尤鵬程（國(guó)家新聞出版廣電總局九一六臺(tái), 青海 格爾木816000）

論述發(fā)射機(jī)系統(tǒng)雷擊故障及防雷避雷能力

尤鵬程
（國(guó)家新聞出版廣電總局九一六臺(tái), 青海 格爾木816000）

摘 要：現(xiàn)代的發(fā)射機(jī)相對(duì)于電子管發(fā)射機(jī)雖然在信號(hào)發(fā)射質(zhì)量以及發(fā)射效率上得到了巨大的提高，但由于發(fā)射機(jī)內(nèi)部使用了大量的微處理器和半導(dǎo)體部件，對(duì)發(fā)射機(jī)的防雷、避雷系統(tǒng)卻提出了更高的要求。本文針對(duì)發(fā)射機(jī)雷擊的故障原因及雷擊危害機(jī)制進(jìn)行總結(jié)分析，并探討了發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的防雷、避雷機(jī)制和布置要點(diǎn)，對(duì)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的防雷、避雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機(jī)；雷擊；防雷避雷能力

發(fā)射機(jī)是可以將信號(hào)按一定的頻率發(fā)射出去的裝置，發(fā)射機(jī)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電視、廣播、雷達(dá)等軍用民用設(shè)備中。隨著我國(guó)科技的發(fā)展，原本的電子管發(fā)射機(jī)已經(jīng)被更先進(jìn)的數(shù)字發(fā)射機(jī)、全固態(tài)模擬發(fā)射機(jī)等取代，但由于這些設(shè)備中使用了大量微處理器和半導(dǎo)體部件，比較容易受到雷雨天氣的影響發(fā)生故障，因此現(xiàn)代的先進(jìn)發(fā)射機(jī)對(duì)防雷避雷提出了很高的要求。

1　雷擊對(duì)發(fā)射機(jī)的危害

筆者對(duì)發(fā)射機(jī)在雷雨天氣中發(fā)生損壞的案例進(jìn)行分析，總結(jié)出發(fā)射機(jī)系統(tǒng)雷擊故障主要有內(nèi)源性因素引起的故障和外源性因素引起故障兩種形式。

1.1 內(nèi)源性因素引起的故障

內(nèi)源性因素主要是由于發(fā)射機(jī)內(nèi)部功率元器件的個(gè)體質(zhì)量差異導(dǎo)致的，在雷雨天氣時(shí)，雷擊除了會(huì)直接作用在發(fā)射機(jī)上給發(fā)射機(jī)帶來(lái)破壞外，還會(huì)由于電磁效應(yīng)導(dǎo)致感應(yīng)過(guò)電壓和系統(tǒng)內(nèi)部操作過(guò)電壓現(xiàn)象發(fā)生，并作用于發(fā)射機(jī)內(nèi)部的微處理器和半導(dǎo)體部件，這類間接的雷擊在平時(shí)只會(huì)干擾信號(hào)質(zhì)量，并不會(huì)給發(fā)射機(jī)帶來(lái)破壞。一旦發(fā)射機(jī)內(nèi)部供方功率原件個(gè)體質(zhì)量有差異，導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)因個(gè)別元器件老化引起變化，造成輸出阻抗不匹配。間接的雷電作用將會(huì)直接對(duì)這些老化的部件和發(fā)射機(jī)功放區(qū)域部件帶來(lái)?yè)p傷，給發(fā)射機(jī)帶來(lái)故障。

1.2 外源性因素引起的故障

外源性因素主要是指雷擊直接給發(fā)射機(jī)帶來(lái)的損害，這種原因是由于發(fā)射機(jī)的防雷避雷措施不完善或者雷擊強(qiáng)度超過(guò)防雷避雷設(shè)計(jì)導(dǎo)致的。由于發(fā)射機(jī)多處于高位，因此比較容易受到雷擊的影響，當(dāng)雷電直接作用于發(fā)射機(jī)時(shí)，一旦防雷、避雷措施不能有效將雷電的能量旁引，就會(huì)在發(fā)射機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生極大的電壓和電流，當(dāng)電壓和電流超過(guò)了發(fā)射機(jī)各部件的耐受額度，則會(huì)直接導(dǎo)致發(fā)射機(jī)內(nèi)部部件的燒毀，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)損壞和故障，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

2　發(fā)射機(jī)的雷擊機(jī)制和雷擊種類

雷擊是一種普遍的自然界放電現(xiàn)象，并且不可避免。雷電作為一種能量巨大的云層放電現(xiàn)象，會(huì)對(duì)發(fā)射機(jī)信號(hào)穩(wěn)定性和信號(hào)質(zhì)量帶來(lái)不可估量的影響和破壞。根據(jù)雷擊作用于發(fā)射機(jī)的方式進(jìn)行劃分，其有直接雷擊和感應(yīng)雷擊兩種形式。直接雷擊就是發(fā)生在云層和發(fā)射機(jī)上某一點(diǎn)之間的迅速放電現(xiàn)象。直接雷擊雖然作用時(shí)間很短，但卻攜帶著龐大的能量。會(huì)使發(fā)射機(jī)部件因?yàn)檫^(guò)壓或過(guò)流瞬間燒毀，使發(fā)射機(jī)損壞。感應(yīng)雷擊是指帶電云層由于靜電感應(yīng)作用使地面上某一范圍帶上異種電荷，由于地面某些范圍散流電阻過(guò)大，導(dǎo)致局部出現(xiàn)高電壓，對(duì)電子設(shè)備造成影響。另外由于直接雷擊的放電過(guò)程中，強(qiáng)大的脈沖電流和發(fā)射機(jī)的金屬構(gòu)件發(fā)生電磁感應(yīng)也是感應(yīng)電力發(fā)生原因的一種，這種電磁感應(yīng)會(huì)直接致使金屬構(gòu)件發(fā)生高電壓，從而出現(xiàn)“二次雷”或“感應(yīng)雷”，給發(fā)射機(jī)帶來(lái)破壞。

雷電現(xiàn)象不可避免，其所攜帶的龐大能力會(huì)對(duì)發(fā)射機(jī)或者工作人員帶來(lái)巨大的安全威脅。為了減小雷電帶給我們生產(chǎn)和生活的損失，我們可以通過(guò)一定的防雷、避雷措施降低雷電對(duì)發(fā)射機(jī)的影響。隨著數(shù)字發(fā)射機(jī)和全固態(tài)模擬發(fā)射機(jī)的應(yīng)用，人們對(duì)發(fā)射機(jī)的防雷和避雷措施給予了高度重視，不但會(huì)在發(fā)射塔上加裝避雷針，從而將雷擊的電流導(dǎo)入電阻，還會(huì)在發(fā)射機(jī)的部件連接部位加裝各種防雷避雷設(shè)備，以降低感應(yīng)雷擊或直擊雷對(duì)發(fā)射機(jī)的損害。通過(guò)這些防雷、避雷措施的使用，能夠極大的保證在雷擊作用于發(fā)射塔時(shí)不會(huì)對(duì)發(fā)射機(jī)造成根本性損壞。綜合發(fā)射機(jī)因雷擊造成損壞的案例進(jìn)行分析，由于雷擊造成發(fā)射機(jī)損壞的原因主要有發(fā)射機(jī)的質(zhì)量不好或者防雷、避雷措施不完善。因此在進(jìn)行發(fā)射機(jī)的選購(gòu)和防雷、避雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，進(jìn)行綜合考慮，保證發(fā)射機(jī)在雷雨天氣中的設(shè)備安全。

3　發(fā)射機(jī)防雷避雷機(jī)制和要點(diǎn)

發(fā)射機(jī)作為傳輸信號(hào)的功放裝置，在安裝和使用時(shí)為了提升信號(hào)發(fā)射穩(wěn)定性和質(zhì)量，我們一般都會(huì)進(jìn)行發(fā)射塔的建設(shè)。由于發(fā)射塔比附近建筑要高出很多，因此比較容易遭受雷擊，因此對(duì)發(fā)射機(jī)的防雷、避雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分重要。

3.1 發(fā)射機(jī)避雷機(jī)制

在進(jìn)行發(fā)射機(jī)鐵塔建設(shè)時(shí)，我們就需要將避雷機(jī)制考慮在工程施工當(dāng)中。發(fā)射機(jī)鐵塔的工作機(jī)制主要是利用靜電感應(yīng)原理，將避雷針安裝在高于或突出于發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的鐵塔或發(fā)射機(jī)機(jī)身上，從而通過(guò)發(fā)散型的避雷針結(jié)構(gòu)，使鐵塔周圍的高密度靜電電荷通過(guò)避雷針進(jìn)行感應(yīng)放電。為了將雷擊的電能旁引，我們會(huì)利用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)線將避雷針和地線網(wǎng)相連，使電流能夠作用到大地這個(gè)龐大的“電阻”上。因?yàn)榘l(fā)射機(jī)的防雷等級(jí)較高，因此在對(duì)鐵塔和發(fā)射機(jī)房構(gòu)建防雷系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用接地系統(tǒng)及等電位聯(lián)結(jié)；將防雷接地、工作接地、保護(hù)接地共用一個(gè)綜合接地體的接地系統(tǒng)，在整個(gè)鐵塔和發(fā)射機(jī)房作等電位聯(lián)結(jié)， 構(gòu)成一個(gè)多面體的籠式避雷網(wǎng)。并使整個(gè)鐵塔和機(jī)設(shè)備處于一個(gè)良好的等電位體, 總等電位端子板設(shè)置在變配電室。在此基礎(chǔ)上還使用浪涌防護(hù)器, 防止雷電電流流經(jīng)引下線和接地線裝置時(shí)產(chǎn)生的高電位對(duì)附近金屬物或電氣線路的反擊, 造成設(shè)備的損壞。

3.2 發(fā)射機(jī)的防雷要點(diǎn)

影響防雷、避雷系統(tǒng)的主要因素包括地網(wǎng)的性能、避雷針的形狀、避雷針的結(jié)構(gòu)和分布方式三方面，因此在進(jìn)行發(fā)射機(jī)防雷、避雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)我們就需要綜合這三方面影響防雷系統(tǒng)性能的因素進(jìn)行。在鐵塔建設(shè)階段，我們就應(yīng)該將地網(wǎng)的建設(shè)納入到工程建設(shè)當(dāng)中，并針對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)進(jìn)行合理的地網(wǎng)建設(shè)方法、地網(wǎng)規(guī)模以及材質(zhì)和鋪墊材料進(jìn)行選擇。另外為了提高避雷針吸收雷電的效率，我們還需要對(duì)避雷針的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取避雷針在雷雨天氣能夠有效引雷并將雷電快速消除。在進(jìn)行避雷針的結(jié)構(gòu)和分布方式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要綜合發(fā)射塔的位置與周圍建筑的建筑方位進(jìn)行綜合考量，并結(jié)合著發(fā)射機(jī)的設(shè)備使用情況和發(fā)射機(jī)對(duì)防雷的要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，提高其對(duì)發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)的防護(hù)能力，從而達(dá)到需要的防雷、避雷能力。

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