中波发射台防雷措施的探析

邓美亮

防雷是广播电视发送工作者的一个大课题，突然的雷击可能会造成广播电视设备的损坏和停播。在中波转播台工作，高耸入云的发射天线最易引雷，直击雷、感应雷、及地电位上升引起高电压会沿天馈线、电源线、信号源及地线系统等进入设备，若对雷击防护不力往往就会造成广播发射设备的损坏。当修复受损设备所花费的人力和财力以及由此带来的停播，都是我们不愿意看到的。因此，对中波发射台该如何做到有效防雷，进行以下的探析。

雷电的产生

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引起电效应等作用下，正负电荷在云层不同部位积聚，当达到一定能量，云与云、云与地之间会发生放电，因为带电云团有数千上万伏的电压，在中和时，可以产生数千安培的电流，雷击时它所产生的感应电压可由 公式计算，式中Vmax为感应电压最大值（千伏），Imax为雷电对地放电电流最大值（千安），H为导线对地平均高度（米），S为线路至雷击点的水平距离（米）。在雷电产生的过程中还会产生感应雷，感应雷也称间接雷击或二次雷击。雷电在放电时，在附近导体中产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花，使金属导线回路产生较强的感应电流。一般发射台外面的引入线路最容易引入雷电的感应电压，造成广播电视的设备损坏，下面将探讨中波转播台各系统的防雷措施。

接地的防雷措施

接地是防雷装置最重要的组成部分之一，接地体的结构及接地体接地电阻的优劣，直接影响到防雷效果的好坏。广播发送接地技术是工程界探讨多年的问题，在工程实践中，经常遇到的有防雷接地、电源接地、屏蔽接地、防静电接地、保护接地和信号接地等；按功能可分为保护接地、工作接地二大类。在70年代分为三地，防雷、电源、信号地。长期以来，接地系统的接法存在严重的分岐，主要分成两种学派：一种是主张共用接地；另一种是主张独立接地。因此，防雷接地五花八门，设备受雷击损坏不断的增加，经过长时间的实践和总结，很多雷害原因与独立接地有关联，而且长期的实践中证明，采用共用接地可以很好地消除雷害。由于采用共用接地为发送设备及人身安全提供了可靠的保证，共用接地技术受到人们的高度重视，并得到逐步推广及广泛的应用。所以，规范良好的接地是广播电视设备安全运行的可靠保证，同时应定期的对接地线进行检查、测量接地电阻，确保接地良好。

电源的防雷措施

为了避免雷电造成的损失，保证发射设备安全播出，我们应该在电源部分做好以下的措施：

1、供电线路上的防雷

从隔离变压器到机房之间最好采用地下电缆供电。对于架空供电线路应注意下列几点：（1）电力线应装在屏蔽槽内，中线不要接地（即零线与接地不能合一），三线间距离应尽量小，即使雷击时，相间电位差也较低，从而在变压器次级感应电压就更小。屏蔽槽应有效接在共用地线上，地阻应小于3Ω。（2）电力线起始端都要安装避雷器，各线杆最好都加装避雷针和放电阀。（3）避雷器要根据电源电压选合适的规格，并且在每个避雷器上并一个适当间隙的放电阀。

2、高压变压器至机房电源的防雷

（1）加大高压线路上层避雷线与电力线的距离，使雷击时电力线上感应电压低。（2）在高压变压器的高压端和低压端都必须装有可靠的防雷设备。在高压端的三相电上应分别装上高压避雷器，在雷电较强烈的地区还应加装3只高频线卷，增强避雷效果。（3）在低压配电盘输入端上安装1套ZGB系列的1级三相电源避雷器。将从高压变压器中漏过的残余感应雷进一步泄放。（4）由于我们的发射机价值高，设备复杂，还要按时保证工作，一旦出了故障维修困难，影响重大，所以必须在每一部发射机的电源输入口处再安装1个2级三相电源避雷器，以确保发射机的安全。

天线的防雷措施

天线可以将传输线送来的导行波的能量转换成向空间传播的电磁波的能量，也可以接收空间电磁波的能量转换成导行波能量经传输线送到接收机。由于天线架设在地面空间易受雷击，所以要特别注意发射天线与接收天线的防雷。

1、发射天线的防雷

发射塔一旦遭受雷击建筑物各部位钢筋的电位仍然是不够均衡的，特别是纵向电位梯度较大，由于电磁感应和静电感应产生的高电位对一些电气设备仍然可能产生反击过电压，这样天线场地的地阻越小越好，最好小于1Ω，这样不但可提高中波的辐射效率，而且当雷电袭击时电流也能较快的在大地上流散开，以免使直击雷的大电流流向机房，破坏发射设备。因此，在铁塔底部的底座绝缘子上要并接避雷器。一端接铁塔，另一端通地，避雷器要用黄铜做成球状放电器，打雷时可以使雷电流通过间隙放电而入地，球状的间隙距离为4—80mm。要根据发射功率大小和当地雷电强度而定。这样可以起到较好的防雷效果。

2、接收天线的防雷

中波发射台的信号源大多数是用卫星接收或调频接收。随着广播电视的发展，用光纤传输信号源也已经很普遍。

在用卫星和调频接收信号时我们一定要注意防雷，尤其是安装在雷雨较多地区的接收点，为了防止雷击造成设备损坏，应建立较完整的避雷系统。一般情况下，多采用单支避雷针保护方式。单支避雷针的保护范围如图1所示。

图中h为避雷针高度，虚线框位部分是保护高度，r x是离地高度为 hx时的保护半径，它由下式确定：

hx ≥1/2h时，rx=h－hx

hx＜1/2h时，rx= 1.5h－2hx

当h超过30m时，由上式求得的r x还需乘一系数p=5.5/。p总是小于1，这说明随着离地高度的增加，避雷针的保护范围与高度的比例在不断减小。

连接避雷针的接地线应独立走线，这样可以防止对信号的干扰，同时可以保证有较小的接地电阻。一般避雷系统接地电阻应小于4Ω。如果在天线场周围较高的建筑物或发射铁塔上架设避雷针，同样可以收到较好的避雷效果。

信号源的传输馈线除了要远离避雷针的接收线外，还应远离电源传输线，以免感应到其它杂波信号而降低音频质量。

天调网络的防雷措施

在天调网络中我们可以采用石墨放电球、微亨级的电感、隔直流电容等这几种防雷措施：（1）石墨放电球，其间隙是可调的，它具有良好的放电特性，其放电电压的变化随着面积的增加而降低，起到雷击天线瞬间泄放电荷能量的作用；（2）微亨级的电感是指在天线下并联一只微亨级的电感，主要作用是为天调网络提供一个对地静电放电通路；（3）隔直流电容一般选择在1000—2000PF，在中波频率上它不会产生过大的压降，但是它的伏安量要选得大一些，因为它可以防止雷电的能量通过天调网络进入发射机。当发射机输出功率越大时，它选用的伏安量也应该越大。

机房的防雷措施

通常由于发射天线过高会有引雷的作用。一方面会造成雷电直击或侧击建筑物的可能性增加；另一方面是由于雷击造成电磁感应产生的电动势，或静电感应产生的高电位超过了被害物体本身所能承受的绝缘强度。同时雷电侵入波进入电源线路导致用电设备损坏，为了防止对建筑物可能遭受雷害的损坏，应采取如下的防雷措施：

（1）建筑物内应尽量做到电位均衡，各楼层应设置等电位连接母线，母线应用不小于20mm2铜板连接，要将电线管、水管、线槽、风管形成等电位的连接系统，接地电阻最好能做到1Ω以下。

（2）建筑物上面的金属门窗，金属栏杆以及建筑物表面其它金属物体均应与建筑结构的钢筋连接，形成一个等电位的空间，特别是值班机房，对四周围墙体应敷设铜网，减少电磁波辐射，防止侧击雷和滚雷的袭击，确保人身和设备的安全。

结束语

要作好防雷工作必须要增强防雷意识，把防雷保护作为一项重要的系统工程来做。吸取前人的防雷工作经验，制定科学的、切实可行的防雷方案。才能确保人身和机器设备的安全，确保广播电视的安全播出。