全固态中波发射机的防雷措施

■高文学

本文叙述了雷电对广电设备的危害性，阐明了具体应用全固态发射机采取的防雷措施的方案，可靠地保障了全固态机的安全运行。

雷电是一种携带巨大能量的自然现象。云层形成过程中，在大气电场以及温差起电效应等作用下，正负电荷在云层不同部位积聚。当达到一定程度，云与云、云与地之间发生放电，产生雷电现象。人类不但不能利用雷电的能量，还经常遭到雷电的危害。

一、雷电的种类与危害

雷电主要有直击雷、感应雷和雷电波三种。直击雷是带电雷云与大地之间放电造成的。当带电雷云很低，周围又没有异性电荷的云层时，就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷，当电位差大到一定程度时，发生击穿空气向地面或建筑物直接放电，形成直击雷。直击雷放电电流可高达数十万安培，放电过程极为短暂，约为50~100毫秒。感应雷是指当雷云接近放电物体时，由于静电感应和电磁感应，雷电流向物体由先导放电发展到主导放电，引起金属体上产生极高电压而放电的过程。一是电网感应雷；二是传输电缆感应雷。电网感应雷的特征是通过电网对所连接的广播电视设备等造成损坏，这种损坏主要集中在电源部分。而传输电缆感应雷的特征是通过传输电缆对与之相连的元器件（如高频头、卫星接收机等）造成损害。一般来说，电缆感应雷的雷电压比电网感应雷的雷电压低，所造成的损害概率也相对低一些。雷电波是指输电架空线路遭雷击或发生感应雷时而产生的沿各个方向迅速传播的高电位冲击波。其传播速度在150米每秒左右，它与感应雷所产生的压降相同，危害相似，不同的是雷电侵入波各个方向都传播，无规律。对广电的播出环节极易造成干扰，形成干扰源。严重时将对电源终端系统造成损坏。

二、全固态中波发射机的避雷方法和措施

（一）接入泄放线圈

首先，考虑到雷电的主要成分是直流，因此，在天线输入端并接一只微亨级电感线圈下地（约60微亨～100微亨），线圈对雷电流构成了良好的下地通路，可起到直接泄放巨大的雷电流作用。

（二）加装石墨放电器

在天馈调配室内，从天线输入端加装一组石墨放电球，在其接地引线上套上30～40只磁环。当天线遇雷击，石墨放电球放电，石墨本身具有一定的阻尼放电作用。如果发射机处于正常运行期间天线遭遇雷击，放电球放电时，巨大的电流量通过接地引线流进大地，穿越接地引线上的磁环产生方向电动势，就起到阻尼放电作用，以至于对发射机的高频能量不会完全短路。这样，在发射机控制电路保护动作前，就已起到保护作用。石墨放电球间距的调整计算如下：

对于10KW发射机天线，其输入端并接入微亨级线圈后，输入阻抗为：ZB=411.93+j311.74Ω；我们通过计算可得，IB≈4.93A；U B≈2545V；UBmax≈7200V；室内放电球放电间距取1mm/kV；则距离为：

考虑各种因素，取1.1～1.3安全系数，所以我们实际调整该石墨放电球间距为9mm。

（三）应用相移网络

高频通路中的网络、传输线都会产生相移。当天线遭雷击放电球短路时，发射机负载阻抗聚变，这就容易造成发射机输出端过压，损坏功放管。所以安装一组相移网络，当放电球短路时，通过相移网络，使得发射机负载阻抗的变化，仍然在允许承受范围之内，充分保障了发射机的安全。

（四）接入隔离电容器

在天线引入调配网络前，串入一只大容量电容器（1000pF～2200pF），它对高频输出通路无妨碍，但对雷电直流可起到良好的隔离作用。

（五）选好天馈匹配网络

天馈匹配网络可有多种选择，一般首选二阶带通滤波器匹配网络，对各种杂波串扰起到良好的陷波、阻隔作用。

（六）电源系统的防范

电力架空明线，不管是直击雷还是感应雷，都会在输电线上产生高压冲浪，危及安全播出。为了避免这种危害，首选在机房高压进线处，安装一套阀式避雷器，这样可对冲浪高电压（电流）对地泄放。此外，在电源进线系统低压配电盘处，安装一套真空放电装置，Zno压敏电阻避雷器，也可对电源架空线遇雷击起到可靠的保护作用。

（七）接地系统改造

延安台高64m中波发射塔，其周围预先铺设好地网，它是由120根ф4铜线组成。120根铜线始端用铜皮相焊接，塔基的防雷放电球其下地端就接于此。但是，这种接地法，对于全固态发射机来说，其接地电阻并不理想，因此，又在塔基专门做一个地井，深4米左右，面积2平方米，埋上长2米、宽1米、厚6毫米的紫铜皮，接上放电球接地引线，并与120根地网相连接，这样对雷电流起到可靠的入地通路。

总之，避雷防雷是应用好全固态中波发射机的关键环节之一。多年来，延安台经过认真研究分析，采取了一整套实际可行的防雷方案，充分保障了发送设备很好的应用。