全固态中波广播发射机的防雷措施

李 璟

（许昌中波转播台 461000）

0 引言

豫地虽属平原地貌，地理位置优越，但逢雷雨季节雷电频繁，台内的发射机仍不免遭到雷击，导致全固态发射机内功放板和调制板上的元件损坏，尤其易击穿功放板上的场效应功率晶体管，不仅加大了技术人员的维修量，增加了维修费用而且严重影响了安全播出工作。近几年因雷击造成的事故时有发生，特别是2008年奥运会转播期间，损失较重，仅一次雷击事故就击穿几十个场效应功率晶体管。因此，分析了解我台发射系统防雷的现状及存在的缺陷与不足，提出改进的方案显得尤为重要。

1 我台的防雷现状

许昌中波转播台位于河南省中部，台站建在市郊，有76 米拉线铁塔3 幅。由于铁塔矗立在空旷的平地上，高度较为突出，雷雨季节天线遭雷击机率较大，雷电的能量大，破坏力强，极易造成过压、过流、过荷损坏。我台在防雷上采用传统的多重防雷措施，主要内容如下：

(1)铁塔天线的底座接有传统的半球状金属放电器装置（球径约为10cm），在雷击瞬间起到第一泄放电荷能量的作用，承担主要放电任务。放电球在常温常湿时的实验公式为1mm/KV，即1 毫米间距耐压1 千伏，根据天线底部的功率和阻抗可算出最大电压，考虑到天气潮湿等原因，间距可加1—2mm。例如我台1098KHz/1521KHz 3KW双频共塔天线，我们实际调整间距约为3mm。

(2)发射机网络匹配出口接一只微亨级的电感线圈L0 接地，电感可以阻止交电流电快速通过，频率越高，线圈阻抗越大，由于电感线圈是粗铜绕制的，而且铜管的长度比较短，电阻分量小，雷电中的部分能量也可通过L0 入地（如图1 所示）。

(3)天线调配室接入一套石墨放电球装置，其具有良好的放电特性且可根据实际工作电压的大小适当调节间隙（调节原则为1mm/KV），利用多层间隙叠层技术连续放电，每层放电间隙相互绝缘，解决了续流向问题而且逐层放电，放电电压随着距离的增加而降低，无形中增大了其自身的通流能力，它具有放电电流大，漏电流小，无续流，无电弧外泄，热稳定性好等优点。将石墨放电球的一端接地，并在接地端铜棒上串接30—40 只磁环，这样在天线收到雷击时，巨大的电流量通过接地引线流入下地，磁环产生反向电动势，起到阻尼放电作用，有效提高了发射机短路射频阻抗，对高频级损害极小，这样，在发射机控制电路保护动作前，就起到了保护作用。（如图1、2 所示）

(4)发射机内部铜质放电球也起到很好的防雷作用。

(5)我台以塔体为圆心，1/2 波长为半径，由120 根铜丝铺设成放射状地网，不仅为射频信号提供回路，使电流向各个方向均压泄放，为雷电提供通畅的入地点。

2 我台防雷整改措施

2.1 由于接地电阻越小，雷击电压越小，分流越好，为进一步减小对地电阻并把雷电能量引入地底深处，我台在机房附近10m 深的地井里埋设了约3mm 厚、2m2 的铜板接地体，由宽约200mm、厚0.5mm的铜带引出，加炭和工业盐制成的长效降阻剂按比例回填于地井中，以减小接地地阻。

2.2 2010年我台借对配电柜进行更新之机，加装了电源防雷设备。采取了在总配电室主配电盘、配电柜上安装避雷器和在电源线上安装电源避雷器的方法，限制瞬态过电压对设备的危害，降低雷电对供电设备的损害，有效增强了对电源系统的保护。

2.3 2011年10月，河南省无线电台管理中心给省内14个中波台拨发了一批中波馈线避雷器（1KW、3KW）。以我台发射机输出端安装的中波馈线避雷器（3KW 防雷模块）为例，经近三年的试用考验，我台发射机设备安全完好，未击穿过一个场效应功率晶体管，可靠性高。该模块采用一体化设计，采用阻隔技术及多极防电模块，符合IEEE 国际标准，安装方便且免维护。(如图3 所示）

2.3.1 防雷模块技术要求

a、工作频率：531KHz～1650KHz

b、回波损耗：≤－28dB

c、插入损耗：≤0.1dB

d、输入输出阻抗：50Ω

e、射频功率：1KW、3KW

f、残余能量：＜200mJ、@3KA 8/20us

2.3.2 安装注意事项

a、防雷模块安装在发射机及馈线之间，应注意有方向性。

b、安装前，先用万用表电阻档测馈线内、外导体开路直流电阻，应小于1Ω；用电压等级2500V 的兆欧表测量馈线绝缘度，馈线绝缘电阻应不低于200MΩ，达不到要求应进行充气和防潮处理。对馈线和各接头进行密封（插头和插座）检查。

c、保证发射机及馈线地线的接地良好，接地电阻小于1Ω。

d、安装时，防止杂物从电缆的端口处掉入电缆内，以免带来故障隐患。保证馈线与防雷模块，防雷模块与发射机相互连接牢固，各连接法兰盘的螺栓连接牢固，没有损坏，接头与接头间没有缝隙，接触良好。安装完毕后，进行新的密封和缠绕，做好防漏和防浸水措施。

e、密封处理：I.先用自溶胶带和PVC 胶带组成的密封胶带，在电缆接头及接地处先缠上自溶胶带，再缠上PVC 胶带，24 小时后自溶胶带完全粘合在一起，可起到良好的密封作用；II.采用热缩加填充胶加热融胶，利用其受热收缩的特性进行密封。

f、进水处理：将电缆两端连接口打开流出水，擦干后用吹风机或空压机把潮气吹干，重新对连接电缆头密封和测量绝缘电阻。

3 我台防雷技术采取的改进措施

3.1 近年来受农田、工业生产、基础设施建设等因素的影响，我台地网遭到了不同程度的破坏，地网的电阻值不能将电流很好的导出，因此，要及时对地网进行维护、修补和改造，如增加不等深综合地网等。另外，由于地网属隐蔽工程，埋于地下不易检查，故应对地网腐蚀问题进行研究，有利于系统的安全运行。

3.2 在馈线上方架设避雷线，沿途每根立杆均做接地，起到转接防雷击作用。为确保安全，在避雷线终端杆前一杆，增装一组氧化锌避雷器。

3.3 设置避雷拉线也可以有效抑制电雷，从塔顶向三个方向安装钢绞线，角度约为45°左右，如伞形加顶，底部通过4—5mH 的电感线圈接地。

3.4 机房信号线路（卫星天线、网络）安装信号避雷器，增强内部防护，在极短的时间内，将被保护线路接入等电位系统中，并迅速对大地释放因雷击引起的高压脉冲能量，降低各接口间的电位差，以保护对应线路的信号。

3.5 除了积极采取防雷技术外，我们还要重视防雷设施的维护工作。在雨雪天气来临之前，要特别注意检查避雷设施，定期清理放电球，经常检查石墨放电球，每次雨雪天气过后，都要仔细检查，如发现放电球有打火的痕迹，要及早用砂纸打平和清洁，保持良好的工作状态。

4 结束语

雷电是一种自然现象，突然的雷击可能会造成广播设备的损坏和停播，其出现是不可预测的，尽管我们采取了多种防雷措施，但是由于发射机自身防雷能力脆弱，加上防雷技术的复杂性，决定了防雷技术仍是需要我们技术人员不断进行学习和研究的重要课题，我相信，只要我们不断地采取先进的防雷技术，总结防雷经验，在不久的将来必能稳妥地解决防雷问题，为中波广播事业防雷技术做出应有的贡献。

[1] 张丕灶等.全固态中波发送系统调整与维修[M].厦门大学出版社.2007

[2] GB 50057-1994.建筑物防雷设计规范[S].

[3] GY 5062-1998.电视和调频广播发射（转播）台（站）设计规范[S].