中波发射机的防雷与接地保护探究

程钰婷

（河南省三门峡中波转播台，河南 三门峡 472000）

0 引 言

现阶段，中波发射机已经取代电子管发射机在广播电台领域得到了广泛应用。随着发射机传输效率、容量、质量等方面的持续增高，人们对发射机防雷击抗电涌能力提出了更高的要求。为了避免发射机在运行阶段受雷击影响频繁出现故障问题，需要采取科学对策提升发射机防雷接地保护效果，在促进发射机安全运行的同时，为中波发射机功能、性能的最大化发挥提供保障。

1 雷击对中波发射机造成危害分析

分析中波发射机在运行期间受到雷击的危害影响，具体表现为以下几点。

1.1 直击雷

雷云对发射机装置、设备直接放电并造成损坏，主要特点是可在极短时间内需产生几万甚至几十万安培的电流，其电压可在几毫秒内上升至数百万伏特。若发射机在运行阶段遭受直击雷，极易因机械效应与热效应而遭受严重损害[1]。通常情况下，直击雷以发射、接收天线为途径侵入发射机系统装置。

1.2 感应雷

发射机装置、设备与雷云接近时，在电磁感应、静电感应的作用下由先导放电转变为主导放电，导致发射机电压在运行期间瞬间升高。通常情况下，发射机各模块组成中的电源部分受感应雷的影响最大。

1.3 雷电波

在感应雷形成的前提下，发射台架空线路内形成高电位冲击波，冲击波会在线路内朝着各个方向迅速传播，其无规律传播速度可达到约150 m/s。干扰源的生成导致广播播出受到影响，无法保持稳定运行状态[2]。

为避免上述雷击危害对发射机功能与性能发挥造成影响，需要加大对发射机防雷接地保护的力度。

2 中波发射机防雷与接地保护措施

2.1 台站防雷接地保护

2.1.1 铁塔直击雷防护

直击雷的形成极易对电力线稳定运行造成影响，同时系统因火花放电现象易产生短路问题。雷电会以电力线为载体入侵至设备机房，继而增大用电设备、电源等受到损害的概率。基于此，需结合对台站所在区域特点的分析，根据发射机运行需求来科学制定直击雷防护方案。在实际防雷接地保护处理中，可以将直击雷保护装置安设于发射台顶部位置，以确保通信设备、机房等均处于直击雷防护范围内[3]。此外，需结合防护需求，以天线调配系统、中波发射塔为载体进行放电球间隙的合理设置，通过并联的形式对中波发射机电感进行接地处理。以各直流电容为载体进行天线调配与发射天线系统的并入处理，根据具体情况对铜轴电缆屏蔽层进行接地处理。

2.1.2 发射机与馈线接地

发射机系统能否始终处于可靠、稳定的运行状态受接地处理的直接影响。在实际接地处理中，可将等电位连接排设置于一楼机房，等电位连接端子箱紫铜排按要求与等电位连接网进行连接处理，利用螺栓来加强等电位连接排的固定处理效果。在穿墙处理时，可采用铜钢转接头来提升端子箱的穿墙效果，同时依托于室外地网与等电位端的连接来加强防护。具体布局情况如图1所示。

图1 等电位汇流排

结合现场情况将等电位接地汇流排设置于一楼机房屋顶桥架上，采用紫铜排来提升等电位接地汇流排的设置效果，以等电位为基准进行机房安全保护、防雷接地、工作接地等的连接[4]。为避免机房受到雷击影响，需在汇流排设置时考虑采用橡胶垫层，以确保桥架与汇流排之间充分绝缘隔离。

2.1.3 调配室接地

为避免中波发射机运行受到雷击的影响，需结合机房实际情况进行等电位接地箱的合理设置。接地箱与室外高频接地的连接可视情况采用紫铜带，采用铜焊接工艺来保证连接效果[5]。高频接地铜箔的敷设以接地箱为基准，结合对橡胶垫绝缘的应用，途经一楼顶部桥架来完成接地箱发射机下方敷设工作，以高频接地形式来提升发射机防雷效果。此外，经桥架设置紫铜排，以发射机下方为终点检查其敷设质量，通过工作与保护接地的设置来提升发射机防雷能力。为避免紫铜排与接地铜箔出现相互干扰的问题，相关人员需要视情况利用橡胶垫对二者进行绝缘隔离处理。对于中波天馈线的接地设置，可以结合机房情况合理选定紫铜板的安设位置，并根据技术标准进行高频接地铜板与紫铜板的规范连接。

2.1.4 发电机房接地

结合发电机房防雷需求，以独立的形式进行接地处理。在合理确定接地埋设位置的前提下，对于垂直接地的设置主要是将镀铜钢管埋设于接地深井内，以0.5 m埋深为基准进行水平接地处理[6]。为确保接地深井不受雷击影响，需采用灌浆工艺，将煅烧石油焦炭类降阻剂灌注在接地深井内部。以发电机房地沟为载体，利用镀锌扁钢将接地深井接入至机房内部，通过独立设置接地来提升发电机房的运行安全性。

2.1.5 中波铁塔地网敷设

将地网规范敷设于中波发射塔周围，地网组成需结合现场情况与防雷要求的分析，长度视现场地形进行调整，导线埋深需控制在0.5 m左右，以天线底部为基准将地网的夹角控制在3°左右，并以放射状态为参照进行地网的均匀铺设。在地网敷设过程中，以铁塔位置为基准，在间隔40 m左右的位置进行等电位连接设置，连接材料以3 mm铜线为主。敷设作业期间以铜焊粉为主要材料，采用气焊工艺来提升地网敷设质量。以紫铜带圈为载体进行铜丝导线的汇集，将紫铜带埋深控制在0.5 m左右。利用铜带连接发射地网与高频接地引出线，并进行机房接地汇流线、馈线屏蔽层、天线调配网络接地回流线的连接处理，通过合理控制屏蔽网络电阻来降低杂散辐射造成的影响，同时高频损耗情况通过对地网的合理设置也可以得到有效控制[7]。

2.2 天调网络防雷保护

2.2.1 微亨级电感泄放电圈L0应用

雷击作用下直流电会对发射机的可靠、安全运行造成影响，对此可借助微亨级电感线圈的应用来实现直流电流的有效释放，确保直流电经电圈接入地下[8]。依据对电感泄放电圈结构的分析，以串接的形式进行天线与微亨级电感线圈的连接，通过对传统静电泄放线圈的取代为天线提供更为安全、稳定的直流电释放通路。合理应用电感泄放电圈，其具备电阻分量较小、圈数与感抗小等优势，可以保证输入端出现低频能量或直流电时能够以微亨级电感线圈为媒介接入地下，避免天线构件受到雷击的严重损害。

2.2.2 移相网络安装

发射机铁塔基部极易在雷击作用下出现负载短路的现象，而且功放管易受到铁塔基部异常的影响出现动作故障，对此可通过安装移相网络将输入、输出端信息始终维持在同步状态。移相网络安装主要是由匹配网络、吸收网络、阻塞网络以及预调网络等构成天调网络[9]。对于阻塞网络而言，需要以线逆状态进行天线设置。为避免在运行期间发射机受到波形动态变化的影响产生不同程度的制约，通过阻塞网络设置来提升双频电路保护效果，充分利用并联谐振电路来降低电波干扰造成的影响。此外，匹配网络设置可进一步提升输出馈线电阻与发射机对接的精准性。以匹配网络为基准对滤波合理校正，避免信息干扰对发射机的稳定运行造成影响。预调网络设置主要是将电感增设于电线低端，并以并联的形式与天线阻抗进行连接，通过对抗优化来提升中波发射机防御性能。基于对预调网络、阻塞网络、匹配网络以及吸收网络的合理设置，降低雷电作用下电波干扰对中波发射机造成的影响。移相网络的应用能够有效抑制发射机受到雷击放电影响出现负载短路现象，确保其电流、电压符合各元件安全运行需求，避免雷电雷击对固态功放造成严重影响[10]。

2.2.3 石墨放电球应用

为了进一步提升发射机的整体防雷性能，可以在安装金属放电球的前提下将锯齿型石墨放电球放置于调配室，并依据塔底电压的分析来确定间隙。锯齿型石墨放电球以圆柱形态存在，其放电特性较为显著，且在面积增加的同时放电电压呈现出持续下降态势。通过对放电球的合理设置和对天线基座放电电压的控制来降低频率放大器中半导体器件受到的影响，有助于控制保护动作出现前输出功率对发射机造成的影响。在发射机处于正常运行状态时，放电球无作用体现。若受到雷击影响导致发射机出现短路，则能在保护动作触发前通过短路阻抗的提升来降低雷击对发射机造成的影响[11]。

2.2.4 隔直电容器安装

若发射机天线遭受雷击，则会对天馈线的稳定运行及其功能发挥造成一定程度的影响。为了进一步提升天馈线运行稳定性，需借助相应的保护装置来降低直流与低频区段动作受到的影响[12]。基于此，根据具体情况进行隔直电容器的合理安设。运行期间若发射机受到雷击影响，其馈线与发射机可依托隔离电容器来实现对雷电能量的隔绝。为保证隔离电容器发挥出应有的作用，需在确定电容容量的前提下结合发射机防雷需求对电容器耐压值、伏安量合理选择。在调配网络与天线连接前，将大容量隔离电容器进行串联设置，在保证高频输出通路不受影响的情况下发挥出雷电直流隔离的功能，避免发射机与天馈线受到雷电影响。

3 结 论

防雷接地保护的合理设置一方面可以保证中波发射机始终处于安全、稳定的运行状态，另一方面则能避免发射机受到雷击影响而出现严重损坏。为了进一步提升中波发射机的防雷、抗干扰性能，需结合中波发射机运行特点、结构组成等方面的分析，构建完善的发射机防雷与接地保护系统，从而为广播电视业务的稳定开展提供安全支撑。