全固態數字中波廣播發射機的防雷

王剛

摘 要：全固態數字中波發射機已經全面取代電子管中波發射機，其性能特點是電子管發射機無法相比的，但其抗雷擊能力較差，經常因雷擊導致發射機停播，因此，全固態數字中波發射機的防雷尤為重要.

關鍵詞：固態發射機 防雷措施

某臺三套節目的主備機均為數字調幅全固態發射機。該臺是一個多雷地區，據統計，該地區年均落雷30多次，特別是夏季。該臺高120米天線，直接落雷至少5次以上。如果沒有防雷措施，足以毀壞發射天線及傳輸、發送設備等。二座120米拉線鐵塔，矗立在曠野之中，用于三套中波節目的發射。假若在播出時遇上雷雨天氣，天線遭雷擊，而天線沒有采取任何防雷措施，塔體底部的瓷瓶表面雨水流向地表，此時極易產生過壓拉弧，從而導致底座瓷瓶損壞。為了使天線獲取盡可能大的高頻輻射能量，在天、饋線間，均置有匹配網絡，它是由高頻電容器、電感器等結組成。顯然雷擊同樣對電容、電感等器件構成威脅。雷電對用于傳送高頻能量的饋線、中波發射機、電源設備等等，均可沿途光顧，損壞系統設備。原來的電子管中波發射機，為了安全應用播出，一般采用如下的防雷方法：

1.放電球的應用：當發射天線遭遇雷擊時，天線底座造成極高的電壓，首選采用尖端放電原理，即在天線底座應用一對半球狀金屬放電器對地，球徑約為100 mm，恰當調整好放電器的兩半球間距后，既能起到雷擊天線瞬間泄放電荷能量的作用，又可保障正常播出。通常我們設計室外金屬放電器球間的間隙距離如下：已知：一臺10KW發射機，天線高120米。測某頻率點的輸入阻抗為：ZA=RA±jXA=605-j161；計算：天線底座輸入電流：I=（P0/RA）1/2=（10000/605）1/2≈4.066A，Imax=1.225I≈4.98A；天線輸入端電壓為：U=I×|ZA|=4.0655×（6052+1612）1/2≈2545.23V，Umax=2×21/2V≈7198V；考慮到陰雨冰雪天氣的影響，置于室外放電球的放電間距取1.5～1.8mm/1kV，則1.5mm×（Umax÷1kV）=10.797mm。我們實際調整取12～13mm間距。

2.安裝靜電泄放線圈：在天線輸入端接入一只毫享級的線圈下地，其作用可以有效的對靜電構成良好的下地通路。而對中波廣播發射頻率則呈現很高的阻抗，對高頻能耗極小。

3.封鎖裝置：在發射機控制系統中，安裝一套平衡封鎖裝置，或駐波比封鎖裝置等。當天線設備遭雷擊，其控制接點將發射機高壓切斷，從而起到保護發射機末級電子管等設備。

全固態中波發射機的特點，使用了大量的微處理器件和半導體器件，功放應用IRFP350場效應管。它具有壽命長，指標好，耗能低，效率高，維護量少等優點。但全固態器件脆弱，耐壓低，抗干擾性能差，易擊穿，易損壞是其致命弱點。因此，應用全固態中波發射機，就要周密考慮防串擾，要設計多道防雷設施。主要采用如下措施：

1.接入泄放線圈，考慮到雷電的主要成份是直流，因此在天線輸入端并接一只微享級電感線圈下地，約60μH至100μH，線圈對雷電流構成了良好的下地通路，可起到直接泄放巨大的雷電流的作用。

2. 在天饋調配室內加裝石墨放裝置，從天線輸入端加裝一組石墨放電球，在其接地引線上，套上30～40只磁環。當天線遇雷擊，石墨放電球放電，石墨本身具有一定的阻尼放電作用。如果發射機處于正常運行期間天線遭遇雷擊，放電球放電時，巨大的電流通過接地引線，流進大地，穿于接地引線上的磁環產生反向電動勢，就起到阻尼放電作用，使發射機的高頻能量不會完全短路。這樣，在發射機控制電路保護動作前，就已起到保護作用。石墨放電球間距的調整計算如下：在上例中的10KW發射天線，其輸入端并接入微享級線圈后，輸入阻抗為：ZB=RB±jXB=411.93+j311.74；我們不難計算可得，IB≈4.93A；UB≈2545V；UBmax≈7200V；室內放電球放電間距取1mm/1kV，則距離為：UBmax÷1kV×1mm=7.2mm；考慮各種因素，取1.1至1.3的安全系數，所以我們實際調整該石墨放電球間距為9mm。

3. 在天線引入調配網絡前接入隔離電容器，串入一只大容量電容器C（約1000pF至2200pF），它對高頻輸出通路無妨礙，但對雷電直流可起到良好的隔離作用。天饋匹配網絡有多種選擇，我們首選二階帶通濾波器匹配網絡，對各種雜波串擾起到良好的陷波、阻隔作用。應用移相網絡，我們知道，高頻通路中的網絡、傳輸線都會產生移相。當天線遭雷擊放電球短路時，發射機負載阻抗驟變，這就容易造成發射機輸出端過壓，損壞功放管。我們設計安裝一組相移網絡，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。

電源系統防雷主要是兩條：一是電力電纜應有金屬屏蔽層，埋地進出機房；二是在電源上逐級加裝電源避雷器，實現多級防護，即在變壓器的高壓端加裝高壓避雷器，低壓端加裝低壓避雷器，在交流配電屏和直流配電屏分別加裝交、直流避雷器。對于需要使用交流穩壓的設備，可用帶防浪涌功能的UPS做其供電設備。

根據該臺的實際情況，我們制定了相應的防雷電措施，但電臺防雷是一項復雜的系統工程，在實際維護過程中要認真、嚴謹，在采用上述防雷措施的改進后，該臺三部機器運行平穩，經受了一次又一次雷擊考驗，取得了較為滿意的結果。

參考文獻

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