【摘要】中波廣播發(fā)射設備是保障廣播信號正常傳輸?shù)闹匾O施，但長期運行過程中常出現(xiàn)故障，如發(fā)射機輸出功率異常、推動信號不穩(wěn)和不能正常開機等，嚴重影響廣播信號的質(zhì)量與穩(wěn)定性。本文分析了這些故障的主要原因，如預置設置錯誤、MOSFET管失效和市電波動，并介紹了相應的故障診斷方法。同時，提出了設備維護、實時監(jiān)控、防雷系統(tǒng)和接地系統(tǒng)等安全保障措施，以提高中波廣播發(fā)射設備的運行可靠性與安全性。

【關鍵詞】中波廣播發(fā)射設備；故障診斷；安全保障

中圖分類號：TN92" " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.23.011

中波廣播發(fā)射設備是保障廣播信號正常傳輸?shù)闹匾O施，其運行的穩(wěn)定性與安全性對廣播的正常播出至關重要。然而，隨著設備長期運行，故障發(fā)生頻率的增加，影響了廣播信號的質(zhì)量和傳輸穩(wěn)定性。因此，深入研究中波廣播發(fā)射設備的故障診斷及安全保障技術顯得尤為重要。本文從常見故障類型、故障診斷方法及安全保障措施等方面展開了詳細探討，以期為相關技術人員提供有價值的參考。

1. 中波廣播發(fā)射設備的常見故障及診斷方法

1.1 常見故障分析

1.1.1 發(fā)射機輸出功率異常

中波廣播發(fā)射設備的輸出功率異常通常表現(xiàn)為輸出功率偏離預置值或完全無輸出功率。這類故障可能導致廣播信號覆蓋范圍減小或中斷，直接影響廣播質(zhì)量。在發(fā)射機操作過程中，如果未能及時設置功率或由于誤操作導致輸出功率設置為0 kW，則發(fā)射機將無法產(chǎn)生有效信號。假設預置功率為P_set，實際功率為P_actual，當P_actual=0時，即表示設備未輸出功率，需重新設定預置值。理想情況下，實際功率應滿足P_actual=P_set±δP（其中δP為允許的功率波動范圍），否則視為功率異常[1]。

需要注意的是，不同類型的中波廣播發(fā)射機其功率標識、開關和電壓標準有所不同。如高功率發(fā)射機（如50 kW或100 kW級發(fā)射機）與低功率發(fā)射機（如10 kW級發(fā)射機）的功率輸出和電壓標準有顯著差異。以某100 kW級中波發(fā)射機為例，其額定功率輸出為100 kW，開關標識為PWR1，當該開關處于“OFF”狀態(tài)時，發(fā)射機將無法產(chǎn)生輸出功率。同時，該類設備的功率控制板可能使用S1開關控制功放模塊，若S1開關誤置于PA-OFF位置，功放模塊將被關閉，從而使發(fā)射機無法正常輸出功率。此外，控制信號電壓的差異也會因發(fā)射機類型不同而有所變化。如對于一些型號的發(fā)射機，Vcontrol=0V表明功放關閉，而Vcontrol﹥0V則功放應正常工作。

1.1.2 推動信號不穩(wěn)故障

推動信號不穩(wěn)會導致發(fā)射機輸出功率波動，影響廣播信號的穩(wěn)定性。主要原因包括以下幾點。

①MOSFET管失效：發(fā)射機的功放模塊通常使用MOSFET管進行推動信號放大。若MOSFET的G-S極之間短路，負載增大，導致推動信號異常，功放輸出功率不穩(wěn)。MOSFET的功率損耗Ploss可以通過以下公式計算：

其中ID為MOSFET的漏極電流，RDS（on）為導通電阻。如果MOSFET失效或其導通電阻增大，會導致推挽信號失真，從而引發(fā)功率波動。

②市電電壓變化：市電電壓波動會直接影響發(fā)射機的供電穩(wěn)定性，進而導致推動信號不穩(wěn)。例如，當市電電壓VAC波動超過設備設定的允許范圍Vmin≤VAC≤Vmax時，功放模塊的工作電壓會隨之波動，進而影響推動信號的穩(wěn)定性。穩(wěn)定的推動信號通常要求輸入電壓Vinput保持在恒定值。如：

發(fā)射機的具體型號和類型會影響其對電壓波動的敏感度，某些發(fā)射機在市電電壓波動范圍內(nèi)能夠保持穩(wěn)定輸出，而另一些型號可能更為敏感，尤其是功率較小的設備，波動超過δV時，推動信號便會出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。

1.1.3 不能正常開機

中波廣播發(fā)射設備不能正常開機，常表現(xiàn)為合低壓電源正常但按下開機按鈕后無反應，或電源合閘后立即報警，甚至在啟動后短時間內(nèi)重新關機。這類故障一般與設備的安全保護機制和硬件故障有關，主要有以下幾種原因。

①一類故障：這類故障主要包括門互鎖故障、外部互鎖故障、風故障等。例如，門互鎖開關未閉合會觸發(fā)安全保護，發(fā)射機不能啟動?？梢酝ㄟ^門互鎖電路的電阻測量來診斷，若互鎖開關阻值為無窮大，則判定為開路故障。

②二類故障：二類故障包括射頻過推動故障、射頻欠推動故障和電源過流故障等。不同型號的發(fā)射機在射頻功率和電流保護方面的設定值不同。例如，某型號的發(fā)射機射頻功率上限設定為120 kW，電流保護值設定為200 A，一旦電流Icurrent超過設定值Imax，設備自動斷電保護[2]。

1.2 故障診斷方法

在對中波廣播發(fā)射設備進行故障排查時，采用系統(tǒng)化的方法可以迅速識別問題并予以解決。分析監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對電流、電壓、發(fā)射功率和溫度等關鍵參數(shù)進行實時監(jiān)控，并將這些參數(shù)的實際值與預設的標準值相比較，以判斷設備是否存在異常情況。當發(fā)射功率超出預定標準的5%以上時，系統(tǒng)將觸發(fā)警報機制，指示可能出現(xiàn)的故障狀況。

對于發(fā)射機出現(xiàn)的無法啟動故障，采用邏輯分析方法對其進行層次化診斷，優(yōu)先考慮門鎖及外部互鎖等潛在問題。若互鎖電路正常運作，則進一步檢查功率放大器模塊、控制板、A/D轉換板等電路元件的狀態(tài)。對于功率輸出出現(xiàn)的異常狀況，可通過逐級排查功率放大模塊中的MOSFET管及射頻驅動模塊，通過測量電流和電壓來判定具體的故障位置。技術人員借助監(jiān)控記錄和歷史故障日志，對設備運行過程中的趨勢變化進行分析，旨在識別并預防重復性故障。

3. 中波廣播發(fā)射設備的安全保障措施

3.1 設備維護保養(yǎng)

中波廣播發(fā)射設備的持續(xù)穩(wěn)定運行，依賴于周密的維護與細致的保養(yǎng)措施。在設備運行過程中，灰塵與雜質(zhì)的累積可能會導致散熱效率降低、電氣連接問題，甚至有可能觸發(fā)短路故障。定期清理設備并除去塵埃，是確保設備正常運作的基本維護策略。一般每隔六個月，要對發(fā)射設備進行全面清潔，并對散熱系統(tǒng)、控制電路進行細致檢查，以此確保設備內(nèi)部環(huán)境的整潔性。對于冷卻風扇和散熱片，檢查是必要的，以確保良好的通風性能得到維持[3]。

對于易損部件，進行周期性的檢驗和替換是極其重要的。在長期高負荷的運行條件下，發(fā)射設備的功放模塊、MOSFET管、繼電器等部件，容易遭受老化和損壞的問題。對關鍵電路的電流、電壓及溫度進行監(jiān)測，有助于評估元器件的工作狀況。當MOSFET管的漏電流IDSS增加時，這可能表明該元件存在失效的潛在威脅。為了確保設備的持續(xù)穩(wěn)定運行，定期檢修和更換關鍵部件至關重要。特別是當溫度升高到超出設定極限時，必須立即停止運行并進行必要的維護操作。保養(yǎng)計劃如表1所示。

3.2 實時監(jiān)控技術

實時監(jiān)控技術被廣泛應用于提升中波廣播發(fā)射設備的穩(wěn)定性和安全性。例如，發(fā)射功率、電流、電壓、溫度等關鍵參數(shù)，可以通過遠程控制平臺，由實時監(jiān)控系統(tǒng)進行實時采集和分析。這些參數(shù)通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)送至遠程監(jiān)控中心，監(jiān)控人員可以根據(jù)設備的運行狀態(tài)進行及時調(diào)整，預防潛在故障。監(jiān)控系統(tǒng)中負責數(shù)據(jù)搜集的單元一般連接有傳感器及模數(shù)轉換裝置，借此監(jiān)控各類設備的工作狀況，例如電流和電壓的檢測借助電流互感器與電壓傳感器完成，而溫度的檢測則可用熱電偶或溫度傳感器實現(xiàn)。監(jiān)控信息經(jīng)過模擬到數(shù)字的轉換后，依循如Modbus或TCP/IP等特定的通信協(xié)議，被上傳至高級計算機系統(tǒng)進行加工與保存。

監(jiān)控系統(tǒng)利用趨勢分析與故障預測算法，以提升設備故障檢測的精準度。若發(fā)射功率在連續(xù)數(shù)小時內(nèi)的波當超出預設閾值（即超出設定值的±5%），系統(tǒng)會自動激活預警信號機制。技術人員可利用具備回溯功能的監(jiān)控系統(tǒng)，對歷史數(shù)據(jù)進行追溯性分析，以便精確鎖定故障發(fā)生的具體時刻及其成因。參數(shù)設置如表2所示。

3.3 防雷系統(tǒng)構建

為了確保中波廣播發(fā)射設備，尤其是發(fā)射塔不受雷電侵害，必須構建一個有效的防雷系統(tǒng)，這對于維護設備完好和信號傳輸?shù)某掷m(xù)可靠性極為關鍵。雷電打擊不僅會對實體設備引致重大損害，而且可能引致廣播信號傳輸?shù)闹袛?。設計過程中必須構建具有多級防護的防雷系統(tǒng)，旨在雷電侵襲時能夠有效地疏導雷電電流，從而保障設備的安全。在電源線路的傳輸過程中，安裝防雷器是關鍵措施之一，其關鍵作用在于，當雷電帶來的強烈電流形成時，能迅速引導多余的電壓流向地面，以此避免設備遭受電壓過高的損害。例如石墨這類材質(zhì)，因其優(yōu)越的高耐熱性和高導電性，常被選用為防雷器的制造材料，以保障其在極端環(huán)境下的功能有效性。一般而言，防雷器的運作電壓設定在220 V，然而，其所能承受的電壓峰值卻需超越2000 V，這樣才能確保在遭遇劇烈的雷電打擊時，能有效地把過電壓安全導向地下。在傳輸線路中，為了更有效地保護設備，可以安裝一種電球裝置，這種電球具備高耐熱性和電容效應，能夠在雷電瞬間產(chǎn)生的過電壓對設備造成沖擊時，發(fā)揮降低沖擊的作用[4]。

安裝于發(fā)射塔天線底部的放電裝備，主要功能是迅速將雷擊引發(fā)的電荷轉移至地下，防止高壓電荷在設備表面積累，從而避免二次損害的發(fā)生。為了確保放電裝置的有效性，引流電阻應設計為小于10 Ω，以實現(xiàn)雷電產(chǎn)生的電荷快速釋放。為了加強防雷成效，放電裝置在設計和選材時必須嚴格遵循國家的電氣安全規(guī)范。避雷器在高壓發(fā)射塔區(qū)域安裝，是防雷機制中不可或缺的一環(huán)，其作用是將雷電的電流有效引導至地下，從而保護設施不受直擊雷的損害。為發(fā)射塔設置避雷器時，其安裝位置應確保高于塔頂，并通過接地線與廣闊的接地網(wǎng)絡相結合，借此構筑起一套全面的雷電防護體系。在雷電防護設計中，接地線與接地系統(tǒng)的布局需精心規(guī)劃，以確保接地電阻小于5 Ω，以便有效地將雷電流引入地下，從而保護建筑免受雷擊損害。

3.4 接地系統(tǒng)和天饋線系統(tǒng)

作為中波廣播發(fā)射設備安全保護的關鍵基礎設施，接地系統(tǒng)的作用在于確保發(fā)射塔及相關設備能夠將雷電擊或設備產(chǎn)生的多余電流有效地導向地下，防止電流聚集導致設備損壞。針對設備，構建有效接地系統(tǒng)，大幅減少由雷擊或過電流引起的潛在損害風險。在構建接地系統(tǒng)時，必須嚴格依照技術規(guī)范和準則進行設計。依據(jù)IEEE所制定的規(guī)范，接地電阻應控制在5 Ω以下，這樣在遭遇雷擊或電流異常增大的狀況下，能夠有效地將電流引至地下，保障電子設備的完好無損。構建接地系統(tǒng)時，常用寬銅帶等高導電性材料來減少接地電阻。銅因其卓越的導電性能和抗腐蝕性，能夠在長期埋設后保證接地系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[5]。

接地系統(tǒng)的設計還需要考慮增加接地系統(tǒng)的接觸面積，以進一步降低接地電阻，減少環(huán)路故障的發(fā)生概率。在某些特殊情況下，如土壤電阻率較高的地區(qū)，可能需要使用導電材料或化學手段改進土壤電阻率，從而確保接地系統(tǒng)的有效性。除了接地系統(tǒng)，天饋線系統(tǒng)的優(yōu)化對信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性也至關重要。天饋線是將發(fā)射機與天線相連的核心傳輸介質(zhì)，其傳輸性能的好壞直接影響廣播信號的質(zhì)量。為了保證信號的穩(wěn)定性，必須降低天饋線的損耗系數(shù)Lloss，以提高信號傳輸效率。常見的優(yōu)化方法包括選擇低損耗的電纜材料、避免線纜過長、保持良好的接觸電阻等。

4. 結束語

中波廣播發(fā)射設備在長期使用中可能面臨多種故障威脅，如輸出功率異常、推動信號不穩(wěn)、不能正常開機等。通過系統(tǒng)性的故障診斷和針對性的安全保障措施，可以有效提升設備的運行效率和穩(wěn)定性。特別是通過定期維護、實時監(jiān)控、防雷和接地系統(tǒng)的優(yōu)化，能夠大幅降低設備故障率，確保廣播信號的安全穩(wěn)定傳輸。這對于中波廣播行業(yè)的長遠發(fā)展具有重要意義。

參考文獻：

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[5]李曄炫.中波廣播發(fā)射機常見故障與維護[J].科技創(chuàng)新與應用，2024，14（19）：147-150.

作者簡介：李琪（1996—），男，陜西延川人，助理工程師，研究方向：中波廣播。