻避雷器，也可對電源架空線遇雷擊起到可靠的保護作用。

（七）接地系統改造

延安臺高64m中波發射塔，其周圍預先鋪設好地網，它是由120根ф4銅線組成。120根銅線始端用銅皮相焊接，塔基的防雷放電球其下地端就接于此。但是，這種接地法，對于全固態發射機來說，其接地電阻并不理想，因此，又在塔基專門做一個地井，深4米左右，面積2平方米，埋上長2米、寬1米、厚6毫米的紫銅皮，接上放電球接地引線，并與120根地網相連接，這樣對雷電流起到可靠的入地通路。

總之，避雷防雷是應用好全固態中波發射機的關鍵環節之一。多年來，延安臺經過認真研究分析，采取了一整套實際可行的防雷方案，充分保障了發送設備很好的應用。