中波發射機的防雷與接地保護探究

程鈺婷

（河南省三門峽中波轉播臺，河南 三門峽 472000）

0 引 言

現階段，中波發射機已經取代電子管發射機在廣播電臺領域得到了廣泛應用。隨著發射機傳輸效率、容量、質量等方面的持續增高，人們對發射機防雷擊抗電涌能力提出了更高的要求。為了避免發射機在運行階段受雷擊影響頻繁出現故障問題，需要采取科學對策提升發射機防雷接地保護效果，在促進發射機安全運行的同時，為中波發射機功能、性能的最大化發揮提供保障。

1 雷擊對中波發射機造成危害分析

分析中波發射機在運行期間受到雷擊的危害影響，具體表現為以下幾點。

1.1 直擊雷

雷云對發射機裝置、設備直接放電并造成損壞，主要特點是可在極短時間內需產生幾萬甚至幾十萬安培的電流，其電壓可在幾毫秒內上升至數百萬伏特。若發射機在運行階段遭受直擊雷，極易因機械效應與熱效應而遭受嚴重損害[1]。通常情況下，直擊雷以發射、接收天線為途徑侵入發射機系統裝置。

1.2 感應雷

發射機裝置、設備與雷云接近時，在電磁感應、靜電感應的作用下由先導放電轉變為主導放電，導致發射機電壓在運行期間瞬間升高。通常情況下，發射機各模塊組成中的電源部分受感應雷的影響最大。

1.3 雷電波

在感應雷形成的前提下，發射臺架空線路內形成高電位沖擊波，沖擊波會在線路內朝著各個方向迅速傳播，其無規律傳播速度可達到約150 m/s。干擾源的生成導致廣播播出受到影響，無法保持穩定運行狀態[2]。

為避免上述雷擊危害對發射機功能與性能發揮造成影響，需要加大對發射機防雷接地保護的力度。

2 中波發射機防雷與接地保護措施

2.1 臺站防雷接地保護

2.1.1 鐵塔直擊雷防護

直擊雷的形成極易對電力線穩定運行造成影響，同時系統因火花放電現象易產生短路問題。雷電會以電力線為載體入侵至設備機房，繼而增大用電設備、電源等受到損害的概率。基于此，需結合對臺站所在區域特點的分析，根據發射機運行需求來科學制定直擊雷防護方案。在實際防雷接地保護處理中，可以將直擊雷保護裝置安設于發射臺頂部位置，以確保通信設備、機房等均處于直擊雷防護范圍內[3]。此外，需結合防護需求，以天線調配系統、中波發射塔為載體進行放電球間隙的合理設置，通過并聯的形式對中波發射機電感進行接地處理。以各直流電容為載體進行天線調配與發射天線系統的并入處理，根據具體情況對銅軸電纜屏蔽層進行接地處理。

2.1.2 發射機與饋線接地

發射機系統能否始終處于可靠、穩定的運行狀態受接地處理的直接影響。在實際接地處理中，可將等電位連接排設置于一樓機房，等電位連接端子箱紫銅排按要求與等電位連接網進行連接處理，利用螺栓來加強等電位連接排的固定處理效果。在穿墻處理時，可采用銅鋼轉接頭來提升端子箱的穿墻效果，同時依托于室外地網與等電位端的連接來加強防護。具體布局情況如圖1所示。

圖1 等電位匯流排

結合現場情況將等電位接地匯流排設置于一樓機房屋頂橋架上，采用紫銅排來提升等電位接地匯流排的設置效果，以等電位為基準進行機房安全保護、防雷接地、工作接地等的連接[4]。為避免機房受到雷擊影響，需在匯流排設置時考慮采用橡膠墊層，以確保橋架與匯流排之間充分絕緣隔離。

2.1.3 調配室接地

為避免中波發射機運行受到雷擊的影響，需結合機房實際情況進行等電位接地箱的合理設置。接地箱與室外高頻接地的連接可視情況采用紫銅帶，采用銅焊接工藝來保證連接效果[5]。高頻接地銅箔的敷設以接地箱為基準，結合對橡膠墊絕緣的應用，途經一樓頂部橋架來完成接地箱發射機下方敷設工作，以高頻接地形式來提升發射機防雷效果。此外，經橋架設置紫銅排，以發射機下方為終點檢查其敷設質量，通過工作與保護接地的設置來提升發射機防雷能力。為避免紫銅排與接地銅箔出現相互干擾的問題，相關人員需要視情況利用橡膠墊對二者進行絕緣隔離處理。對于中波天饋線的接地設置，可以結合機房情況合理選定紫銅板的安設位置，并根據技術標準進行高頻接地銅板與紫銅板的規范連接。

2.1.4 發電機房接地

結合發電機房防雷需求，以獨立的形式進行接地處理。在合理確定接地埋設位置的前提下，對于垂直接地的設置主要是將鍍銅鋼管埋設于接地深井內，以0.5 m埋深為基準進行水平接地處理[6]。為確保接地深井不受雷擊影響，需采用灌漿工藝，將煅燒石油焦炭類降阻劑灌注在接地深井內部。以發電機房地溝為載體，利用鍍鋅扁鋼將接地深井接入至機房內部，通過獨立設置接地來提升發電機房的運行安全性。

2.1.5 中波鐵塔地網敷設

將地網規范敷設于中波發射塔周圍，地網組成需結合現場情況與防雷要求的分析，長度視現場地形進行調整，導線埋深需控制在0.5 m左右，以天線底部為基準將地網的夾角控制在3°左右，并以放射狀態為參照進行地網的均勻鋪設。在地網敷設過程中，以鐵塔位置為基準，在間隔40 m左右的位置進行等電位連接設置，連接材料以3 mm銅線為主。敷設作業期間以銅焊粉為主要材料，采用氣焊工藝來提升地網敷設質量。以紫銅帶圈為載體進行銅絲導線的匯集，將紫銅帶埋深控制在0.5 m左右。利用銅帶連接發射地網與高頻接地引出線，并進行機房接地匯流線、饋線屏蔽層、天線調配網絡接地回流線的連接處理，通過合理控制屏蔽網絡電阻來降低雜散輻射造成的影響，同時高頻損耗情況通過對地網的合理設置也可以得到有效控制[7]。

2.2 天調網絡防雷保護

2.2.1 微亨級電感泄放電圈L0應用

雷擊作用下直流電會對發射機的可靠、安全運行造成影響，對此可借助微亨級電感線圈的應用來實現直流電流的有效釋放，確保直流電經電圈接入地下[8]。依據對電感泄放電圈結構的分析，以串接的形式進行天線與微亨級電感線圈的連接，通過對傳統靜電泄放線圈的取代為天線提供更為安全、穩定的直流電釋放通路。合理應用電感泄放電圈，其具備電阻分量較小、圈數與感抗小等優勢，可以保證輸入端出現低頻能量或直流電時能夠以微亨級電感線圈為媒介接入地下，避免天線構件受到雷擊的嚴重損害。

2.2.2 移相網絡安裝

發射機鐵塔基部極易在雷擊作用下出現負載短路的現象，而且功放管易受到鐵塔基部異常的影響出現動作故障，對此可通過安裝移相網絡將輸入、輸出端信息始終維持在同步狀態。移相網絡安裝主要是由匹配網絡、吸收網絡、阻塞網絡以及預調網絡等構成天調網絡[9]。對于阻塞網絡而言，需要以線逆狀態進行天線設置。為避免在運行期間發射機受到波形動態變化的影響產生不同程度的制約，通過阻塞網絡設置來提升雙頻電路保護效果，充分利用并聯諧振電路來降低電波干擾造成的影響。此外，匹配網絡設置可進一步提升輸出饋線電阻與發射機對接的精準性。以匹配網絡為基準對濾波合理校正，避免信息干擾對發射機的穩定運行造成影響。預調網絡設置主要是將電感增設于電線低端，并以并聯的形式與天線阻抗進行連接，通過對抗優化來提升中波發射機防御性能。基于對預調網絡、阻塞網絡、匹配網絡以及吸收網絡的合理設置，降低雷電作用下電波干擾對中波發射機造成的影響。移相網絡的應用能夠有效抑制發射機受到雷擊放電影響出現負載短路現象，確保其電流、電壓符合各元件安全運行需求，避免雷電雷擊對固態功放造成嚴重影響[10]。

2.2.3 石墨放電球應用

為了進一步提升發射機的整體防雷性能，可以在安裝金屬放電球的前提下將鋸齒型石墨放電球放置于調配室，并依據塔底電壓的分析來確定間隙。鋸齒型石墨放電球以圓柱形態存在，其放電特性較為顯著，且在面積增加的同時放電電壓呈現出持續下降態勢。通過對放電球的合理設置和對天線基座放電電壓的控制來降低頻率放大器中半導體器件受到的影響，有助于控制保護動作出現前輸出功率對發射機造成的影響。在發射機處于正常運行狀態時，放電球無作用體現。若受到雷擊影響導致發射機出現短路，則能在保護動作觸發前通過短路阻抗的提升來降低雷擊對發射機造成的影響[11]。

2.2.4 隔直電容器安裝

若發射機天線遭受雷擊，則會對天饋線的穩定運行及其功能發揮造成一定程度的影響。為了進一步提升天饋線運行穩定性，需借助相應的保護裝置來降低直流與低頻區段動作受到的影響[12]。基于此，根據具體情況進行隔直電容器的合理安設。運行期間若發射機受到雷擊影響，其饋線與發射機可依托隔離電容器來實現對雷電能量的隔絕。為保證隔離電容器發揮出應有的作用，需在確定電容容量的前提下結合發射機防雷需求對電容器耐壓值、伏安量合理選擇。在調配網絡與天線連接前，將大容量隔離電容器進行串聯設置，在保證高頻輸出通路不受影響的情況下發揮出雷電直流隔離的功能，避免發射機與天饋線受到雷電影響。

3 結 論

防雷接地保護的合理設置一方面可以保證中波發射機始終處于安全、穩定的運行狀態，另一方面則能避免發射機受到雷擊影響而出現嚴重損壞。為了進一步提升中波發射機的防雷、抗干擾性能，需結合中波發射機運行特點、結構組成等方面的分析，構建完善的發射機防雷與接地保護系統，從而為廣播電視業務的穩定開展提供安全支撐。