浅谈中波台的防雷系统

张晓轩

1 雷电的危害

1.1 直击雷

雷电流产生高压效应会造成数万伏的电压，某些时候甚至高达数十万伏，瞬间释放如此巨大的高电压会对电气设备造成巨大的冲击，其所产生的危害会导致电路短路问题，进而影响到机器的正常运行，对于中波发射台内的发射铁塔会造成严重损坏，这种情况下的调配室天调网络也会受到影响。

1.2 感应雷

雷电产生的电流电磁感应具体表现在雷击点周围，此时会产生一个非常大的交变电磁场，其后雷击范围内的金属产生高压放电，电流压力是导致电器局部过热的主要原因，部分设备的耐压耐热性能不强，首当其冲遭到损坏。感应雷形成还会对附近的导体和用电设备造成电脉冲危害，如中波台的电源部分、传输线路、发射机功放模块均会遭到破坏。

1.3 雷电波

雷电波的袭击主要在于其对于建筑物的反作用，此外，防雷装置上的高电压也会作用于建筑物，进而导致配电装置或电气线路断路，中波台的天馈线遭到破坏后会直接引发电路停电。

2 防雷系统的构成及基本要求

1）雷电接收装置：该装置主要指的是接受雷电的金属杆，常见的有避雷针、避雷带（网）以及架空地线等。中波发射台通常会建造发射塔，其不仅承担的发射天线的角色，同时也是雷电接收装置，能够在雷电天气时吸引接收雷电。2）引下线：该导体的作用在于将雷电流从接闪器传导至接地装置，中波台需要在发射塔底安装放电球。其中，引下线的选择要结合实际的雷电情况而定，目的在于为雷电流的顺利传输提供可靠路径。3）接地线：属于一种金属导体，具有不载流特性，主要用于零线连接、电气设备、接地体以及杆塔的接地端子的连接。4）接地体：也被称作是接地极，与大地直接接触，需要埋入土中，忽而被称为接地体。通常分为两种，一种是垂直接地体，另一种是水平接地体，工作人员应当根据雷电流的大小来选择合适的接地体，以此来保证雷电的正常输送。5）接地装置：接地线和接地体的总称。6）接地网：该装置具有泄流和均压作用，由垂直和水平接地体共同组成，呈网状均匀分布在中波发射台的发射塔周围，地网线的高度与铁塔相同。

3 中波广播发射系统的防雷措施

3.1 内部防雷系统分析

实践证明，避雷针只对直击雷其作用，而对于直击雷所产生的感应雷却没有效用。那么应当如何防止感应雷电损坏中波台设施呢？现阶段我们通常会制定内部避雷系统，具体指的是将避雷器安装在发射机机房的铜管、电缆线、网络线、天馈线以及金属设备上，同时安装接地设备和过压保护器。就目前的情况来看，发射机机房多以钢筋混凝土和大物件金属材料建成，机房表面的栏杆和窗户与内部的钢筋连接在一起，因此我们应当在机房内部构成相应的防雷击安全区域，进而形成一个等电位空间，确保建筑物内的电位均衡，同时安装电位均衡器，并通过连接母线的方式使接地电阻维持在1Ω 以下。

3.2 中波发射台的防雷措施改进

中波台防雷系统的完善是一项系统工程，馈线、发射塔、发射机、天调网络都是防雷工作中不可忽视的缓解，加强防雷措施的目的在于降低雷电损害，保证广播的安全播出，笔者认为具体可以从以下几方面着手：

3.2.1 发射机的防雷措施

其一，发射机控制系统中通常带有一套平衡封锁或驻波比封锁装置，一旦天线设备遭到雷击，该装置便会切断发射机高压，以此来保护发射机末级设备。其二，确保每部发射机的铜排母线都与接地线连接在一起，具体采用Mm 型等电位连接形式，详见图1。

图1 Mm型等电位连接

3.2.2 馈线的防雷措施

中波台的馈线长达数百米，且架空在野外，及其容易遭受雷电袭击。具体可以采取以下三种防雷措施：其一是增设防雷接地线，指的是在每根馈线杆上敷设一条φ4mm 铜线，并将其与地网焊接在一起，同时夹牢铜线的另一端与馈管架，使其高出馈杆顶端，高出部分以10cm 为最佳。其二，安装馈线防雷器，除了馈线的发射机输出端，调配室的输入端也要安装该装置，用于泄放和阻隔前段遗留电压。其三是安装磁环，具体安装在馈线的头尾两端，目的是形成等电位。

3.2.3 天调网络防雷措施

现阶段存在的措施包括：

1）合理选用二阶带通滤波器匹配网络，用于阻隔和陷波各类杂波串扰。2）将一组石墨放电球安装在天线输入端，并在接地线上套30 至40 只阻尼磁环，磁环具有良好的阻尼放电作用，其能够在发射塔遭到雷击后，产生反向的感应电动势，实现阻隔放电。与此同时，发射机输出的高频能量便不会出现短路问题，这样便完成了发射机控制系统保护动作之前的保护工作。3）在天线输入端并联接入一只电感线圈，使其接触大地，用以泄放雷电产生的低频能量。4）采用隔直流电容器，防止馈线影响，同时阻隔雷电产生的低频能量。5）选用电感耦合的方式来处理天调网络与馈线间的雷击问题。6）将马口铁铺盖于天调室四壁和屋顶处，并用铜焊将其与地板下面的地网紧紧焊牢，具有良好的屏蔽作用，既可以有效地防止雷击电磁脉冲的干扰，还能够降低能量损耗，从而为发射机的稳定运行提供安全环境。

3.2.4 发射塔的防雷措施

发射塔是最容易受到雷电威胁的区域，具体可采用两点防雷措施：其一是安装一对半圆形金属放电球，将其置于发射塔底座，放电球的直径为10cm，确保两个半球的距离合理，不仅能够起到泄放雷电流的目的，也可以保障广播的正常播出。其二是增建发射塔，均为双频共塔，并将他们的地网并在一起，该项举措有助于降低接地电阻，提升整体泄流效果。

3.2.5 电源系统的防雷措施

电源的防雷保护是防雷系统的重中之重，一方面，市电电源变压器的高压、低压两端都要设有防雷装置。并在高压进线端的三相电压进线部位安装I 级试验浪涌保护器，同时将II 级试验浪涌保护器安装在供电电源输入部位。但有一点需要注意，当II 级试验浪涌保护器的指示灯显示为红色时，说明该装置已被雷电击穿，需要工作人员及时更换。另一方面，自主发电的发电机供电在进入发射机房时，需要全部埋地敷设电缆线。将发电机体保护接地采取的铜线与旁边预留的接地扁钢有效连接在一起，产生接地反应，可以避免雷击时发电机与设备之间产生的电位差，避免漏电问题。

3.2.6 其他措施

中波台选地特殊，发射铁塔周围存在民房或农田，地网会因此收到不同程度的影响，一旦地网的电阻值发生变化，便无法顺利导出电流，因此工作人员必须定期修补发射塔周边的地网，并对机房地网加以改造，增设不等深综合地网，以此来改进等电位联结，进一步增强地网的防雷效果。

4 结语

综上所述，雷电是大自然中的常见天气现象，具有不可预测性，突然的雷击所带来的危害较大，对于中波台设备来说，更是会造成一系列的不良影响。在今后的日常工作中，我们要认真检查设备情况，结合实际完善防雷系统，确保维护措施落到实处，将雷电损害降至最低，促进中波广播事业的健康发展。