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【摘要】 雷电对广播传输设施会造成很大破坏。发射台防雷措施的好坏，关系到广播设施的安全播出。本文分析了雷击的特性，叙述了雷电对广电设备的危害性，并阐明了具体应用全固态发射机采取的防雷措施，可靠地保障了全固态机的安全运行。
【关键词】 中波广播 全固态 发射机 防雷
随着科技的发展，国内中波广播发射基本实现了全固态化，取代了原来的电子管发射机，但全固态机的防雷能力远不及电子管发射机。因此，防雷击仍是发射台必须考虑的重点问题。由于发射天线较高，发射台周边往往没有高大建筑物，因而很容易招引雷电，如果没有良好的保护措施，由天线引入的雷电将会对发射机产生严重破坏，采取可靠措施是保证发射机正常运行的关键环节。
一．雷电的特点及种类
雷电是一种自然界常见的放电现象，它具有极大的破坏力。在雷雨季节，地面上的空气受热上升，空气中的水蒸气到高空遇冷凝结成小水滴，这种浮悬的水滴逐渐聚集形成了雷云，水滴在分裂过程中所形成的小水滴带负电，其余的大水滴带正电，带负电的水滴被气流携走，雷云就分离成带不同电荷的两部分，这些正电荷与负电荷积聚到一定程度使其电场强度达到25?30kV/cm时，就会产生放电现象，这就是雷。 自然界中常见的雷电主要有直击雷、雷击电磁脉冲和球形雷3种。当直击雷对地放电时，在8μs左右达到峰值，并在40μs内完全泄放，因此，直击雷电流具有幅值极高、频率极高、冲击力极强等特点，在地网中产生的电位差会损坏电器设备，甚至直接危及人的生命；雷击电磁脉冲是指因直击雷的路（雷电流引入）和场（空间电磁场）效应，对电气和电子设备的破坏。通过对雷击事故分析的结果可以得出这样一个结论：雷电造成的电子设备的损坏，90%以上是雷击电磁脉冲造成的；球形雷是一种特殊的带电球体，极不常见。
二．全固态发射机的防雷措施
1. 天馈线系统的防雷
天线通常是附近最高的建筑物，容易招引雷电，也是机房设备受雷击的最多的原因。在天线与匹配网之间安装四级防雷措施，通过这四级防雷措施，基本能够将天线引入的雷电逐级减弱至发射机系统允许的范围之内。
（1）金属放电球
当发射天线遭遇直击雷，天线底座造成的电压，首先采用尖端放电原理，即在天线底座用一对半球状金属放电器对地，球径约为10cm，恰当调整好放电器的两半球间距后，既能起到雷击天线瞬间泄放电荷能量作用，又可保障正常播出。
（2）微享级的电感
考虑到雷电的主要能量集中在低频和直流部分，因此在天线输入端并接一只微享级的电感线圈下地，它的主要作用是为雷电流构成了良好的下地通路。由于电感线圈的感抗较小，线径较粗，有利于雷电的能量入地，可起到直接泄放巨大的雷电流作用。
（3）石墨放电器
在天馈调配室内，在天线输入端加装一组石墨放电器，输入端并接入微享级线圈后，其间隙是可调的，它有良好的放电特性。它的一端应有良好的接地。在接地端再串套约40-50个小磁环，当天线遇雷击，石墨放电器放电，石墨本身具有一定的阻尼放电作用。如果发射机处于正常运行期间天线遭遇雷击，放电器放电时，巨大的电流量通过接地引线，流进大地，穿于接地引线上的磁环产生反向电动势，就起到阻尼放电作用，提高了发射机的短路射频阻抗，这样，在发射机控制电路保护动作前，就已起到保护作用。
（4）隔直流电容
在天线引入调配网络前，串入一只大容量电容器，起到隔离的作用。由于雷电的能量集中在低频和直流部分，电容器防止了雷电的能量通过天调网络进入发射机，它对高频输出通路无防碍，但对雷电直流可起到良好的隔离作用。
实施天馈系统防雷应当注意的事项：（a）放电球的间距调试要仔细，特别是室内石墨放电球，仅为几毫米之距。因此调试中更要认真仔细，特别是在每次雷阵雨过后，要随时进行检查。如有放电球打火的痕迹，要及早用砂纸打平和清洁，保持良好的工作状态。（d）天馈匹配网络的调试，同样要做到认真仔细，一丝不苟。常用仪器检查阻抗（平均每季至少一次），发现异常变化，要及时调整处理。（c）每年雷雨季节来临之前，要特别注意检查避雷设施，不可侥幸、马虎。
2. 电源系统的防雷
发射系统的电源是外接市电供电，由于高压线路露天架空且传输距离长，多在空旷地带，遇到雷雨天气，电源进雷也是不可避免的。所以电源系统的防雷也是保证发射机正常工作的一个重要环节。具体措施如下：
（1）在变压器高压输入端安装多级雷电泄放通道
经过多年的摸索和实验，在参考国外和国内的先进经验和理论下，在变压器高压进线处，安装一套阀式避雷器，这样可对雷电造成的冲浪高电压（电流）对地泄放。阀式避雷器的泄放启动电压要根据所处的地理环境及常年的雷电影响极限电压和高压供电电压综合考虑后设定。此外，在变压器次级低压电源进线系统低压配电盘处，再安装了一套真空放电装置压敏电阻避雷器，进一步泄放由高压线路感应的雷电能量。
（2）在变压器低压输出端建立稳定可靠的雷电泄放通道
在电力配电室的设计施工过程中，要充分考虑多种因素，把零线和地线分开敷设。零线做单独的地井；地线敷设环机房的环型接地沟，并且多点接出，增加接地面积。保证地井和接地沟的土壤湿度，不定期地测试接地电阻，要绝对保证两处接地的接地电阻＜2Ω以下。确保电力系统的雷电能量能迅速及时泄放。这样就实现了低压配电输出真正实现了三相五线制，在低压端为雷电建立起了专用可靠的泄放通道。
（3）电源线的防护
第一，进入系统总配电房的电源进线，应采用金属铠装电缆敷设，电缆铠装层的两端应良好接地；如果电缆没有铠装层，则就将电缆穿钢管埋地，钢管两端接地，埋地的长度应≥15m。由总配电房至各发射设备的配电箱以及机房楼层配电箱的金属铠装电缆进行敷设。这样可以大大减少电源线感应过电压的可能性。第二，在电源线路上安装电源防雷器，是必不可少的防护措施。电力线路，均应采用金属铠装电缆进行敷设。这样可以大大减少电源线感应过电压的可能性。 （4）在发射机电源输入前端配置高性能防浪涌电源稳压器
全固态发射机的运行电压在5?238V之间，电压有几伏的变化，发射机就不能正常工作，甚至会造成损坏。提高电源电压的稳定性，最大限度地保证发射设备电源的稳定性是全固态发射机正常工作的前提和保证。达到这一要求的唯一办法就是配置和加装高性能的与发射机工作功率相匹配的防浪涌电源稳压器。
（5）配置自备发电机
在雷电天气，启动发电机，把外电供电人为地切断，改用发电机供电，彻底切断雷电由电源进入发射机的途径，也不失是一个解决问题的办法。
3. 接地系统的防雷
接地系统是广播发射的一个关键环节，一台高质量的全固态发射机，只有在整个系统各个环节，特别是接地系统，都处在良好状态下才能充分发挥作用。发射机在工作时，系统处于高频高压环境，接地系统的好坏，直接影响发射机的安全与稳定。接地电阻的大小以及接地点设置，决定雷电是否有良好的泄放通路，决定着雷电的防护的效果。
（1）地井深度在3米左右，面积为1.5m×1.5m，在地井内平埋1m×1m（厚5mm）的紫铜板，铜板焊上粗铜棒作引线，长度根据地井深度而定，然后用降阻材料（如：木炭、铁屑、工业食盐等）填埋。
（2）接地井与地网相接，最大限度地降低天线底座和网络屏蔽的接地电阻。使天线地网、防雷地井、馈线地线、调配室屏蔽层等焊接牢固。这样不但起到减少高频损耗作用，而且有助于杂波的衰减，对发射机稳定输出起到了可靠的保障作用。
（3）发射机的机壳接地、射频输出接地与音频设备接地应集中一点，避免串联连接。否则，会影响发射机的播出质量，严重时影响发射机的正常工作。高频、音频、电源的接地地线最好分开走，切忌高频与音频、电源的接地串联相连接，注意音频传输线的接地连接，尽量避免传输线两头接地。
4. 全固态发射机自身的防雷
全固态发射机自身有一套防雷击保护电路，它能在雷电进入发射机时封锁全固态广播发射机功放模块，起到雷击保护作用。当天线受到雷击时，雷电高压经过天馈线系统防雷措施的四级保护，仍然存在较高残压时，此电路能够很快关断功放模块，从而保护发射机末级功放场效应管。雷电过后，电路自动解除封锁，发射机恢复正常工作。
三．结束语
雷电的危害目前的技术还不能彻底杜绝，但我们可以尽最大可能降低危害。多年来，我和其他技术人员经过认真研究分析实验，采取多方位多层面设防安装避雷设施，多级雷电泄放通道单独敷设，采用新技术新科技的光电隔离等办法；按照及早预防、减少危害、勤于检测、积极维护等一整套实际可行的防雷方案，充分保障了广播发送设备的高新技术产品在我台得到很好的应用，为我市广播技术事业发展做出了贡献。B&P
参考文献：
[1]刘海章，《高山发射台防雷技术探讨》，《黑龙江广播与电视技术》，2006年第1期。
[2]刘洪才等，《广播发射与卫星传输理论基础》。中国广播电视出版社，2002年第1版
[3]建筑物防雷设计规范.GB50057-94（2000年版）
[4]计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范.GA267-2000
【关键词】 中波广播 全固态 发射机 防雷
随着科技的发展，国内中波广播发射基本实现了全固态化，取代了原来的电子管发射机，但全固态机的防雷能力远不及电子管发射机。因此，防雷击仍是发射台必须考虑的重点问题。由于发射天线较高，发射台周边往往没有高大建筑物，因而很容易招引雷电，如果没有良好的保护措施，由天线引入的雷电将会对发射机产生严重破坏，采取可靠措施是保证发射机正常运行的关键环节。
一．雷电的特点及种类
雷电是一种自然界常见的放电现象，它具有极大的破坏力。在雷雨季节，地面上的空气受热上升，空气中的水蒸气到高空遇冷凝结成小水滴，这种浮悬的水滴逐渐聚集形成了雷云，水滴在分裂过程中所形成的小水滴带负电，其余的大水滴带正电，带负电的水滴被气流携走，雷云就分离成带不同电荷的两部分，这些正电荷与负电荷积聚到一定程度使其电场强度达到25?30kV/cm时，就会产生放电现象，这就是雷。 自然界中常见的雷电主要有直击雷、雷击电磁脉冲和球形雷3种。当直击雷对地放电时，在8μs左右达到峰值，并在40μs内完全泄放，因此，直击雷电流具有幅值极高、频率极高、冲击力极强等特点，在地网中产生的电位差会损坏电器设备，甚至直接危及人的生命；雷击电磁脉冲是指因直击雷的路（雷电流引入）和场（空间电磁场）效应，对电气和电子设备的破坏。通过对雷击事故分析的结果可以得出这样一个结论：雷电造成的电子设备的损坏，90%以上是雷击电磁脉冲造成的；球形雷是一种特殊的带电球体，极不常见。
二．全固态发射机的防雷措施
1. 天馈线系统的防雷
天线通常是附近最高的建筑物，容易招引雷电，也是机房设备受雷击的最多的原因。在天线与匹配网之间安装四级防雷措施，通过这四级防雷措施，基本能够将天线引入的雷电逐级减弱至发射机系统允许的范围之内。
（1）金属放电球
当发射天线遭遇直击雷，天线底座造成的电压，首先采用尖端放电原理，即在天线底座用一对半球状金属放电器对地，球径约为10cm，恰当调整好放电器的两半球间距后，既能起到雷击天线瞬间泄放电荷能量作用，又可保障正常播出。
（2）微享级的电感
考虑到雷电的主要能量集中在低频和直流部分，因此在天线输入端并接一只微享级的电感线圈下地，它的主要作用是为雷电流构成了良好的下地通路。由于电感线圈的感抗较小，线径较粗，有利于雷电的能量入地，可起到直接泄放巨大的雷电流作用。
（3）石墨放电器
在天馈调配室内，在天线输入端加装一组石墨放电器，输入端并接入微享级线圈后，其间隙是可调的，它有良好的放电特性。它的一端应有良好的接地。在接地端再串套约40-50个小磁环，当天线遇雷击，石墨放电器放电，石墨本身具有一定的阻尼放电作用。如果发射机处于正常运行期间天线遭遇雷击，放电器放电时，巨大的电流量通过接地引线，流进大地，穿于接地引线上的磁环产生反向电动势，就起到阻尼放电作用，提高了发射机的短路射频阻抗，这样，在发射机控制电路保护动作前，就已起到保护作用。
（4）隔直流电容
在天线引入调配网络前，串入一只大容量电容器，起到隔离的作用。由于雷电的能量集中在低频和直流部分，电容器防止了雷电的能量通过天调网络进入发射机，它对高频输出通路无防碍，但对雷电直流可起到良好的隔离作用。
实施天馈系统防雷应当注意的事项：（a）放电球的间距调试要仔细，特别是室内石墨放电球，仅为几毫米之距。因此调试中更要认真仔细，特别是在每次雷阵雨过后，要随时进行检查。如有放电球打火的痕迹，要及早用砂纸打平和清洁，保持良好的工作状态。（d）天馈匹配网络的调试，同样要做到认真仔细，一丝不苟。常用仪器检查阻抗（平均每季至少一次），发现异常变化，要及时调整处理。（c）每年雷雨季节来临之前，要特别注意检查避雷设施，不可侥幸、马虎。
2. 电源系统的防雷
发射系统的电源是外接市电供电，由于高压线路露天架空且传输距离长，多在空旷地带，遇到雷雨天气，电源进雷也是不可避免的。所以电源系统的防雷也是保证发射机正常工作的一个重要环节。具体措施如下：
（1）在变压器高压输入端安装多级雷电泄放通道
经过多年的摸索和实验，在参考国外和国内的先进经验和理论下，在变压器高压进线处，安装一套阀式避雷器，这样可对雷电造成的冲浪高电压（电流）对地泄放。阀式避雷器的泄放启动电压要根据所处的地理环境及常年的雷电影响极限电压和高压供电电压综合考虑后设定。此外，在变压器次级低压电源进线系统低压配电盘处，再安装了一套真空放电装置压敏电阻避雷器，进一步泄放由高压线路感应的雷电能量。
（2）在变压器低压输出端建立稳定可靠的雷电泄放通道
在电力配电室的设计施工过程中，要充分考虑多种因素，把零线和地线分开敷设。零线做单独的地井；地线敷设环机房的环型接地沟，并且多点接出，增加接地面积。保证地井和接地沟的土壤湿度，不定期地测试接地电阻，要绝对保证两处接地的接地电阻＜2Ω以下。确保电力系统的雷电能量能迅速及时泄放。这样就实现了低压配电输出真正实现了三相五线制，在低压端为雷电建立起了专用可靠的泄放通道。
（3）电源线的防护
第一，进入系统总配电房的电源进线，应采用金属铠装电缆敷设，电缆铠装层的两端应良好接地；如果电缆没有铠装层，则就将电缆穿钢管埋地，钢管两端接地，埋地的长度应≥15m。由总配电房至各发射设备的配电箱以及机房楼层配电箱的金属铠装电缆进行敷设。这样可以大大减少电源线感应过电压的可能性。第二，在电源线路上安装电源防雷器，是必不可少的防护措施。电力线路，均应采用金属铠装电缆进行敷设。这样可以大大减少电源线感应过电压的可能性。 （4）在发射机电源输入前端配置高性能防浪涌电源稳压器
全固态发射机的运行电压在5?238V之间，电压有几伏的变化，发射机就不能正常工作，甚至会造成损坏。提高电源电压的稳定性，最大限度地保证发射设备电源的稳定性是全固态发射机正常工作的前提和保证。达到这一要求的唯一办法就是配置和加装高性能的与发射机工作功率相匹配的防浪涌电源稳压器。
（5）配置自备发电机
在雷电天气，启动发电机，把外电供电人为地切断，改用发电机供电，彻底切断雷电由电源进入发射机的途径，也不失是一个解决问题的办法。
3. 接地系统的防雷
接地系统是广播发射的一个关键环节，一台高质量的全固态发射机，只有在整个系统各个环节，特别是接地系统，都处在良好状态下才能充分发挥作用。发射机在工作时，系统处于高频高压环境，接地系统的好坏，直接影响发射机的安全与稳定。接地电阻的大小以及接地点设置，决定雷电是否有良好的泄放通路，决定着雷电的防护的效果。
（1）地井深度在3米左右，面积为1.5m×1.5m，在地井内平埋1m×1m（厚5mm）的紫铜板，铜板焊上粗铜棒作引线，长度根据地井深度而定，然后用降阻材料（如：木炭、铁屑、工业食盐等）填埋。
（2）接地井与地网相接，最大限度地降低天线底座和网络屏蔽的接地电阻。使天线地网、防雷地井、馈线地线、调配室屏蔽层等焊接牢固。这样不但起到减少高频损耗作用，而且有助于杂波的衰减，对发射机稳定输出起到了可靠的保障作用。
（3）发射机的机壳接地、射频输出接地与音频设备接地应集中一点，避免串联连接。否则，会影响发射机的播出质量，严重时影响发射机的正常工作。高频、音频、电源的接地地线最好分开走，切忌高频与音频、电源的接地串联相连接，注意音频传输线的接地连接，尽量避免传输线两头接地。
4. 全固态发射机自身的防雷
全固态发射机自身有一套防雷击保护电路，它能在雷电进入发射机时封锁全固态广播发射机功放模块，起到雷击保护作用。当天线受到雷击时，雷电高压经过天馈线系统防雷措施的四级保护，仍然存在较高残压时，此电路能够很快关断功放模块，从而保护发射机末级功放场效应管。雷电过后，电路自动解除封锁，发射机恢复正常工作。
三．结束语
雷电的危害目前的技术还不能彻底杜绝，但我们可以尽最大可能降低危害。多年来，我和其他技术人员经过认真研究分析实验，采取多方位多层面设防安装避雷设施，多级雷电泄放通道单独敷设，采用新技术新科技的光电隔离等办法；按照及早预防、减少危害、勤于检测、积极维护等一整套实际可行的防雷方案，充分保障了广播发送设备的高新技术产品在我台得到很好的应用，为我市广播技术事业发展做出了贡献。B&P
参考文献：
[1]刘海章，《高山发射台防雷技术探讨》，《黑龙江广播与电视技术》，2006年第1期。
[2]刘洪才等，《广播发射与卫星传输理论基础》。中国广播电视出版社，2002年第1版
[3]建筑物防雷设计规范.GB50057-94（2000年版）
[4]计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范.GA267-2000