摘 要:雷電是影響中波廣播發(fā)射臺安全優(yōu)質(zhì)播出工作的主要因素之一。本文要介紹了中波廣播發(fā)射臺如何有效地抵御雷電的措施。

自然界中的雷電具有很強的破壞性，主要有直擊雷、雷電感應、雷電波侵入和地電壓反擊四種形式，其中對弱電設備破壞能力最強的是感應雷和電壓反擊。當天空的雷雨產(chǎn)生雷擊時，其將攜帶高負荷雷電脈沖、電壓及電流，以電磁波形式無規(guī)則釋放，從而導致雷區(qū)域1～5km范圍內(nèi)（視雷電波強度而定）所有帶金屬的導線（如高空架設天線、有線電視電纜、通信電纜、供電系統(tǒng)電纜等），在瞬間內(nèi)感應到相應強度的脈沖電壓及電流，這些電流沿著電器設備上的各種電源電線或信號電纜進入電器設備內(nèi)部，在雷擊電壓超過電器設備額定抗電壓的瞬間擊壞內(nèi)部器件；主要原因是由于連接在電器上所有電線電纜所帶的電壓高低不等，高電壓就會往低壓沖去，形成電流，從而將電器設備局部擊壞，造成整個設備系統(tǒng)癱瘓，嚴重時甚至把整機擊毀，甚至觸及到人身安全。

對于中波臺來說，因為中波發(fā)射需要較高天線，并且要求四周空曠不能有高大建筑，所以中波天線很容易受到雷擊。如果不能才不有效的防雷保護措施，雷電從天線就很容易進入發(fā)射機給發(fā)射設備造成損害，無法保證正常播出。最近幾年很多中波臺都將電子管發(fā)射機更新為數(shù)字固態(tài)發(fā)射機，數(shù)字機穩(wěn)定、播出效果好，但防雷擊能力遠遠小于電子管發(fā)射機，所以更加需要重視雷擊保護問題。以貴州省廣播電影電視局501臺為例，位于地處云貴高原的貴陽市郊區(qū)，海拔約為1050m。根據(jù)貴陽市以往統(tǒng)計，年雷暴日平均達到50天，最多的年份可達到80天，加上我臺屬于中波發(fā)射臺，目前有兩座發(fā)射鐵塔，高度分別為108m 和138m，在周圍幾公里范圍內(nèi)屬于絕對高度比較高的物體，雷雨天容易被擊中，從而容易導致發(fā)射機故障，所以防雷問題非常嚴峻和急需解決。

針對中波臺的具體情況，以中波發(fā)射系統(tǒng)為防雷核心，將防雷系統(tǒng)大概的劃為鐵塔調(diào)配網(wǎng)絡、機房、傳輸饋線、音頻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、接地等幾個部分。

1　天線調(diào)配網(wǎng)絡的防雷

發(fā)射機自帶的防雷主要針對發(fā)射機駐波比保護、天饋線駐波比保護、過流過壓保護等。這些保護只能有限地阻止雷電的破壞，而天饋線系統(tǒng)的防雷是防雷的第一關，從理論上和實際經(jīng)驗可以看出全固態(tài)發(fā)射機自身的防雷能力很弱，如果天饋線系統(tǒng)不能及時泄放掉雷電，將會嚴重損壞發(fā)射機[4]。

1.1 放電球

將兩個半圓形金屬放電球置于鐵塔的底部，一只連接地，一只連接鐵塔。調(diào)節(jié)兩球之間的距離需要根據(jù)發(fā)射機100％調(diào)幅工作時候，用1mm/1kV 計算在此處產(chǎn)生的最高的電壓來調(diào)節(jié)。沒有雷擊時候放電球不工作，當有雷電擊中鐵塔后，在瞬間高壓的作用下放電球被導通或者飽和導通，雷電通過放電球被引入地下，完成雷電保護作用。根據(jù)個人經(jīng)驗，由于放電球放置室外，長期風吹日曬，維護中要保持放電球的表面清潔，金屬放電球在被雷擊放電后金屬表面會變得凹凸不平很粗糙，必須用砂紙進行表面打磨，首先使用粗砂紙把放電球球面磨平，然后使用300目以上的細砂紙將放電球表面打磨光滑。接地端和放電球之間使用200×0.5mm 的寬銅皮來進行連接，再使用銅焊大面積將接點進行焊接，必須保證接點電阻小于4Ω，接近1Ω以下更好，這樣才能是雷擊時候?qū)Φ胤烹姇惩ā?/p>

1.2 微亨級接地電感

低頻和直流是雷電能量的主要集中部分，較早的天調(diào)網(wǎng)絡主要采用毫亨級的接地電感，同時電感線徑很細，產(chǎn)生很不理想的放電效果，目前的天調(diào)網(wǎng)絡采用微亨級接地電感 L1，以及后面的L2，由于需要的電感量比較小，從而可以用較粗的銅管繞制電感，十分利于將雷電的低頻和直流部分入地，更好的完成雷電的泄放。L1 和 L2 在選用時盡量采用線徑直徑較粗的電感，這樣防雷效果會更好。我單位目前的天調(diào)網(wǎng)絡中L2 和L1是使用直徑為10mm的電感線圈，這樣更有利于雷電的泄放。

1.3 隔直流電容器裝置C0

當天線遭受雷擊時，通過饋管還有一部分能量會進入發(fā)射機，使用一隔直流電容器C0在調(diào)配網(wǎng)絡和天線之間，電容容量為1000～3000PF，并且要求電容的耐壓值越高越好，電容能很好的隔斷直流通交流的特性，從而很好的將雷電中的低頻和直流部分阻隔掉，在安裝中可以采取多只串聯(lián)加并聯(lián)來滿足要求。維護中，要判斷瓷片電容好壞，可以使用鐵棍輕輕敲擊電容邊，如果發(fā)出清脆的回聲就是正常，如果有雜音就是被損害，如果能有兆歐表和電容筆測試就能更加客觀。

1.4 石墨放電柱

在天調(diào)室內(nèi)放有一對圓柱形的石墨放電柱，采用金屬放電球的方法對石墨放電柱之間的距離進行調(diào)節(jié)，石墨柱下的接地端連接銅桿上一般會穿40～50只的磁環(huán)，達到增加放電時的短路阻抗，使得雷電對發(fā)射機的影響減小。由于柱狀的石墨柱，有相對面積大在兩柱之間，從而使得放電中有更多的雷電電流通過達到很好的放電效果。維護中，當石墨柱放電后，要分別轉(zhuǎn)動調(diào)整兩柱相對的位置，不要讓已放過電的位置相對，經(jīng)多次放電后，已無完好位置時，應及時進行打磨或者加以更換石墨柱；此外，還要注意檢查磁環(huán)有沒有裂開的，如有損壞應立即更換。

2　機房綜合防雷

接地系統(tǒng)總體設計要點，首先必須把發(fā)射機零線和變壓器零線用專線連接在一起，保證變壓器的外殼有很好的接地。然后使用多股銅線或者銅帶將發(fā)射機外殼和室外的高頻地井相連，對發(fā)射機進行高頻接地，最好采取一口高頻接地井對應一臺發(fā)射機。對每個高頻接地井要使用電阻對地測試儀進行測試，必須要求接地電阻小于4Ω。安全保護地線也要求必須通過發(fā)射機機殼接入地井。

2.1 地網(wǎng)鋪設

2.1.1 建設機房室內(nèi)地網(wǎng)

圍繞機房室內(nèi)用40×40mm熱鍍鋅扁鋼做一個環(huán)形接地網(wǎng)。然后分兩個方向和新建室外地網(wǎng)和天線地連接。每部發(fā)射機的高頻接地采用專用接地引線，從高頻末極機箱槽路附近地線端引至接地極；機房饋管接口處外皮及機房地線出口處，必須用銅帶和高頻接地引線相接。

2.1.2 建設機房室外地網(wǎng)

地網(wǎng)建設中，根據(jù)我臺實際情況采用傳統(tǒng)與新技術、新產(chǎn)品相結合的原則。在機房大樓四周開挖地溝，將其延伸到機房大樓后面土壤較好的地方，埋設環(huán)形水平接地體（50×50mm熱鍍扁鋼）、離子接地體、垂直接地體（50×50× 5mm熱鍍鋅角鋼）。水平接地體掩埋深度不得小于0.8m以達到泄放雷電流的標準。所有扁鋼均用高山專用降阻劑包裹再回填土壤。

2.1.3 采取如下措施能很好減小接地電阻

采取用工業(yè)用鹽、木炭、鐵砂填入地井里面，這些都是具有很好的導電率吃的物體，最后采用導電率也很好的土壤將井填滿，可以很好減小接地電阻。接地體可以選用寬銅板或者粗銅棒，接地引線使用銅板、銅絞線，接頭處必須采取焊接，使得接觸點面積增大。

2.2 高頻接地

在中波發(fā)射臺為了減少發(fā)射機之間的互相干擾，必須設置高頻接地，每部發(fā)射機的高頻接地應采用專用接地引線，從高頻末端機箱槽路附近地線端引至接地極。高頻接地極采用1500×600×5mm紫銅板垂直入地，其頂部距離地表面不低于800mm，接地極四周用土質(zhì)處理改善接地效果。

2.3 電源多級防雷器的設置

對于全固態(tài)發(fā)射機（采用脆弱的場效應功放管），采用單個或單級防雷保護措施無法滿足設備安全要求，故需要設置多級防雷保護措施。在10kV高壓線路輸入、高壓配電室、低壓配電室輸入端、低壓配電室輸出端裝上對應避雷器，經(jīng)各級逐級限壓，沿電力線路侵入的雷電暫態(tài)過電壓波逐步被限制到一個很低的電壓水平，從而獲得了對播出設備的可靠保護。

從安全播出的角度來看，在中波發(fā)射臺必須采取綜合防雷措施才能較好有效的減小雷電的破壞，從而減少雷電破壞保障發(fā)射機正常工作，保證發(fā)送設備的正常工作，以實現(xiàn)安全優(yōu)質(zhì)播出。