郁琨　劉鵬昭

【摘要】? ? ?中波天線作為發(fā)射臺周邊唯一高聳建筑物，雷雨天氣極易遭受雷擊，造成天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機損壞而影響安全播出。本文介紹了多種防雷措施和接地系統(tǒng)改造方法，保障雷雨天氣下中波發(fā)射臺設(shè)備、設(shè)施的安全穩(wěn)定運行。

【關(guān)鍵詞】? ? 中波天線? ? 發(fā)射機? ? 防雷措施

引言：

中波發(fā)射臺一般位于地勢平坦開闊的城市郊區(qū)，由于附近高層建筑較少，中波天線作為周邊唯一高聳建筑物，夏季雷雨天氣極易遭受雷擊，雷電電流可能通過天線、饋線、供電線路、通信線纜等多種途徑引入發(fā)射機房，導致天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機及機房電子設(shè)備遭雷擊損壞造成長時間停播。為確保雷雨天氣下的安全播出，減少停播率，必須做好中波發(fā)射臺的防雷保護工作。

一、雷電的危害

雷電是危及人身生命安全和設(shè)備穩(wěn)定運行的一種云層自然放電現(xiàn)象，每年由于雷電原因直接或間接引起的人員傷亡、設(shè)備設(shè)施損毀事件不計其數(shù)。從雷電造成的危害情況來分，主要分為直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波等三種情況，其破壞方式包括熱效應(yīng)、機械力和電磁力。

1.1直擊雷

直擊雷是云層與地面突出物體之間直接放電形成的，當雷云同地面突出物體之間的電場強度達到空氣的擊穿強度時，地面突出物體就成為雷電的泄放通道，它們之間發(fā)生的自然放電現(xiàn)象被稱為直擊雷。其特點是在瞬間（通常只有幾微秒到幾百微妙）可以產(chǎn)生非常大的能量，并通過機械振動和高溫高熱的方式使地面突出物體遭受嚴重破壞，當雷電流通過各類電器設(shè)備的時候，就會破壞電器設(shè)備的絕緣、引起火花、造成電器設(shè)備燃燒或者爆炸等，從而造成電器設(shè)備的徹底損毀。

1.2感應(yīng)雷

靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)等兩種現(xiàn)象均會導致感應(yīng)雷的形成。靜電感應(yīng)是指帶電雷云在接近地面的時候，地面金屬導體會因為靜電感應(yīng)而產(chǎn)生大量的異性電荷，等到雷云放電結(jié)束后，金屬導體所束縛的異性電荷被釋放成為自由電荷，會形成很高的感應(yīng)電壓，導致金屬導體放電引起電器設(shè)備損壞。電磁感應(yīng)是指在發(fā)生雷擊的時候，雷電流會在附近空間中形成不斷變化的強大感應(yīng)電磁場，通過電磁感應(yīng)效應(yīng)使附近的金屬導體和電器設(shè)備上產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流，從而損壞電器設(shè)備內(nèi)部的各類電子元件。

1.3雷電波

雷電波是指直擊雷或感應(yīng)雷的雷電流通過輸電線路、通信電纜等架空金屬線路進行迅速傳播的雷電沖擊波，雷電波沿著輸電線路、通信電纜侵入與其連接的各種通信電子設(shè)備，并造成嚴重破壞。

二、防雷措施

目前，由于電子通信技術(shù)的高速發(fā)展，各類廣播電視設(shè)備大量采用集成電路，設(shè)備精密度高、抗雷擊性能差，給發(fā)射臺的防雷保護工作帶來困難，也對防雷措施提出了更高的要求。為解決雷電對安全播出的影響，需對中波發(fā)射臺天饋線系統(tǒng)、衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)進行防雷改造，并降低中波天線底部和發(fā)射機房接地系統(tǒng)的接地電阻。

2.1天線的防雷

中波天線是底部絕緣天線，其對雷電的泄放能力是所有天線中最差的，雷電能量的組成主要包括低頻分量和直流分量，其中雷電的低頻分量主要靠天線底部金屬放電球完成雷電泄放，放電球間距太小會導致中波天線瞬時短路引起發(fā)射機故障，放電球間距太大又降低中波天線的避雷能力。因此，在調(diào)整天線塔底放電球間距時，要根據(jù)發(fā)射功率、天線底部輸入阻抗、調(diào)配網(wǎng)絡(luò)匹配結(jié)果、當?shù)乩纂姀姸鹊葦?shù)據(jù)進行理論計算和經(jīng)驗分析，精準計算放電球的間距，并將其科學合理的調(diào)整至最佳狀態(tài)，這樣放電球才能具備良好有效的防雷效果。檢修人員要把對放電球的日常檢修維護納入日常巡視規(guī)定動作，當發(fā)現(xiàn)放電球表面有附著物、出現(xiàn)打火或者銹蝕痕跡時要及時處理，用砂紙打磨放電球表面，使其始終保持清潔干凈和平整光滑。天線底部放電裝置如圖1所示。

2.2天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷

1.石墨放電裝置

除了安裝于中波天線基部原有的金屬放電球以外，在天線與天調(diào)網(wǎng)絡(luò)之間還要并聯(lián)一對圓柱形的石墨放電球，他們之間的間距同樣也可以調(diào)整。石墨放電球具備很好的放電特性，通過對石墨放電球的間距進行科學合理的調(diào)整，可以使其防雷效果達到最佳，同時在連接石墨放電球的接地銅棒上嵌套了幾十個小磁環(huán)，目的是在中波天線遭遇雷擊的時候，可以通過提高發(fā)射機的高頻短路阻抗，泄放電流，緩沖雷電，對發(fā)射機起到很好的保護作用，如圖2所示。

2.豪亨級泄放線圈

雷電能量的構(gòu)成主要包括低頻和直流分量，在中波天線和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)之間并聯(lián)一個豪亨級靜電泄放線圈入地，可以給天調(diào)網(wǎng)絡(luò)提供一個對地導通的雷電直流分量泄放通道，盡量選用線徑較粗的銅管來制作泄放線圈，這樣才能使雷電能量更有效地泄放入地。

3.隔直流電容

在天線和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)之間串聯(lián)一個隔直電容，電容的容量一般在一千pF到三千pF之間。利用電容隔直流、通交流的特性，防止雷電能量的直流分量侵入天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，進而通過饋線引入發(fā)射機，造成天調(diào)網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射機損壞。因此盡量選用伏安特性好，耐壓值高的電容，才能更有效防止雷電能量侵入天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機。

2.3饋線的防雷

在發(fā)射機房和天調(diào)室兩端對固定饋線的鋼絞線做好接地處理，發(fā)射機輸出端和饋線之間增加射頻防雷器，主要是針對發(fā)射機所采取的防雷保護，用于防止雷電電流通過饋線損壞發(fā)射機，射頻防雷器距離發(fā)射機越近，保護效果越好。

2.4衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)的防雷

在衛(wèi)星接收天線和衛(wèi)星接收機之間增加信號防雷器，將通信線路中的雷電電流預先泄放或吸收掉，從而避免雷電電流通過通信線路損壞衛(wèi)星接收機，確保衛(wèi)星信號源的安全穩(wěn)定傳輸。

2.5供配電系統(tǒng)的防雷

在信號源、自動播控、發(fā)射機等各系統(tǒng)設(shè)備前端的低壓配電柜空開輸出端增加電源浪涌保護器，其作用是將供電線路中的雷電能量提前泄放入地，避免雷電電流通過供電回路對機房電子通信設(shè)備造成損壞。

三、接地系統(tǒng)改造

大地是一個非常大的電容器，可以吸收無限的電能，將重要的建筑物、設(shè)備、線路利用金屬物與大地的基準接地體進行連接，可以將導體上存在的雷電電流、靜電等泄放入地，從而保證這些設(shè)施、設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。接地是目前應(yīng)用最為廣泛的防雷保護方法，若接地不良將會造成防雷效果下降，電子通信系統(tǒng)出現(xiàn)干擾等問題。隨著電子設(shè)備的大規(guī)模使用，對接地系統(tǒng)的設(shè)計要求也越來越高。

接地不是簡單的將地線連接到大地上，而是在一定深度的土壤層中設(shè)置導電性很高的裝置，該裝置需要滿足接地環(huán)境的要求，金屬棒、金屬帶、金屬板或接地井等傳統(tǒng)的接地系統(tǒng)只是利用金屬導體的導電性將電流泄放入地，其接地電阻往往受到導體腐蝕、土壤濕度、電解質(zhì)含量等多種綜合因素影響，因此很難保證接地電阻值的穩(wěn)定。離子接地極是純銅配合熱熔焊接技術(shù)制造的導電體，其導電和抗腐蝕能力比傳統(tǒng)接地體有很大提高，并且離子接地極內(nèi)部含有離子緩釋劑，離子緩釋劑能夠不斷吸收土壤水分產(chǎn)生電解液，提高周圍土壤的導電能力。

中波天線與發(fā)射機房的接地電阻應(yīng)當小于1歐姆，可根據(jù)發(fā)射臺的實際情況在中波天線底部和機房外周圍均勻交錯布置離子接地極和鍍銅鋼接地極兩種垂直接地體。離子接地極的埋設(shè)采用先打孔，然后在孔內(nèi)灌入降阻劑和離子緩釋劑，再置入離子接地極的方式，鍍銅鋼接地極可直接用錘打入地下，然后使用鍍銅扁鋼將所有離子接地極和鍍銅鋼接地極焊接在一起，焊接完成后檢查每個連接點是否合格，最后回填降阻劑、原土并夯實。

四、結(jié)束語

文章分析了雷電對廣播電視設(shè)施、設(shè)備造成的危害，針對中波發(fā)射臺如何做好防雷保護工作，提出了多種防雷措施和接地系統(tǒng)改造方案，為保障雷雨天氣下發(fā)射臺設(shè)備、設(shè)施的安全穩(wěn)定運行提供了參考意見。由于防雷保護是一項綜合性很強的工作，在今后的實踐工作中需要我們不斷探索與改進防雷技術(shù)。

參? 考? 文? 獻

[1]陳曉衛(wèi)，全固態(tài)中波廣播發(fā)射機使用與維護[M]，中國廣播電視出版社，2002.09，111-113。

[2]中、短波廣播發(fā)射臺設(shè)計規(guī)范GY/T5034-2015[S]，中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院，2015.11，3-13。

[3]劉洋，廣播電視高山臺站通信線路防雷措施的探索[J]，廣播電視信息，2021.03，104-106。