1kWPDM固態發射機遭雷擊故障處理談中波臺的四級放電裝置

楊文娟（作者單位：甘肅省新聞出版廣電局金昌廣播轉播臺）

1kWPDM固態發射機遭雷擊故障處理談中波臺的四級放電裝置

楊文娟
（作者單位：甘肅省新聞出版廣電局金昌廣播轉播臺）

摘 要：本文通過中波全固態發射機雷擊故障的檢修處理，探討了中波臺的四級放電裝置及放電球的維護。

關鍵詞：故障；雷擊；放電裝置；

1　雷擊故障的檢查處理

金昌廣播轉播臺有1臺2011年由西安海通生產的1kW PDM全固態中波發射機自裝機以來曾遭到多次雷擊，調制功放盒里面的IRF 250場效應晶體管多只擊穿燒毀。2013年10月份臺組織技術人員對這個故障情況進行徹底處理。檢查發射機各級電壓值正常，基本在標準范圍的下限；檢查交流穩壓器的輸出電壓，非常標準；對機房保護接地和天線地網的接地電阻進行了測試，機房0.4Ω，地網 0.3Ω，接地電阻都正常；檢查配電柜和電源穩壓器，接地電阻0.4Ω，配電柜和穩壓器的所有避雷器全部正常；檢查了中波天線的底部的放電球，外表完整，接線完整良好，接地電阻0.3Ω，放電球間隙約6mm基本得當。檢查過這些環節都正常以后，覺得問題有可能還在發射機本身。于是又對發射機進行了認真的檢查，檢查梳理了發射機里面所有部件接線是否接觸良好，插件的觸頭是否接觸良好，尤其每個功能盒的接地是否牢固和充分，結果都沒有問題。

但是，在檢查中發現，發射機饋管輸出口沒有安裝放電球，覺得問題有可能就出在這里，決定在發射機的輸出口安裝一個放電球，放電間距取1mm。經過實踐證明，在近一年的運行中，盡管今年金昌地區雷雨比往年多得多，也沒有發生一次因為雷擊而導致發射機故障。鑒于這個成功的經驗，對今年新安裝的一臺海通公司生產的PDM1kW全固態發射機也安裝了放電球，間距取1mm。從7月份運行至今，再沒有遭到過雷擊。

2　中波臺的四級放電裝置

大家都知道中波鐵塔高度一般都在百米左右，就中波廣播發射臺所處的位置而言，方圓幾公里甚至十幾公里內都是絕對制高點，因此轉播臺附近落雷時，鐵塔往往是首當其沖的落雷點，可以這么說，中波廣播發射臺遭雷擊的概率，90%來自中波發射天線。中波發射鐵塔與電視調頻發射塔不同，電視調頻發射塔是直接接地的，塔體只是一個支撐作用，蝙蝠天線、角椎天線、裂縫天線、垂直極化天線等掛在塔體中上端，在鐵塔的頂部安裝有避雷針。電視調頻發射塔即是一個天線的支撐體，又是雷電電流對大地的泄放導體，本身具有很好的順暢的雷電流泄放途徑。

而中波鐵塔本身就是個發射天線。中波發射鐵塔的拉線鐵塔底部有一個高度為20cm的絕緣柱，自立塔底部有3個高度為40cm的絕緣柱與地面相支撐，所以中波鐵塔不能直接與大地接觸形成

圖1 四級放電裝置良好的雷電流泄放途徑。如果沒有有效的放電措施，中波鐵塔不接地的特性將使得雷電電流必然沿發射天線--調配網絡--饋線途徑進入發射機。因此可靠、合理的雷電電流放電措施是解決發射機雷擊事故的首要條件。所以一般中波臺都設置四級放電裝置，見圖1。

圖1　四級放電裝置

根據其在通路中位置的不同，各級放電裝置承擔的作用也有所不同。特別強調，鐵塔底部金屬放電球，石墨放電球，發射機內放電球，其放電間距大小的設置非常關鍵。通常，放電球的間距，在常溫常濕時的經驗公式為1mm/1kV，即1mm間距耐壓1kV。但金昌地區由于處于重工業區，空氣中含有不少的酸分，又考慮到雷雨天空氣濕度劇增，應取1mm/500V為宜。

1kW中波廣播發射機，假定發射機與天線理想匹配。

W=U2/R

1kW發射機天線底部金屬放電球，在雷擊的瞬間，對地拉弧放電，起到第一泄放的作用，承擔70%放電任務，間距約5mm為宜。

平時發射機正常工作的時候，加在調配網絡石墨放電球兩端的廣播信號峰值電壓大約為316V。顯然，此時放電球應處于絕緣狀態。調配網絡石墨放電球間隙是可調的，具有良好的放電特性，其放電電壓的變化隨著面積的增加而降低，承擔大約20%釋放雷電電流任務，間距取2～3mm為宜。亦就是說，加在石墨放電球兩端的雷電電壓達到或超過1000～1500V時，放電球應處于導通或飽和導通狀態。

發射機前端饋線一般采用的避雷器，也叫1/4波長短路型浪涌保護器，是根據天饋線中的駐波理論和雷電波頻譜設計的。保護器內部做成同軸腔體形式，將一根相當于信號頻率的1/4波長的末端短路的鍍金棒并聯在饋線上，一端接芯線一端接地。由傳輸線理論得知，當短路線長度為1/4波長的奇數倍時，短路點上工作波阻抗為無窮大，相當于一個并聯諧振電路，此時對設備傳輸的信號功率衰減為零。但對于雷電波而言，由于其頻譜范圍很寬，而且絕大部分能量集中在30kHz以下的頻段。因此，該短路棒對雷電波并不是1/4波長，而近似于短路，所以雷電波就被對地泄放了。發射機前端的饋線避雷器，承擔5%放電任務。

發射機內部銅質放電球，承擔5%放電任務，間距調到1mm為宜。

3　各級放電球的維護

中波天線底部金屬放電球，對應的發射機經常遭受雷擊。對天線底部金屬放電球維護要求：

（1）放電球橫桿與放電球支撐直桿的連接要無縫焊接連接，不能用螺絲等的機械連接，因為機械連接接觸面銹蝕電阻會使鐵塔、饋線對地電位上升到極高的狀態，極易引起擊穿發射機功放管，并且可能會使鐵塔對于作為導電物體產生閃絡。

（2）及時去除金屬放電球銹跡和放電產生的焦痕。

（3）接地引下線要求用寬度大于100mm的銅帶直接焊接在放電球橫臂上。

天線調配房石墨放電球，要求石墨放電球間隙合適、兩石墨球保持平行、石墨放電球與基座的連接緊密；雷暴天后及時檢查放電球，發現放電產生的凹坑，應旋轉放電球，使放電球相對的面光滑無痕跡。

發射機內部的放電球，每周必須清除上面的積塵，保持放電球表面光滑無痕跡、無積塵。放電球對地的連接最好用30mm寬的銅帶焊接。