中波天饋線匹配網(wǎng)絡(luò)雷電侵襲的應(yīng)對措施

　　摘要：中波天線的桅桿是發(fā)射臺附近最高的建筑之一，因而遭受雷電侵襲的概率比較高，特別是在雷電高發(fā)區(qū)，雷電侵襲的后果都比較嚴重。雷電侵襲往往會造成天饋線系統(tǒng)、發(fā)射機、電力系統(tǒng)、弱電設(shè)備的損壞，繼而造成較長時間的停播事故。本文重點對天饋線系統(tǒng)雷電侵襲的形成原因和相關(guān)部位的防護措施進行論述，希望能為同行提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：中波天線；雷電侵襲；雷電防護措施

　　一、雷電侵襲的形成原因

　　雷電的侵擾有直擊雷、雷電波、雷電感應(yīng)幾種形式，中波發(fā)射臺的天線、饋線等要么是垂直距離高，要么是水平距離遠，這就不可避免的會遭受雷電的侵襲，尤其是天線，遭遇直擊雷的幾率最大。一般的雷電波和感應(yīng)雷會沿著饋線、電纜線、信號線到達機房，損壞弱電設(shè)備，而一旦遭遇直擊雷，強大的雷電能量會沿著天線到匹配網(wǎng)絡(luò)，再順著饋線到達發(fā)射機，所經(jīng)之處，都有可能遭到嚴重破壞，在中波臺從事技術(shù)工作的同行都應(yīng)該知道，一旦天饋線上遭遇雷擊，匹配網(wǎng)絡(luò)電容粉碎性炸裂，電感扭曲變形，饋線擊穿漏電，發(fā)射機燒壞功放板的事故都有可能發(fā)生。無論哪種損害發(fā)生，都會造成較大的經(jīng)濟損失和較長時間的停播事故。

　　二、天饋線系統(tǒng)防雷措施

　　天饋線系統(tǒng)防雷的主要部位有：地井地網(wǎng)，匹配網(wǎng)絡(luò)、饋線。

　　（一）地井地網(wǎng)部分的防雷措施

　　按照廣播電視規(guī)范要求，鋪設(shè)標準的地網(wǎng)，條件允許的話，盡量增加地井的數(shù)量。地井地網(wǎng)既具減少接地電阻的作用，同時也具有一定的防雷作用。當天線遭到雷擊時，雷電電流高達幾百千安，假如雷電電流為3kA，地網(wǎng)地井接地電阻為2Ω的話，那么塔基瞬間地電位被抬高6kV以上，如果地網(wǎng)電阻為1Ω的話，那么塔基瞬間地電位只被抬高3kV以上，如此來看，接地電阻的微小變化，就會產(chǎn)生較大的電位差，這樣的話，通過匹配網(wǎng)絡(luò)和饋線到達發(fā)射機的損害電壓就會減小很多。對發(fā)射機的損壞也就大大減小。所以鋪設(shè)符合標準的地網(wǎng)，增加地井的數(shù)量，就會減少沖擊接地電阻（全固態(tài)發(fā)射機地網(wǎng)接電阻必須小于1Ω，才能符合防雷要求），才能有效的泄放雷電感應(yīng)電荷，減少對天饋線匹配網(wǎng)絡(luò)及發(fā)射機的沖擊破壞。

　　在條件允許的情況下，地網(wǎng)的直徑越大越好，地網(wǎng)采用不低于3mm的銅絲，按照每30一根（總共120根）進行鋪設(shè)。地井深度不應(yīng)低于3m，整個天饋線場區(qū)內(nèi)地井數(shù)不低于8個，地網(wǎng)四周各一個，天線下端三個，匹配網(wǎng)絡(luò)一個。地井底端埋設(shè)較粗的銅棒，上引線要使用厚0.2mm、寬5cm以上的銅皮，銅棒和上引線使用氧焊焊接牢靠，填埋之前，要在地井內(nèi)均勻撒上木炭、食鹽等降阻劑，接地銅棒深埋到2m深以下，如果能接到地下水效果最好。地井到天線的接地線引線盡量走近路。

　　需要注意的是，無論是地井、地網(wǎng)或是匹配網(wǎng)絡(luò)，接地引線一定要使用較寬較厚的銅皮。中波發(fā)射頻率較高，高頻電具有趨膚效應(yīng)，如果用銅絲當?shù)鼐€，接地電阻大，電抗也會急劇變大。雷電產(chǎn)生的電壓和電流都是非常巨大的，雷電既有直流低頻分量，也有高頻分量。接地電阻的微弱變化都會嚴重影響雷電能量的釋放，巨大的雷電能量會在地線上產(chǎn)生很高的電壓降，高壓反饋到發(fā)射系統(tǒng)，造成設(shè)備損壞。

　?。ǘ┢ヅ渚W(wǎng)絡(luò)部分的防雷措施

　　1.在天線底部加裝放電球

　　放電球采用尖端放電原理，放電球直徑為10cm。根據(jù)當?shù)乩纂姀姸惹闆r，適當調(diào)整放電間隙的距離（按每mm放電電壓1000V的標準調(diào)整間距），當發(fā)射天線遭遇雷擊時，放電球會將天線底部極高的瞬間電壓泄放到大地。能不同程度地減少雷電對發(fā)射設(shè)備的損壞。放電球示意圖如圖1所示。

　　2.在天線下端增加微亨級電感

　　如圖1所示，雷電部分能量可通過微亨級電感L0泄放入地。雷電能量大部分為低頻直流分量，而電感具有通低頻阻高頻的特性，天線下端的電感可有效的泄放雷電的能量。而對發(fā)射的高頻能量影響很小。

　　3.增加隔直流電容

　　如圖1所示，使用耐壓高的電容器對雷電進行隔離，該電容器的耐壓一般要求在40kV～50kV以上。由于電容具有通高頻阻低頻的特性，強大的雷電能量被電容隔離一部分，大大消減了雷電能量對發(fā)射機端的損害。而對發(fā)射的高頻能量影響很小。

　　4.增加石墨放電裝置

　　如圖1所示，在天饋線匹配網(wǎng)絡(luò)靠近天線接口端加設(shè)石墨放電柱，石墨放電隙間隙大小調(diào)在合適的距離上(一般lmm/1kV），以達到泄放雷電的目的。其通地銅管上串上30～40個低通磁環(huán)，可在發(fā)射機起保護之前可對雷電能量起著延緩作用。

　　5.增加移相網(wǎng)絡(luò)

　　移相網(wǎng)絡(luò)的原理是：放電球或放電柱因雷電形成瞬間短路時，發(fā)射機的輸出端也必須處于短路保護狀態(tài)，這就要求發(fā)射機饋線接口端到塔基的相位差必為1800的整倍數(shù)，但由于饋線、匹配網(wǎng)絡(luò)、電感、電容、石墨放柱等裝置上已經(jīng)產(chǎn)生了相移，保證不了上述要求，這就很有必要在網(wǎng)絡(luò)中加入移相網(wǎng)絡(luò)，使其滿足以上要求。移相網(wǎng)絡(luò)只起移相作用，不會對網(wǎng)絡(luò)阻抗造成影響。

　?。ㄈ伨€部分的防雷措施

　　中波發(fā)射系統(tǒng)傳統(tǒng)的饋線是多線制饋線，它對雷電的侵襲具有很高的防護能力，隨著全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機的普及，傳統(tǒng)的饋線形式已很少使用，取而代之的是射頻電纜（饋管）。饋管具有特性好，安裝方便的特點，但饋管的防雷能力不如早期的多線制饋線。因此在饋管傳輸路徑上要做好以下幾點防雷措施：

　?。?）饋管兩端金屬裸露部分要可靠接地，饋線桿上方要分段架設(shè)避雷線，拆除饋線桿上舊的籠式銅導(dǎo)線和其他無關(guān)線纜。

　?。?）要保持饋管內(nèi)的氮氣壓力，如果壓力達不到標準，應(yīng)查明原因，如果有漏氣情況發(fā)生，饋管內(nèi)就會進入潮氣，因而降低饋管的絕緣性，饋管的防雷性能變差，還會造成發(fā)射機工作不穩(wěn)定。

　　三、結(jié)束語

　　設(shè)計優(yōu)良的天饋線系統(tǒng)和運行良好發(fā)射設(shè)備都是安全播出的保證，作為中波臺的技術(shù)人員，我們不但要做好發(fā)射設(shè)備維護工作，更要注重天饋線系統(tǒng)的維護，尤其是要做好天饋線系統(tǒng)的雷電侵襲防護工作，千萬不要心存僥幸，認為這些工作無關(guān)輕重，要知道，一旦遭遇雷電侵襲，就會帶來不可估量的后果。

　　參考文獻

　　[1]任金州.廣播電視系統(tǒng)設(shè)備維護與管理.中國傳媒大學出版社2005年4月

　　[2]慎英子.全固態(tài)中波發(fā)射機的防雷措施.電聲技術(shù)2009.11月

　　作者房斌

《中波天饋線匹配網(wǎng)絡(luò)雷電侵襲的應(yīng)對措施》

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