90年代以來，各地人民廣播電臺紛紛引進(jìn)全固態(tài)機(jī)取代電子管中波發(fā)射機(jī)。全固態(tài)機(jī)的應(yīng)用標(biāo)志著中波發(fā)送設(shè)備的更新?lián)Q代，它替換了效率低、指標(biāo)差、停播率高的電子管中波發(fā)射機(jī)。但是，應(yīng)用全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)，使用了大量的微處理器件和半導(dǎo)體器件，功放應(yīng)用IRFP350場效應(yīng)管。與過去的電子管發(fā)射機(jī)相比，雖然具有壽命長，指標(biāo)好，耗能低，工業(yè)效率高，維護(hù)量少等優(yōu)點(diǎn)，但全固態(tài)器件脆弱，而耐壓低，抗干擾性能差，易擊穿，易損壞是其致命的弱點(diǎn)。因此，采用可靠的防雷措施也是保證全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

一、雷電及其危害

雷電是自然現(xiàn)象，是大氣中攜帶正、負(fù)電荷的云層碰撞時能量激烈的釋放所形成的。據(jù)國內(nèi)外專家研究文獻(xiàn)記載，雷電瞬間釋放的能量巨大，幾個毫秒內(nèi)，放出的電流可高達(dá)幾萬、甚至幾十萬安培。帶不同電荷的云層互吸積聚，可帶來大片的陣雨里，給自然界帶來勃勃生機(jī)。但是，云層放電通道的氣體溫度會驟升，可高達(dá)2000攝氏度以上，氣體受熱后急劇膨脹，發(fā)出爆炸的聲響，形成雷鳴。這種放電如果發(fā)生在帶電云層和大地之間，就造成雷擊。一般是帶電云層靠近地面的樹木、建筑物、架空電線等，感應(yīng)出大量的異電荷而突然放電，這就是直擊雷。由于雷擊瞬間放出來的電流特別大。由此造成的雷害事故也特別嚴(yán)重，破壞性特大，不僅會擊傷人、畜，造成火災(zāi)，還能擊垮建筑物。能量巨大的直擊雷，還會對周圍的建筑物體特別是接地不良的高大物體、架空線路等，產(chǎn)生離電壓沖擊波，其感應(yīng)電壓可達(dá)數(shù)千伏，甚至上萬伏。這種高壓沖擊波，沿著物體、沿著架空線路迅速傳播，竄入室內(nèi)。危及設(shè)備及人身安全。據(jù)載，1987年，坐落在南京市中心的某電視臺技術(shù)用房遭雷擊，破壞了不少通訊設(shè)備，造成很大損失。90年代初，時值盛夏雷雨季節(jié)，坐落在南京市郊的某中波發(fā)射臺，一座百十米高的自立天線遭雷擊，造成天線底座一只支撐絕緣瓷瓶長時間放電，高溫載瓷瓶上發(fā)出耀眼的藍(lán)色光芒，爆炸聲不斷，維修人員根本不可能靠近搶修。這次雷擊，造成了數(shù)小時的停播，事后塔體絕緣性能驟降，該天線最終不能應(yīng)用于正常廣播發(fā)射。另據(jù)載，近兩年夏，南京市某電臺播控技術(shù)房遭雷擊，瞬間毀壞眾多播出設(shè)備，造成數(shù)十分鐘播出不正常，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾十萬元。

二、雷擊的特性及途徑

1.直擊雷

直擊雷指雷云對地面突出物體的直接放電，其特性是:所含能量巨大，放電時間極短，主放電流可高達(dá)幾百千安，電壓高達(dá)數(shù)百萬伏。強(qiáng)大的雷電流在通過這些物體、人、地時，高達(dá)數(shù)百萬伏，將產(chǎn)生破壞性很大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，可直接導(dǎo)致人畜的死亡和物品的損壞。在廣電設(shè)備方面，直擊雷的主要襲入途徑是從接收和發(fā)射天線侵入。

2.感應(yīng)雷

指當(dāng)雷云接近放電物體時，由于靜電感應(yīng)，雷電流向物體由先導(dǎo)放電到主導(dǎo)放電，在金屬物體上產(chǎn)生極高電壓而放電的過程。主要的襲入途徑是通過傳輸線纜，對與之相連的元器件造成損壞。

3.雷電波

指輸電架空線遭雷擊或發(fā)生感應(yīng)雷時產(chǎn)生的沿各個方向迅速傳播的高電位沖擊波。它與感應(yīng)雷所產(chǎn)生的電壓降相同，危害相似，不同的是雷電侵入波在各個方向都傳播，無規(guī)律，對廣播播出環(huán)節(jié)極易造成干擾，嚴(yán)重時將對電源終端系統(tǒng)造成損壞。

三、全固態(tài)機(jī)的防雷措施

全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的避雷防雷方法，主要應(yīng)該采用如下措施:

1.接入泄放圈

首先，考慮到雷電的主要成分是直流，因此，在天線輸入端并接一只微亨級電感線圈下地，線圈對雷電流構(gòu)成了良好的下地通路，可起到直接泄放巨大雷電流的作用。

2.加裝石墨放電器

在天饋調(diào)配室內(nèi)，從天線輸入端加裝組石墨放電球，在其接地引線上，套上30—40只磁環(huán)。當(dāng)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(fā)射機(jī)處于正常運(yùn)行期間天線遭遇雷擊，放電球放電時，巨大的電流量通過接地引線流進(jìn)大地、穿于接地引線上的磁環(huán)產(chǎn)生反向電動勢，就起到阻止放電作用，以至于對發(fā)射機(jī)的高頻能量不會完全短路。這樣，在發(fā)射機(jī)控制電路保護(hù)動作前，就已起到保護(hù)作用。

3.接入隔離電容器

在天線引入調(diào)配網(wǎng)絡(luò)前，串入一只大容量電容器(約1000PF—2200PF)，它對高頻輸出通路無妨礙，但對雷電直擊流可起良好的隔離作用。

4.選好天饋匹配網(wǎng)絡(luò)

天饋匹配網(wǎng)絡(luò)可有多種選擇。首選二階帶通濾波器匹配網(wǎng)絡(luò)，對各種雜波串?dāng)_起到良好的陷波、阻隔作用。

5.應(yīng)用相移網(wǎng)絡(luò)

高頻通路中的網(wǎng)絡(luò)、傳輸線都會產(chǎn)生相移，當(dāng)天線遭雷擊放電球短路時，發(fā)射機(jī)負(fù)載阻抗驟變，這就容易造成發(fā)射機(jī)輸出端過壓，損壞功放管。如果設(shè)計(jì)安裝一組相移網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)放電球短路時，通過相移網(wǎng)絡(luò)，使得發(fā)射機(jī)負(fù)載阻抗的變化，仍然在允許承受范圍內(nèi)，充分保障了發(fā)射機(jī)的安全。

6.電源系統(tǒng)的防范

發(fā)射機(jī)大多裝有傳輸電纜、有線電視線、電話線等設(shè)施。這些設(shè)施不僅是外線路與室內(nèi)設(shè)備的中接點(diǎn)，也是感應(yīng)雷電通過外線路入侵室內(nèi)設(shè)備的入口，因此，一定要在線路接入口加裝“線路避雷器”。這種避雷器的功能是使信號順利通過，當(dāng)雷電造成異常高電壓時其內(nèi)部的電路立即起作用。

7.接地線系統(tǒng)改造

一般來說，高120米中波發(fā)射塔，其周圍預(yù)先鋪設(shè)好地網(wǎng)，地網(wǎng)由120根4Φ銅線組成，長120米，以天線底部為中心，以3°為夾角，向周圍放射狀均勻鋪設(shè)而成。120根銅線的始端用銅帶相焊接，塔基的防雷放電球其下地端就接于此。但是這種接地法，對應(yīng)用于全固態(tài)發(fā)射機(jī)來說，其接地電阻并不理想。因此，如果在塔基專門做了一個地井，地井深4米左右，(以旱季混土為準(zhǔn))面積2平方米，埋上長2米，寬1米，厚5毫米的紫銅板，加上降阻劑、木炭、鐵屑、食鹽等。銅板焊上寬200毫米，厚1毫米的紫銅皮，接上放電球地端引線，并與120根地網(wǎng)相連接，這樣對雷電流起到可靠入地通路。

四、注意事項(xiàng)

放電球的間距調(diào)試要仔細(xì)，特別是室內(nèi)石墨放電球，僅為幾毫米之距。因此，調(diào)試中更要認(rèn)真仔細(xì)，特別是在每次雷陣過后，要隨時進(jìn)行檢查，如有放電球打火的痕跡，要及早用砂紙打平和清潔，保持良好的工作狀態(tài)。