中波廣播發射臺防雷與接地措施研究

摘要：中波發射臺多建設在較為寬廣的空曠地帶，是電視廣播發送信號的關鍵環節。中波發射臺在運行過程中，受外部環境因素的影響存在一定的安全隱患，其中雷電問題是影響中波發射臺正常運行的因素之一，目前多數中波發射臺都采取了防雷技術，但是在實際應用的過程中仍然存在不足，因此需要進一步加強防雷技術的應用，做好防雷保護措施。

關鍵詞：中波廣播發射臺；防雷與接地；優化策略

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.04.011

中圖分類號：TN 948.53" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）04-00-03

Research on Lightning Protection and Grounding Measures for Medium Wave Broadcasting Transmitter

WU Peng

（Radio and Television Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region 634 （7604）， Tacheng 834700， China）

Abstract： The medium wave transmitting stations are mostly built in a relatively wide open area， which is the key link of the television broadcasting signal transmission. During the operation of medium wave transmitting stations， there are certain potential safety hazards due to the influence of external environmental factors. Lightning is one of the factors that affect the normal operation of medium wave transmitting stations. At present， most medium wave transmitting stations have adopted lightning protection technology， but there are still shortcomings in the actual application process. Therefore， it is necessary to further strengthen the application of lightning protection technology and take lightning protection measures.

Key words： medium wave radio transmitter; lightning protection and grounding; optimization strategy

1" 中波發射臺存在的雷擊隱患

中波發射臺的主要作用是為廣播電視傳輸信號，將信號傳輸到接收端，在此過程中，中波發射臺對廣播電視節目的播出質量和運行安全都會產生影響。我國多數的中波發射臺的位置都在高山或地勢開闊的地區，選址增加了廣播信號的覆蓋范圍，但是發射臺在運行過程中也隱藏著雷擊隱患。為了防雷，所有的中波發射臺都會安裝防雷設備。

2" 影響中波廣播發射臺的雷電類型

2.1 雷電波對中波廣播發射臺的影響

中波廣播發射臺在遭受雷擊之后所產生的能量波被稱為雷電波。它有著較強的破壞性，在產生之后會迅速擴散，干擾中波廣播發射臺的信號傳播，嚴重時會導致信號變得斷斷續續，極不穩定，甚至還會直接導致信號中斷，對電視播出效果有較大的影響。此外，還需要注意不能將雷電波與雷電混為一談，雷電一般需要直接接觸到才產生影響，并且主要是物理性的損壞，而雷電波則是在雷擊之后所產生的能量波，具有較強的擴散性，主要影響廣播信號，兩者有著本質上的區別[1]。當雷電擊中發射臺設施時，通常會在金屬管道、發射設備、架空饋管線路產生雷電效應，進而形成雷電波。雷電波會隨著饋管線路進入發射機內，對設備、線路等均造成嚴重損害。

2.2 雷電直擊對中波廣播發射臺的影響

雷電直擊發射臺后，有大量能量隨之釋放出來，通常有百萬伏電壓、上千安電流等，并快速對發射臺內相關地面設備產生熱效應損傷，或會產生電動力效應、電效應等，致使電路出現故障，甚至設備被燒毀。雷電直擊能夠通過肉眼直接觀察到，因此，這也是人們較為熟悉的一種影響中波廣播發射臺雷電類型。發射臺一旦被雷電直擊，其天線、電路以及發射系統內部的硬件就會被大面積地燒毀、損壞，使發射臺不能繼續工作[2]。

2.3 感應雷電對中波廣播發射臺的影響

感應雷電與雷電波相似，都以能量波的形式對中波廣播發射臺產生影響。但兩者的差別在于雷電波影響的主要是信號，而感應雷電影響的是硬件設備，因此感應雷電的破壞力更強。感應雷電會通過靜電場向附近發射能量波，因此感應雷電可通過非接觸的方式對發射臺產生影響，當廣播發射臺受到感應雷電侵害時，設備會迅速過載，溫度升高，甚至燒毀，嚴重時會引發火災。因此，感應雷電對中波廣播發射臺的威脅最大。

3" 中波廣播發射臺防雷保護的重要性

3.1 電源防雷保護的重要性

對于中波廣播發射臺這類以電力為主要能源的大型設施來說，電源如果發生問題，那么整個設施就會停止運行，甚至被損毀[3]。例如，2021年4月湖北省某地因中波廣播發射臺的防雷保護措施不完善，導致發射臺在一次極端的雷暴天氣中不幸被雷電直擊，并出現電源受損、電阻增強、電能供應不足的情況，該發射臺內部電路溫度不斷增高，最后電路全部慘遭燒毀。發射臺的電源在這起事故中扮演了“發起者”與“助推器”的角色，也是導致電路被燒毀的直接原因。因此，保護中波廣播發射臺的電源非常關鍵。

3.2 無線天調網絡防雷保護的重要性

無線天調網絡主要是無線網絡的一種，它能夠通過調整諧振使無線設備與發射臺之間形成有效的交互，借助這一網絡，人們能夠遠程對無線設備進行廣播控制。因此，無線天調網絡的重要性不言而喻。無線天調網絡一旦受到雷電干擾，工作人員就無法再通過遠程無線電來對其進行操控，并失去與中波廣播發射臺的聯系[4]。

3.3 天線設備防雷保護的重要性

在中波廣播發射臺的整個運作體系中，天線設備是極其關鍵的一個部件，它決定了廣播信號能否順利發出。而天線設備一般都被安置于中波廣播發射臺的頂端，這也是最容易遭到雷擊的位置。有一半以上的發射臺雷擊事件都是因雷電擊中天線設備所引起的，雷電在擊中天線后不斷產生雷電波與感應雷電，最終擴散到整個發射臺。由此可見，天線設備由于其安裝位置的特殊性導致其非常容易受到雷電影響，因此，我們應該不斷加強對天線設備防電保護的重視程度。

4" 中波廣播發射臺的防雷與接地措施

4.1 發射臺設備保護性接地

中波廣播發射臺作用范圍較為廣泛、作用性較為顯著。因此，需及時對廣播發射臺設備進行接地保護。中波廣播發射臺所有金屬外殼設備均需進行接地保護，接地方式有多種，主要包括單點接地、多點接地、混合接地等，不同接地方式，其適用環境、作用性均存在顯著差異。針對廣播發射臺低頻設備，通常采取單點接地；高頻設備通常需進行多點接地；具有較強復雜性設備通常需實施混合接地。為促使接地效果、疏導雷電流能力及泄放短路電流能力等均可得到高效保障，在選擇接地線時需嚴格遵循粗、直、短的基本原則。

4.2 發射機防雷擊措施

減少強大電流的措施一般有兩條，一是減少地網接地電阻，采用天線地網為射頻信號提供回路，同時它也為雷電提供通暢的入地點。二是接地要講究，地阻越小，雷擊地電壓越小，為了降低地電位差必須只有一個接地點，機房也必須集中接地，如圖1所示。

放電球對于人們而言并不陌生，但中波天調網絡上所用的放電球在性能上遠超普通實驗室放電球。雷雨天氣時，積雨云內聚集了大量的電荷，而放電球設備自帶一定的電壓值，能夠有效抵御這種電荷，并通過放電裝置排除，以避免雷電對于天線的危害。此外，放電球在釋放電能時會產生空隙，空隙過大，對于天線狀態并不敏感，不能起到較好的保護作用；空隙過小，會讓放電球過于敏感，長時間處于工作狀態，發生頻動，影響天線信號的收發，從而影響用戶的收聽效果。因此，在使用放電球前需根據實際情況進行精密運算，調試放電球空隙大小。圖1中，除了在天線底部的半圓形金屬放電球ZZ外，CAP是一對圓柱形石墨放電球，其間隙是可調的。它有良好的放電特性，其放電電壓的變化隨面積的增加而降低。石墨放電球的間隙原則上是1 mm/kV。對石墨放電球的一端應進行良好接地，在接地端再串套約40～50個小磁環。這樣在天線受雷擊時，能提高發射機的短路射頻阻抗，保護發射機[5]。

雷電的主要能量集中在低頻和直流部分，因此在天線下并聯一只微亨級電感L，它的主要作用是為天調網絡提供一個對地靜電放電通路。由于電感線圈的感抗較小，線徑較粗，有利于雷電的能量入地。

C起了隔離的作用，由于雷電的能量集中在低頻和直流部分，C防止了雷電的能量通過天調網絡進入發射機。C的容量一般在1000～3000 pF，由于是防雷器件，所以伏安量、耐壓值越大越好。在更換時不要隨意改變原有電容器規格。

4.3 建筑的防雷與接地

目前的防雷措施應該依據國家的標準實施等電位鏈接，不能像過去一樣，只建立接地網，而防雷接地等電位實施可以避免高電流在電路的流動過程中的電位過高，減少對周圍電子設備造成影響和一些電路事故的發生[6]。由于建筑物是鋼筋和混凝土的結合，本身就具有一定的防雷效果。對于電源設備，相關設施的額定電壓應符合設計電壓，采用多方面防雷措施的結合，在建筑物中形成完整的接地網，保證電源設備的正常運作。

4.4 優化中波廣播發射臺接地設計

在設計階段就需要對中波廣播發射臺的接地裝置加以重視。在設計階段要對中波廣播發射臺周圍的地理環境和氣候環境進行有效勘察，可有效避免雷電頻發的地區和環境，按照相關要求科學、合理地對其進行設計。接地裝置的地面導電體是埋在土層下方的，導電體與土壤之間存在著電阻，接地電阻的大小影響著雷電的導通情況，在進行設計、安裝的過程中要盡可能地降低接地電阻，在實際的施工過程中可以采用多種方式對接地電阻進行處理，例如，外引接地、放射型接地或者是復合接地都能夠有效地降低接地電阻[7]。

4.5 供電線路的防雷與接地

為了有效減少雷電對中波發射臺的沖擊，供電線路的始末兩端都應該建立有效合理的防雷設施，以此來緩解雷雨天氣時發生的雷擊現象造成的破壞，避免桅桿遭到雷擊，損壞中波發射臺的電源設施。處于機房中的供電線路是發射臺提供信號的基礎保證，因此，可以在桅桿上進行避雷裝置的安裝，并做到定期檢查和更換。對于一些不能安裝避雷線路的地方，可以將安裝地點轉到中波發射臺的內部，根據不同地區天氣特點和雷電發生的季節與頻率，有針對性地安裝避雷設施，例如，大部分地區的雷電天氣多集中于半個月內，因此對于不常發生雷電現象的時段可以不架設避雷線，但是常用的、固定的線路則需要在全線范圍內架設避雷線，尤其是一些山地地區可以安裝雙避雷線，以此來減少雷電現象對于中波發射臺供電線路的破壞，對于電塔之上的供電線路和導線都要建立一定的防雷措施，在通過底線的垂直平面，建立與導線平面之間的保護角來加強雷電的防御，通常采取的范圍是20°和30°之間。供電線路要根據中波發射臺的實際情況來進行防雷接地線路的建設，從而降低雷電對供電線路的破壞，保證發射臺的正常運行。

4.6 中波廣播發射機零部件的維護

在無線電中波廣播發射技術的應用過程中，最關鍵的就是中波廣播發射機。中波廣播發射機中存在著非常多的零部件，如果零部件出現故障，也會導致整個中波廣播發射機的故障。尤其是在中波廣播發射機運行過程中，接線端子和元器件很容易產生電流熱效應，如果不及時處理，就會增大中波廣播發射機的損耗，甚至影響整個中波廣播發射機的正常運行，影響無線電中波廣播流程的正常進行。所以，相關維修人員一定要充分意識到加強中波廣播發射機零部件的檢測與維護。對此，建議從以下幾方面做起。第一，加強中波廣播發射機零部件的日常排查工作，及時找出其中的風險隱患。第二，分析中波廣播發射機中不同零部件的自身屬性以及物理屬性，制定出系統而完善定期檢測方案。例如針對中波廣播發射機中的接線端子，因為其運行速度較快、損耗較高，可以高度關注該零部件的運行情況，避免出現零部件故障而影響中波廣播發射機的正常運行。

5" 結束語

中波發射臺是傳輸廣播節目信號的關鍵，其穩定正常運行直接關系到信號的傳輸質量，鑒于雷電是影響中波發射臺的主要因素，需要采取防雷接地保護措施。隨著技術的不斷進步，防雷接地技術也在實踐中得到了較大的發展空間，工作人員還需要積極探索防雷保護技術，結合當地的實際情況，制定合適的規劃方案，采用科學方法，將雷電的危害降至最小，從而保證廣播信號的高質量傳輸。■

參考文獻

[1] 范曉俊．中波廣播發射臺防雷接地實踐[J]．數字傳媒研究，2021，34（9）：59-63.

[2] 王實現．山地環境中波發射臺防雷接地系統的設計與實施[J]．電視技術，2021，43（17）：75-77.

[3] 孟令旗．中波發射臺的防雷與接地措施研究[J]．電力系統裝備，2022（7）：97-99.

[4] 翟方雯．淺談廣播電視發射系統的接地措施[J]．數字通信世界，2018（8）：274.

[5] 劉雪紅．發射臺站廣播電視設備防雷接地措施[J]．民營科技，2017（9）：30.

[6] 孫長海．中波廣播發射臺防雷技術的策略研究[J]．數字傳媒研究，2021，38（3）：12-14，72.

[7] 劉淼．淺析中波發射臺的防雷措施[J]．中國新通信，2021，22（4）：61.