全固態中波發射機天調網絡的防雷對策

肖光壽

摘 要：隨著科學技術的快速發展。全固態中波發射機的研究也取得了飛速的進展，其結構也日趨復雜。隨著全固態中波發射機的普及，人們對全固態中波發射機天調網絡防雷條件也提出了更高的要求。由于大多數全固態中波發射機天調網絡是建設在野外地區，因此其天線和饋線經常容易引雷。如果不能采取有效的防雷措施，雷擊將對全固態中波發射機天調網絡造成極大的損害，為了確保全固態中波發射機設備的安全穩定地運行，必須對全固態中波發射機天調網絡采取安全有效的防雷措施。本文通過對全固態中波發射機天調網絡進行概述，分析全固態中波發射機天調網絡的防雷措施。

關鍵詞：中波；發射機；天調網絡；防雷措施

中圖分類號：TN943 文獻標識碼：A

隨著科學技術的快速發展，我國的中波廣播發射建設事業發展迅猛，目前基本上所有的發射機已經實現全固態化。與傳統的發射機相比較，全固態中波發射機的整機播出效率大大提高。但是全固態中波發射機的防雷能力較為薄弱，而且由于此類發射機需在較低的安全電壓下工作，因此當發生雷擊事件時，其工作的效應管極易被擊穿或損壞，最終造成整體設備的損壞。要想避免雷擊所帶來的強電壓問題，就必須采取合理的防雷措施。目前多數廣電公司的防雷措施主要是對全固態中波發射機的天調網絡進行重點保護。但是隨著全固態中波發射機的進一步發展，老舊的防雷措施將難以滿足工作要求，因此必須加強技術革新，使發射機在保障工作效率的同時，提高防雷措施的安全度。

1.雷電特征與性質

雷電現象是大自然中的一種普遍現象。主要產生于云與云及云與地之間。雷擊現象的本質是由于大氣中的攜帶不同極電荷的云層相互碰撞而產生的放電過程，在雷擊現象中，由于不同電荷云層相互碰撞，因此會有較大的能量釋放。在能量釋放過程中，將產生極大的雷電電流，一般的雷電電流高達數千安以上。而且雷電放電過程極短，基本只能維持幾微秒，因此在雷電放電過程中，其周邊環境的溫度將大幅提高，然后這些電流在電磁感應作用的影響下，將對地面上的物體進行直接雷擊，最終造成地面上物體的瞬時破壞。通常情況下，雷擊現象主要發生在地面上電荷比較集中或者地勢比較突出且擁有良好導電性的區域，因此必須注意對這些地方的防雷措施的布置。全固態中波發射機的天調網絡一般處于地勢高，導電性良好的位置，因此要保證全固態中波發射機的防雷的有效程度，就必須對其天調網絡采取有效合理的防雷措施。

2.全固態中波發射機天調網絡概述

在全固態中波發射機中，由于其所需要發射的中波廣播的波長較長，為了避免其加工的復雜性，中波發射主要依靠調節發射機天調網絡的阻抗來進行，而調節發射機天調網絡的阻抗一般是通過發射機的電容以及電感元件的相互作用完成的。中波天調網絡（簡稱天調網絡）是指發射機的發射天線的輸入端與發射機輸出饋線之間的網絡，它并不只是一個單一的阻抗變換設備。當發射機需要發射信號時，必須經過天調網絡的阻抗設備進行信號轉換。在實際的使用過程中，為了讓發射機能夠全天候的工作，就必須考慮天調網絡的各種可能影響其正常工作的因素，例如雷擊和靜電等。因此天調網絡中需要設置濾波電路，濾波電路可以濾除干擾信號。天調網絡作為全固態中波發射機最重要的構件，其性能將直接影響整個發射系統的工作性能，因此研究天調網絡的電路原理，分析合理的天調網絡防雷措施極其重要。

3.全固態中波發射機天調網絡的防雷對策

陸地上電荷比較集中或者天線處于較高位置的區域，容易遭致雷擊。如果沒有對天線系統進行良好的保護，雷擊所產生的高額電流電壓將嚴重破壞發射機以及天調網絡。在實際的防雷安排中，應當嚴格符合以下規定：一是要盡量減少該區域地網中的接地電阻，這樣可以給雷電條件下的發射信號提供相應的回路；與此同時，應當注意防雷接地點的選取，避免雷電接地的不順暢性。二是由于雷電所產生的擊穿電壓一般是和接地電阻呈現正比例變化的，因此必須選取合適的接地點進行集中接地處理。

3.1 天線的基底部要使用高頻扼流圈進行接地

在實際應用中，為了提高防雷的有效性，一般采取雙電源系統，雙電源系統的變壓器應當設置在天調網絡處。由于雙電源系統的高壓線是直接暴露在室外的，極易引起雷擊。在這種情況下，為了防止雷擊，一般選擇在電源系統中設置分層防雷措施。目前，在全固態中波發射機中使用最為廣泛的防雷措施為將天線的基底部使用高頻扼流圈進行接地，因為天線處是設有相應的雷電接地裝置的，因此能夠將帶電云團電荷在空中進行聚集，然后通過高頻扼流圈進行接地，最終使靜電荷擴散，這樣就可以使天線本身排除那些帶電荷不等的云團，最終降低天線中云團的放電次數；同時，這樣也可以使帶電云團的電荷實現泄放，當帶小電荷云團的電荷達到擊穿大氣層時，天線中的高頻扼流圈進行接地，從而實現即時放電。

3.2 天線基部設有放電球

除了在天線的基底部使用高頻扼流圈進行接地外，另一個較為常用的防雷措施為在天線底部附近安裝一些放電球。放電球一般為半橢圓形式的金屬球，其安裝方位為：將其一端與天線底部相連，另一端進行接地處理。放電球之間的安裝間距是由其安裝天線的發射機的發射頻率以及當地的通常雷電平均強度設置的，當雷擊現象產生時，放電球可以作為雷擊時瞬間電荷的第一次泄放工具。在天線底部安裝放電球需要注意的是，必須界定放電球的放電電壓，這是由于大氣中的雷擊現象是不穩定的，為了應對這些變化，當大氣層中帶電云層所匯集的電荷超過了放電球所設置的安全電壓值時，需要安裝其他的放電處理裝置。借助放電球可以在短時間內使大量的電荷在陸地進行擴散，同時由于放電球安裝在天線底部，因此可以避免天線后端的設備遭受損壞。最后需要注意的是，在夏季等雷雨天氣多發季節以及多發地區，在雷電天氣來臨之前，必須嚴格檢查放電球之間的間隙是否符合國家所規定的安全間距，從而保障發射機能夠在正常狀態下工作與運行。

3.3 在天調網絡中設置石墨類放電球

除了在天線基部設有放電球可以有效防止雷擊現象外，在天調網絡中設置石墨類放電球也具有同樣的效果。一般選取在天調網絡的兩側并聯處放置石墨類放電球，石墨類放電球的間距是可以調整的，但是不得超過國家相關規定所要求的安全間距。石墨類放電球具有良好的物理性質，因此能夠良好地進行放電，并且在放電過程中，石墨類放電球的電壓會隨著面積的增長而逐漸降低。一般來說，石墨類放電球的安放間距為1mm/kV，具體的安放間距由發射機的性能確定。安放的石墨球要求具有良好的接地性能，在安裝石墨球時，同時會安裝一個小磁環，小磁環與接地端串聯。當天線系統遭到雷擊時，石墨球和小磁環可以有效提高短路阻抗，保障發射機安全穩定地運行。

3.4 發射機采用高駐波保護和激勵封鎖

對于天線系統的防雷措施，除了采取外部保護措施外，也可在發射機中采用高駐波保護和高頻激勵封鎖措施。在實際應用中，由于鐵塔、發射天線一般建造在野外地區，因此當發生雷雨天氣時，這些設備極易受到雷電影響，最終令天調網絡的饋線產生打火放電現象。由于一些功率較大的發射機會產生一些較高的電壓饋送到天調網絡的饋線段，因此當發生打火放電現象時，系統內部的電弧是很難熄滅的，這將造成天調網絡饋線部位的絕緣裝置遭到破壞，從而造成發射機發射信號錯誤，系統內產生高壓駐波，使系統難以維持正常工作形態，最終導致整體設備的嚴重損毀。因此，在天線部位進行放電時，需要確保此處的電弧是熄滅的。在這種原理下，高頻激勵封鎖的應用不僅能夠保證電弧的準確熄滅，同時能夠保證信號的及時恢復。此種瞬時的封鎖激勵可應用在天線封鎖保護設備中，確保廣播在播出時的安全。

結語

天調網絡是全固態中波發射機中最為重要的部位，其運行質量將直接影響整個系統的運行質量。因此天調網絡的防雷有效程度將直接關系到整個發射系統能否安全穩定的運行。為此，對整個天調網絡實施完整合理的防雷措施，能夠避免雷擊事故的產生，保證系統運行的安全性。在目前的技術基礎上，雷電所帶來的危害問題還不能完全消除，但是可以采取合理的措施來將危害降到最低。本文通過對全固態中波發射機天調網絡進行概述，分析針對全固態中波發射機天調網絡的防雷措施。通過整理得到了一系列實際有效的防雷措施，以充分保障全固態中波發射機的應用，并對天調網絡的進一步防雷提供一些參考。

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