弧光檢測器的設置在短波發射機上的應用

鄧曉霞

（國家廣播電視總局2022 臺，喀什 844000）

結合實際調研，因電路短路、絕緣介質損傷產生弧光帶來的危害較為嚴重。這類危害的預防和處理需得到弧光檢測器的支持。

1 弧光的危害

短波發射機射頻機箱頂部安裝的弧光檢測器，可檢測設備放電打火的所有位置。為科學應用弧光檢測器，必須明確弧光產生的原因，如電路因污塵短路產生弧光，或因運行設備的長期疲勞運行或絕緣介質的過熱損傷產生短路導致弧光等[1]。

應用弧光檢測器可準確定位相關故障。1ms 內快速產生的弧光是電弧光的主要危害。在短路低阻抗情況下，弧光會引發燃弧故障。在相應的低電流和高阻抗情況下，起弧機理條件一旦滿足便會導致燃弧。空氣電離在燃弧的同時存在迅速變化的電阻。逐步接近0Ω 的弧光電阻會產生變化的故障電流。燃弧時間和故障電流將直接決定弧光的危害程度。發射機中出現的電弧光會導致其打火掉高壓，影響其各個部件而導致停播。其中，因打火導致的短波發射機高末級電子管損壞便屬于較為嚴重的故障。為盡可能規避這類故障，要及時反饋相關信息，縮短故障判斷時間。實現這種判斷必須得到弧光檢測器的支持，可見弧光檢測器在短波發射機中至關重要[2]。

2 500kW TSW-2500 發射機中弧光檢測器的應用

2.1 典型案例

以位于郊外的某廣播電視發射傳輸中心臺為例，TSW-2500 發射機僅設置有弧光檢測器一組，用于射頻末級和射頻驅動級的打火檢測。由于一組弧光檢測器僅能夠滿足射頻機箱內打火放電現象的檢測需要，且當地存在春秋空氣干燥、夏季潮濕等特點，饋線和平轉機箱在發射機運行過程中容易出現打火現象導致設備損壞。此外，故障的處理難度較高，過長時間的故障處理影響較大。發射機機箱底處和上頂部的透氣孔易落入灰塵，導致出現對地打火。另外，末級調諧失諧也易引發打火問題。這類問題均可通過弧光檢測器實現快速檢測，因此廣播電視發射傳輸中心臺在平轉機箱頂部中央位置設置了弧光檢測器，大幅降低了設備損壞的可能性。由于臺區春季天線場區存在較多鳥類，易引起天線打火現象，嚴重時會損壞設備，因此可在饋筒拐角處加設一組弧光檢測器。全封閉的饋筒有利于檢測打火現象，并縮短相應判斷和故障處理時間。考慮到在高頻電磁波干擾下，弧光檢測器易出現假故障信息引發嚴重的設備損壞問題，且高頻電磁波干擾的產生與接地問題聯系緊密，廣播電視發射傳輸中心臺將外層屏蔽線雙端可靠接地，以解決上述問題[3]。

2.2 具體路徑

圍繞500kW TSW-2500 發射機中弧光檢測器的應用開展深入探討，涉及改造方法、改造原理、弧光檢測器設置和改造效果，由此明確弧光檢測器的設置路徑。

2.2.1 改造方法

以TSW-2500 發射機改造為例，其原設計僅安裝有一個弧光檢測器，型號為UV-02，且輸出饋筒和平衡轉換器機箱在強電磁、強電流和大功率環境下工作易出現打火現象，相關絕緣支架、補償電容、元器件和饋芯也容易損壞。為規避相關問題，可將同型號弧光檢測器加裝于發射機輸出饋筒和平衡轉換器機箱處，以便實時監測射頻打火，有效預防事故。弧光檢測器原理如圖1 所示。

圖1 弧光檢測器原理圖

具體改造需基于富余數據接口開展，以便監測輸入數據接口板天線打火和平轉打火。通過在兩數據口位置加裝弧光檢測器，可完成平轉機箱和饋筒改造。打火信號分別向天線和平轉打火監測端口輸送，發射機控制系統需接入監測保護裝置。基于實際控制電路，需利用輸入數據接口板的空閑端口即X222:Z16 和X226:Z24。故障告警信息（弧光檢測器）通過濾波墻板A131:13、A131:14 和A132:49、A132:50 端子與發射機控制系統連接。饋筒打火被弧光檢測器檢測到時，閉鎖回路24V，高壓可由發射機控制系統自動切斷，保障設備安全。若打火時間小于等于2s，發射機自動重加起高壓，以消除故障；若打火時間大于等于5s，則降至Standby 的狀態，以監測、保護饋筒和平轉機箱[4]。

2.2.2 改造原理

圖2 為平轉機箱弧光檢測器原理示意圖。在檢測到平轉機箱打火時，存在斷開的5、6 常閉接點（弧光檢測器）和信號斷開的DC24V 閉鎖回路。當檢測到24V 時ECOS2 控制系統會自動發出切斷高壓的控制指令，以保障設備安全。若未發出告警信號，則代表不存在相關故障。

圖2 平轉機箱弧光檢測器原理示意圖

圖3為饋筒弧光檢測器原理示意圖。發射機饋筒出現打火時，存在斷開的5 腳、6 腳（弧光檢測器），檢測到24V 時的ECOS2 控制系統會自動發出切斷高壓的控制指令。若存在無打火的平轉機箱，同時存在不動作的弧光檢測器，常閉的5 腳、6 腳開關不會發出報警信號[5]。

圖3 饋筒弧光檢測器原理示意圖

2.2.3 弧光檢測器設置

饋筒和平轉機箱作為500kW TSW-2500 發射機的RF輸出部分，它們的高頻信號會干擾線路。受到高頻干擾的弧光檢測器可能導致發射機控制系統不穩定。為規避相關干擾，必須科學設置弧光檢測器，具體可從參數設置和屏蔽措施入手。在弧光檢測器的具體設置中，普通靈敏度、32 脈沖模式、有錯誤延時、無告警鎖定、200ms 告警延時和10s 告警門限，為標準的弧光檢測器設置。本文研究采用的設置為高靈敏度、8 脈沖模式、有錯誤延時、無告警鎖定、20ms 告警延時和10s 告警門限。

為減輕機房復雜高頻環境下帶來的干擾，避免弧光檢測器受到高頻信號的干擾，需選擇質優的屏蔽線作為傳感器導線，并將屏蔽線和殼體與等電勢點連接，且需適當縮短電纜的連接長度。考慮到在雙端接地情況下金屬屏蔽層不會產生感應電壓，受干擾磁通影響，金屬屏蔽層將產生屏蔽環流通過。如果存在不相等的不同地點電勢，較大的電勢環流將隨之出現，此時需采用殼體接地進行屏蔽。對于未接地的弧光檢測器，它的殼體必須進行接地連接。此外，需盡量保持殼體和屏蔽線的等電勢位，避免外界干擾信號的串入。必要時，可在靠近監測目標位置安裝弧光檢測器。

2.2.4 改造效果

通過改造500kW TSW-2500 發射機，在弧光檢測器加裝完成后，可實時檢測設備的打火現象，實現了元器件損壞規避、停劣播等事故預防以及不間斷的發射機安全播出，證實了改造的實用性和價值。

3 結語

為更好地發揮弧光檢測器的效用，需高度重視對發射機使用環境影響的研究，合理設置基于故障預測的弧光檢測器。