【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(jī)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(jī) 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(jī)房，導(dǎo)致天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機(jī)及機(jī)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(hù)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(jī)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(dāng)雷云同地面突出物體之間的電場強(qiáng)度達(dá)到空氣的擊穿強(qiáng)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(jī)械振動和高溫高熱的方式使地面突出物體遭受嚴(yán)重破壞，當(dāng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致金屬導(dǎo)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(qiáng)大感應(yīng)電磁場，通過電磁感應(yīng)效應(yīng)使附近的金屬導(dǎo)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(jìn)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(yán)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(hù)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(jìn)行防雷改造，并降低中波天線底部和發(fā)射機(jī)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(dǎo)致中波天線瞬時短路引起發(fā)射機(jī)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(dāng)?shù)乩纂姀?qiáng)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行理論計算和經(jīng)驗分析，精準(zhǔn)計算放電球的間距，并將其科學(xué)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(hù)納入日常巡視規(guī)定動作，當(dāng)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(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，可以使其防雷效果達(dá)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(jī)的高頻短路阻抗，泄放電流，緩沖雷電，對發(fā)射機(jī)起到很好的保護(hù)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(dǎo)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(jìn)而通過饋線引入發(fā)射機(jī)，造成天調(diào)網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射機(jī)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(jī)。

　　2.3饋線的防雷

　　在發(fā)射機(jī)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(jī)輸出端和饋線之間增加射頻防雷器，主要是針對發(fā)射機(jī)所采取的防雷保護(hù)，用于防止雷電電流通過饋線損壞發(fā)射機(jī)，射頻防雷器距離發(fā)射機(jī)越近，保護(hù)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(jī)之間增加信號防雷器，將通信線路中的雷電電流預(yù)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(jī)，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(jī)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(hù)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(jī)房電子通信設(shè)備造成損壞。