廣播中波轉播站防雷控制系統技術研究

王木沙

摘 要：防雷是中波全固態發射機正常工作的一項重要保護措施。本研究對雷電對發射設備的危害進行了闡述，從構建廣播中波轉播站完整的防雷保護系統出發，提出了解決上述問題的辦法和途徑，確定完善了影響廣播中波轉播站防雷系統作用的幾個關鍵技術。

關鍵詞：發射機；中波；防雷

防雷是中波全固態發射機正常工作的一項重要保護措施，防雷性能的好壞，直接影響到安全播出。

1 雷電對發射設備的危害

雷電危害根據雷擊的形式和影響分為三類：直擊雷、雷電感應和雷電波入侵，前兩者實際上是雷擊動作的兩個部分。

1.1 直擊雷

由雷云直接對建筑物或地面上的其他物體放電的現象稱為直擊雷。直擊雷時，雷云放電的電流很大，使可燃物體瞬間燃燒爆炸，危害十分巨大，將直接危害臺內的發射鐵塔和調配室天調網絡。

1.2 雷電感應

這是直擊雷的第二次作用，即是雷電流在直擊雷附近導體上產生的靜電感應和電磁感應，導致設備損壞80%來自感應雷。由于極大的雷電流，在其周圍形成瞬間強電磁場，產生脈沖電磁輻射，對一定區域范圍的導體或用電設備產生電脈沖，將危害臺內各電氣設備、通信傳輸線路、數據采集處理器及發射機攻防模塊等。

1.3 雷電波侵入

當架空線路或架空金屬管道遭受雷擊，或者與遭受雷擊的物體相碰，以及由于雷云在附近放電，就會在導線上感應出很高的電動勢，沿線路或管路將高電位引進建筑物和電源系統內部，從而造成電路系統中斷、線路火災以及觸電事故，對臺站的危害具體表現在破壞電源系統以及天饋線系統，從而引發全臺大規模停電事故和天饋線損壞等重大安全事故。

2 防雷控制系統技術

雷電防護措施主要有：接閃、均壓、泄流、接地等。廣播中波轉播站在已采取雷電防護措施的情況下仍遭受雷擊侵擾，主要原因是一些關鍵技術措施的缺漏，如接地系統的布設不合理、屏蔽措施不到位、不同電路系統保護配合不妥當、線路布設不合理等。本文從構建廣播中波轉播站完整的防雷保護系統出發，提出了解決上述問題的辦法和途徑，確定完善了影響廣播中波轉播站防雷系統作用的幾個關鍵技術。

2.1 廣播轉播站的接地系統布設應逐級分流

⑴轉播站各部分的接地特點。中波轉播站從外到內應有3個部分的保護接地網。鐵塔的保護接地網：天線塔在常態下是懸空的，在雷擊時通過放電球與地網相連，所以放電球的間隙要設置得恰到好處，且需要經常維護，這相當于避雷針的直擊雷泄流地網。天線信號轉接箱的保護接地網：天線信號轉接箱的外殼連同天線饋線的金屬屏蔽層，連接到地網，這一地網應能泄流沿信號饋線串向發射機房的瞬態高壓強脈沖。轉播站機房的弱電接地網：即獨立的工作機房保護接地網。

⑵逐級分流接地網的布設。中波轉播站防雷逐級分流地網分布見圖1。

地網1為鐵塔的保護地網，用以泄導天線塔接閃時的雷擊電流，由于在放電球接合時入地的電流等同于雷擊電流，強度很大，其瞬間地電位提升很快，所以這一地網應作為直擊雷防護接地單獨布設在鐵塔附近，連接放電球外側。地網2為室外饋線保護地網，作為饋管的金屬屏蔽層和轉接箱接地。鐵塔接閃時大部分雷電流在地網1入地，一部分沿饋管信號線路串入，通過轉移阻抗在饋線的屏蔽層上產生暫態高電壓，這部分暫態電流應在地網2入地，以阻止對機房的較大影響。地網3為轉播站工作機房的接地網，沿工作機房布設成環形，并間隔4m左右引一個接地端子至機房，與機房內的匯流母排相連，將工作機房內的金屬門窗、設備機架、機殼以及防靜電接地、保護接地端等均就近連接到母排之上，以使機房內所有設備的等電位連接到位。為避免不同級地網地電位的“反擊”和相互干擾，3個接地網之間應有大于4m的地中距離。

2.2 轉播站屏蔽措施

轉播站的屏蔽措施包括線路的屏蔽和弱電設備場所的屏蔽。對于線路的屏蔽，首先應考慮遭遇浪涌過電壓風險最大的天線饋線，而天線饋線屬于已布設好的線路。由于已布設好的線路再穿管進行屏蔽難以實施，本文提出屏蔽環群的思路，用以解決這一問題。

⑴屏蔽環群的思路。中波轉播臺的天線饋線出于抑制渦流干擾的需要只能單端接地，在室外天線遭受雷擊時，雷擊暫態高壓會使屏蔽層帶上高電位，從而使與其相連的發射機外殼帶上高電位而對發射機內的元器件造成威脅。為了進一步削減雷電高壓的脈沖，也為了使饋線的最外層屏蔽管不直接連接至發射機，有必要在饋線的室外部分再套設多點接地的外層屏蔽層，以達到雙層屏蔽濾波。由于已布設好的大饋管再穿管屏蔽難以實施，故可使用屏蔽環群的方法，該方法采用微分屏蔽管后再進行疊加的思路：即在需要屏蔽的發射饋線外，每隔一定距離就環扣一個鋼圈，再用圓鋼對多個鋼圈進行焊接串聯，并使連接的圓鋼多點接地，其接地點應在外圈地網中（地網2），這樣使得瞬間的暫態高壓脈沖在機房的外圍就能大部分入地，減少對發射機的干擾。

⑵工作室空間電磁輻射屏蔽網。機房未采取屏蔽措施時，其內部的弱電設備電子器件在發生天線塔接閃時存在較大的失效或損壞風險；這也是廣播電臺雷災發生的主要原因之一。所以，對弱電設備集中的發射機房進行屏蔽處理非常必要。

屏蔽網格可裝于機房內墻，嵌好后再抹裝飾涂層，應特別注意與門窗框的連接，以免留下空洞。屏蔽網至地面與機房的閉合匯流排連接，防靜電地板也每隔2m與銅排相連，組成一完整的法拉第籠。

2.3 信號過電壓保護器與電源過電壓末級保護器的配合

單純從電源過電壓防護來看，有3級電源系統過電壓防護已基本能將通過電源線入侵的雷電波抑制到設備可承受的水平；但因為電源線和信號線連接同一設備，而它們的工作接地是不在一起的，因此在供重要設備用電的插座前安裝浪涌保護器SPD（末級電源SPD）是很必要的，它與各路信號SPD共用同一保護地，這樣在電源線和信號線間就有了一個共地防雷保護裝置，可以抑制兩個系統的暫態電位差。此外，電源線與信號線在系統布線時，他們之間的回路面積應盡量小，以避免雷擊電磁脈沖穿過回路感應出高暫態電壓造成威脅。所以各類導線連接設備時，要盡量平行布設，并分別穿管屏蔽。

3 結論

對于廣播中波轉播站而言，較為完整的防雷保護系統應注意以下幾個方面：?接地網的結構應是相對獨立的逐級分流式，其思路即直擊雷接閃的大電流、強感應脈沖大電流應在遠離機房的外部地網入地，對機房本身應建設功能較好的獨立弱電接地網。各信號SPD安裝到位，電源系統的3級SPD防護中，注意各重要弱電設備前端的末級細保護不可省略。對工作機房的空間屏蔽和進出機房纜線屏蔽，應注意饋線增加多點接地的外層屏蔽。機房各部分要嚴格等電位連接，并注意防止出現大的感應回路。

弱電設備防雷系統建設是個相對復雜的問題，不可能依靠某種先進的防雷設備和防雷措施就能達到目的，必須針對雷害干擾的途徑，對各類可能產生雷擊的因素進行排除，綜合采用接地、均壓、屏蔽、分流等措施，才能將雷害減少到最低限度。

[參考文獻]

[1]鄒昌雪，張建才，倪青漢.龍巖紅尖山廣電微波中轉站防雷保護設計[J].氣象科技，2007，35（增刊）：67-70.

[2]廖必軍.山區氣象自動觀測站防雷設計技術[J].氣象科技，2007，35（增刊）：75-78.

[3]GB50343-2004建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2004.