中波發射臺防雷措施的改進探究

普 瑞 張 黎 楊世杰

廣播發射臺在選址時要考慮其需要較大占地面積及要能進行多方向信號傳遞等因素，為了保證信號的傳輸效果、滿足其占地面積的要求，其多建于空曠而又平坦高山之上，中波發射臺也是如此。由于高海拔及空曠地形非常容易吸引雷電，所以中波發射臺在雷雨天氣下非常容易受到雷電威脅，導致設備損壞，雷電還可能威脅到與之相關聯的廣播站臺的信號傳輸，造成巨大損失。基于上述因素，在進行中波發射機系統的建設過程中要采取有效的防雷措施，尤其是必須要做好發射臺設備的防雷工作，保證發射臺能夠正常進行信號傳輸。

1 中波發射臺天線防雷措施原理分析

根據產生機理的不同可以將雷電分為感應雷和直接雷兩種形式，而就猛烈程度而言，直接雷更強，而感應雷則較低。但是就對中波發射臺設備的損壞情況來看，設備損壞大多是由于感應雷而引起的，這種雷電形式大概造成了80%的設備損壞，因此在進行發射臺設備的防雷工作時，需要針對感應雷來采取措施。感應雷對設備造成破壞不僅是由于其能夠產生巨大的電流倒流進天調網絡和發射機之中，造成設備的損壞，情況如圖1所示。而且，還能夠形成瞬間強電磁場，引起脈沖電磁腐蝕，導致電力設備和其他導體產生電脈沖，從而導致設備的損壞。

根據上述感應雷對中波發射臺設備的破壞機理可以做出有針對性的防雷措施，一方面可以通過阻擋雷電流來保證設備不受損壞，另一方面可以通過對雷電流進行泄放來阻止強磁場的形成，從而保證設備的安全。

圖1 瞬間電流倒流進發射機示意圖

2 中波發射臺設備主要的防雷措施

當前為了實現中波發射臺的防雷主要采用的是將電流引入大地的方式，主要包括天線防雷、電源防雷、機房防雷和網絡防雷四大體系。

2.1 天線防雷

天線防雷措施有兩類，一是有效設置天線，二是完善接受電線。由于雷電具有非常大的破壞力，為了有效降低雷電產生的強大電力對天線的沖擊，需要減少地網接地的電阻，與此同時還需要在地網接地電阻的安裝過程中采取絕緣體來對其進行有效的防護。另外利用避雷針將雷電電流引入大地，從而使得電流能夠形成有效地入地通路也是一種重要防雷方式，這種方式需要設置天線豎桿來實現引導電流的作用。上述方式能夠有效地避免雷電電流對天線造成沖擊，有效保護設備，使發射臺能夠在雷電天氣下正常、穩定地進行信號傳輸。

2.2 電源防雷

電源防雷工作主要包括兩方面，一方面是對各大設備的電源進行有效防雷，另一方面則是對供電位置進行雷電防護。雷電通過電線高壓形成沖浪的方式來影響信號傳輸，進而影響信號的正常傳播。因此為了有效地進行電源防雷，避雷針的選擇要十分注意，不僅規格要適合，還要和電源電壓相適應，同時為了充分發揮避雷針的作用還需要安裝一個放電閘。

2.3 機房防雷

機房作為發射臺的中心，是信息傳輸及廣播電臺正常播放的基礎，其一旦受到雷電的攻擊會導致巨大的損失，不僅發射設備會損壞，而且一切傳輸也會中斷，從而導致系統不能正常運行，造成極大的損失，因此做好機房的防雷工作十分的重要。為了做好機房的防雷工作可以采取以下三方面的措施：第一，通過應用等電位連接母線來使機房內部的電氣設備實現等電位連接；第二，利用先進的技術和設備來有效降低接地電阻；第三，將金屬設備和建筑結構進行連接，從而形成一個空的等電位空間，通過其來降低金屬設備和機房受到雷電影響可能。

2.4 天調網絡防雷

在天調網絡防雷系統中，主要包括石墨放電球、隔直流電容和微亨級電感等幾部分，其中通過應用石墨放電球不僅能夠發揮減少電壓的作用，還能夠釋放電流，從而有效防止設備受到雷電沖擊的可能。當雷電對機電進行射擊時，石墨放電球具有及時放出電流、釋放電荷能量的功能，此外，其還能夠有效阻隔電流和發電機碰撞，從而有效防止過大電荷能量對設備造成損害。

3 系統改進中波發射臺天線防雷措施

泄放和阻塞是中波發射臺天線的主要防雷途徑，因此在對防雷措施進行改進時也需要圍繞這兩方面進行。

3.1 改進天線放電球防雷措施

中波發射臺泄放電路的主要方式是應用天線放電球，其大約承擔了70%的放電任務。通常情況下，1Kw的中波發射機的天線底部放電球的間距應為5mm，而石墨放電球能夠承擔20%的放電任務，其間距通常設置為2～3mm，剩下的10%的放電任務由發射機內部放電球和饋線避雷器來完成的，二者各完成5%，通常情況下發射機內部放電球的間距設置為1mm。而放電球之間的間隙并不是一成不變的，在雷擊較為頻繁的區域應結合當地實際情況進行調整，從而保證其具有良好的放電能力來將雷電電流大量泄放，從而保證設備的安全。

3.2 在天調網絡和發射機中并聯電感和電容

通過對感應雷形成的電磁場譜進行研究可以發現，超過95%的雷電能量是低于3kHz的，而且多是以直流電的形式存在的，因此可以采取在天調網絡和發射機中并聯電感和電容的方式來提高其泄放雷電流的能力，并且使并聯后的電感、電容分別諧振于發射機的輸出功率，通過新增的并聯電感和電容，電感能夠提升泄放瞬間電脈沖的能力，而電感則能夠起到更好的阻塞瞬間脈沖作用，從而有效提升發射臺的防雷能力。

3.3 天饋信號系統的防雷措施的改進

對天饋信號系統的防雷措施改進可以從室內和室外兩個方面著手，其中室外防雷措施的改進可以采取以下幾點措施：首先，保證室外各條引線和地面之間進行良好的接觸，使其能夠具有一定的泄放電流的能力；其次，可以應用屏蔽電纜來有效保護引線，并且使屏蔽層在連接到發射機之前和地網進行連接，從而起到防止感應雷的作用。在室內方面，地網的鋪設工作十分重要，應使室內外地網實現良好的連接，并且嚴格按照規定來應用保護元件，使其能夠對電子元件進行有效的保護。

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[3]蔣艷芬.研究中波發射臺天線防雷技術措施[J].科技傳播,2017(22).

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