中波廣播臺的防雷保護措施探討

劉偉

摘 要：本文結合我臺全固態中波發射機的工作實際經驗，從發射機的電源、發射機本身等方面闡述了防范雷電的基本措施，以確保發射機能夠安全、優質、不間斷播出。

關鍵詞：中波廣播臺；防雷保護；中波發射機

信陽位于河南省南部，屬丘陵地貌，雨量充沛。是雷電多發區，特別在夏季雷電頻繁，閃電密度值在5.0次/（km2.a）以上，并且強度在100kA以上[1]；直接對我臺全固態發射機的安全運行造成威脅，發射機，天調網絡，供電系統很容易遭到雷擊，輕則導致發射機內功放板上的場效應管大量損壞，重則造成發射機停機，維修量大，停機時間長，嚴重影響我臺的安全播出。鑒于此，我們根據實際情況對我臺防雷系統進行系統規范，經過實踐證明，這些防雷措施行之有效。

1 機房的防雷

機房安裝有廣播發射機，控制設備以及供電系統等附屬設施。機房的防雷，是防雷的重點，我們采取的措施是首先在機房建筑物的頂端建立規范的防雷設施，例如避雷針，避雷網帶，多點接地，確保接地良好。連接點采用氧焊，保證焊接質量，采用獨立防雷地井，可以有效地防止直擊雷，迅速的分流和泄放雷電電磁脈沖，直接削弱直擊雷的能量起著重要的作用，這種防雷措施是國內外防雷技術中普遍采取的手段。關鍵在于按照規范進行鋪設防雷設施。我們嚴格按照防雷設施鋪設的要求，對機房防雷設施進行重新梳理規范，認真改造。增加多點接地制作了標準化地井兩個。

2 電源的保護

全固態中波廣播發射機供電電源，是三相交流電380V。當供電電源受到雷擊后，會產生高電壓脈沖，為了防止供電電源受到雷電脈沖沖擊，我們在低壓穩壓柜的輸入端及各單元電力柜的輸入端均安裝了由德利和電子儀器設備（深圳）有限公司生產的BT P型電源浪涌保護器，低壓穩壓柜輸入端使用的型號是BT B80 385 RM，各單元電力柜使用的型號是BT BC25，如圖1所示。

電網在正常情況下，浪涌保護器處于高阻值狀態；當電網因雷擊或者其它原因出現浪涌過電壓時，浪涌保護器可在納秒內迅速導通，將浪涌過電壓釋放，從而保護了電網上的用電設備。浪涌電壓過后，浪涌保護器將重新恢復為高阻值，不影響電網的正常供電。

3 發射機的保護措施

為進一步提高發射機的抗雷能力，我們采用了一個簡單經濟的辦法。在發射機槽路輸出端加裝直徑為1cm的小型放電球，適當調整放電球的間距，使其放電電壓V=1.2×2 （P為發射機標稱輸出功率，w為饋線特性阻抗），也可有效地泄放雷電的殘余能量。

發射機電源輸入端加三支壓敏電阻，防止由供電電源過來的，雷電產生的浪涌電壓對發射機造成危害。

4 天調網絡的防雷保護措施

天調網絡的防雷有多種措施，就我臺采取的措施進行闡述，原理圖見圖2。

4.1 安置金屬放電球

鐵塔天線的底座接有傳統的直徑約10cm半球狀金屬放電球，適當調整兩半球的間距，在雷擊瞬間起到首先泄放電荷能量的作用，承擔主要放電任務。制作時兩個放電球要水平安裝，千萬不要垂直安裝，否則會因為下雨時造成放電球短路，影響發射機穩定工作。

4.2 連接電感線圈

在天線下端接一只60～100μH的電感線圈L0接地，該線圈銅管繞制，銅管越粗防雷效果越好。電感線圈是粗銅管繞制的，而且銅管的長度比較短，電阻分量小，對雷電電流構成了良好的地下通路，雷電中的部分能量也可通過L0入地。

4.3 安裝隔直流電容器

在天線引入調配網絡中串連一只大容量電容器C0（約1000pF～2200pF），能有效的防止雷電中的直流電流流向發射機，并且不影響發射信號的輸送。

4.4 應用相移網絡

但凡高頻通路中的網絡、傳輸線都會產生相移。當天線遭雷擊放電球短路時，發射機負載阻抗驟變，影響發射機正常工作。因此我們天調網絡采用相移網絡，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。

4.5 安裝石墨放電柱

天線調配室接入一套石墨放電柱裝置，其具有良好的放電特性。根據實際射頻電壓的大小適當調節間隙（調節原則為1mm/KV），利用多層間隙疊層技術連續放電，每層放電間隙相互絕緣，解決了續流向問題而且逐層放電，放電電壓隨著距離的增加而降低，無形中增大了其自身的通流能力，它具有放電電流大，漏電流小，無續流，無電弧外泄，熱穩定性好等優點。將石墨放電柱的一端接地，并在接地端銅棒上串接30～40只磁環，這樣在天線收到雷擊時，巨大的電流量通過接地引線流入下地，磁環產生反向電動勢，起到阻尼放電作用，有效提高了發射機短路射頻阻抗，對高頻級損害極小，這樣，在發射機控制電路保護動作前，就起到了保護作用。

5 堅持做好平常的防雷工作

近年來受農田菜地、工業生產、城市擴大化帶來的基礎設施建設等因素的影響，我臺地網遭到了不同程度的破壞，地網的電阻值不能將電流很好的導出，因此，我們及時對地網進行維護、修補和改造，如增加不等深綜合地網等。在饋線上方架設避雷線，沿途每根立桿均做接地，起到轉接防雷擊作用。為確保安全，在避雷線終端桿前一桿，增裝一組氧化鋅避雷器。

設置避雷拉線，從塔頂向三個方向安裝鋼絞線，角度約為45°左右，如傘形加頂，底部通過4～5mH的電感線圈接地。

機房信號線路（衛星天線、網絡）安裝信號避雷器，增強內部防護，在極短的時間內，將被保護線路接入等電位系統中，并迅速對大地釋放因雷擊引起的高壓脈沖能量，降低各接口間的電位差，以保護對應線路的信號。

除了積極采取防雷技術外，我們還要重視防雷設施的維護工作。在雨雪天氣來臨之前，要特別注意檢查避雷設施，定期清理放電球，經常檢查石墨放電球，每次雨雪天氣過后，都要仔細檢查，如發現放電球有打火的痕跡，要及早用砂紙打平和清潔，保持良好的工作狀態。

雷電是一種自然現象，其出現是不可預測的，突然的雷擊可能會造成廣播設備的損壞，但是在日常工作中只要我們堅持認真檢查，平常做好維護，再加上已經采取的多種防雷措施，我們相信能夠把雷電所帶來的損失降到最低；我們也堅信在專業技術人員的努力下，不久的將來必能穩妥地解決雷擊問題，為中波廣播事業做出應有的貢獻。

[參考文獻]

[1]程麗丹，楊美榮，李鵬，等.河南省雷電活動時空分布特征[J].氣象與環境科學，2013，36（1）：50-53.

[2]王耕.大功率全固態廣播發射機的綜合防雷措施[J].電子質量，2009，4：36-38.