中波廣播轉播臺防雷的探索性改造

摘要：本文通過對雷電的介紹，引入中波的防雷措施，結合江山廣播轉播臺實際，重點分析了塔底金屬放電球的接地改造。

關鍵詞：中波；防雷；紫銅板；接地

防雷問題一直是困擾著中波廣播轉播臺的一個大問題，至今都不能很好解決，只能通過多方面改善，來達到防雷的效果。防雷效果好壞直接影響安全播出，為此，江山廣播轉播臺對防雷措施作了一系列的改進。

1 雷電的介紹

雷電是一種大氣中帶有大量的電荷的雷云放電的結果。雷擊釋放的能量很大，它的放電時間很短，但泄放電流可達幾萬，甚至十幾萬安培，因此對發射臺而言，防雷電保護技術是十分重要的問題，不僅發射機，電源系統以及機房建筑都應有相應的措施。通常雷擊有三種形式：直擊雷、雷電波、感應雷。

2 防雷措施

對廣播設施危害最大的是直擊雷，為保證安全播出，中波廣播轉播臺做了以下幾種防雷措施：接地、塔底金屬放電球、調配網絡的防雷、饋管避雷器、發射機防雷。

2.1 接地

（1）調配房接地。為了減小鐵塔的接地電阻，提高泄流能力，降低雷擊時饋線對地電位。在調配房外圍增加復合地網。地網水平接地體采用3*25mm紫銅帶，環形布置，共68米。垂直接地體采用5/8鍍銅接地棒，共8組，每組5根；鐵塔塔基、放電球、調配網絡均與新增地網連接。為更好的利用老的地網，將老地網匯集中心處挖開，原有錫焊的接頭重新氣焊連接，并以3*25mm紫銅帶將匯集點與新地網連接。經測量調配房接地電阻為0.2歐姆。（2）機房接地。機房接地系統，采用增加帶狀復合地網，水平接地體采用3*25mm紫銅帶，共30米；垂直接地體采用5/8鍍銅接地棒，共5組，每組4根；焊接采用火熔焊接；銅帶直接引入機房，在抗靜電地板下布設，作為接地母排。將所有設備的接地及設備外殼與等電位母排聯結，避免設備間出現危險的電位差。經測量機房接地電阻為0.6歐姆。

2.2 塔底金屬放電球

當天線遭遇直擊雷，天線底座造成極高的電壓，采用尖端放電原理，在天線底座應用一對球徑約為8cm的半球狀金屬放電器對地安裝，恰當調整好兩半球間距，使其既能起到雷擊天線瞬間泄放能量的作用，又可保障正常播出。

2.3 調配網絡的防雷措施

天線調配網絡的防雷措施主要有：石墨放電裝置、微亨級電感、隔直電容、移相網絡。如圖1所示。

（1）石墨放電裝置Z。采用放電特性很好的圓柱形石墨電極，并在接地端再串套磁環。發射機正常工作時，磁環不起任何作用，但當天線受雷擊拉弧短路時，由于發射機工作頻率較高，這幾十微亨電感形成很高的阻抗，即使石墨放電球放電短路時，則發射機不是處在短路狀態對保護發射機有益，而對雷電而言，其主要能量的頻率較低，磁環的安裝并不影響雷電的泄放，從而保護了發射機。（2）微亨級電感L。一般小于100微亨，它的接入比以往毫亨級電感無論是交流阻抗還是直流電阻都要小很多，因此對雷電電流的泄放能力也要大得多，保護作用更強。（3）隔直電容C。一般取C小于等于3000 pF，對雷電而言，其主要成份是直流。利用電容器的隔直流作用，阻擋雷電強大直流能量襲擊發射機。（4）移相網絡。可在饋線的出口端增設移相網絡，用以在天線底部出現放電短路時，使發射機出口端并不處于短路狀態。

2.4 饋管避雷器

饋管避雷器主要由氣體放電管和隔直電容所組成，原理如圖2所示。當沒有雷擊或不足以使氣體放電管導通時，氣體放電管對地開路，欲傳輸的信號從隔直電容器C中傳向天線側。當雷擊發生而且漏過來的雷電能量足以使氣體放電管導通時，一方面，氣體放電管導通，把雷電能量釋放到地；另一方面，隔直流電容器C阻止直流、低頻的雷擊能量沖向發射機。雷擊過后，氣體放電管又恢復對地開路狀態。

2.5 發射機防雷

發射機的防雷措施通常從四方面入手，一是發射機的輸出網絡采用抗雷型網絡，二是發射機內部銅制放電球，三是選擇質量較好的場效應管，四是發生雷擊時瞬時關閉發射機。

3 塔底金屬放電球的接地改造

1KW發射機塔底金屬放電球，在雷擊瞬間起到第一泄放的作用，承擔70%放電任務；調配網絡石墨放電球，承擔大約20%放電任務；發射機前端饋線避雷器，承擔5%放電任務；發射機內部銅制放電球，承擔5%放電任務。塔底金屬放電球承擔了大部分的放電任務，放電球之間的間距和接地直接影響系統的防雷效果。為進一步提升防雷效果，我們就金屬放電球接地進行了探索性改造。改造前：如圖3，采用直徑為5cm的普通鍍鋅管直接與直徑為8cm的紫銅放電球相連，再使用0.3cm*2.5cm的銅帶與地網相連進行接地，鍍鋅管與自立塔，鍍鋅管與銅帶都是通過鍍鋅螺絲進行固定。紫銅放電球與鍍鋅管材質硬度不同，每次調整放電球間距，螺紋磨損嚴重，容易造成接觸不良。

改造后：如圖4，采用0.8cm*10cm的紫銅板直接與直徑為8cm的紫銅放電球相連作為放電球的固定件，保證接觸良好，之后再使用0.3cm*2.5cm的銅帶與地網相連進行接地。紫銅板與自立塔，紫銅板與銅帶都是通過紫銅螺絲進行固定。經測量塔底金屬放電球接地側的接地電阻為0.2歐姆。

為解決雨雪天氣、蜘蛛等雜物在放電球間引起發射機過荷現象，還采用有機透明玻璃將兩放電球進行了封閉處理，在有機玻璃密封體上采用不銹鋼罩罩住，防止雨水滲入。改造不僅解決了放電球與鍍鋅管之間的接觸問題，由于紫銅板的導電能力強于鍍鋅管，還大大提高了放電球的放電能力。通過以上一些措施，可以大幅度地避免雷電損壞播控設備，有效地提高中波廣播轉播臺的設備安全，播出安全。

4 結束語

通過一年多的試驗，就發射機的雷擊狀況進行統計，證明改造取得了初步成功。江山廣播轉播臺的防雷效果取得明顯改善。大大降低了臺內停播率，為安全播出提供了進一步技術保障。

參考文獻：

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