全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的防雷措施

■高文學(xué)

本文敘述了雷電對廣電設(shè)備的危害性，闡明了具體應(yīng)用全固態(tài)發(fā)射機(jī)采取的防雷措施的方案，可靠地保障了全固態(tài)機(jī)的安全運(yùn)行。

雷電是一種攜帶巨大能量的自然現(xiàn)象。云層形成過程中，在大氣電場以及溫差起電效應(yīng)等作用下，正負(fù)電荷在云層不同部位積聚。當(dāng)達(dá)到一定程度，云與云、云與地之間發(fā)生放電，產(chǎn)生雷電現(xiàn)象。人類不但不能利用雷電的能量，還經(jīng)常遭到雷電的危害。

一、雷電的種類與危害

雷電主要有直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波三種。直擊雷是帶電雷云與大地之間放電造成的。當(dāng)帶電雷云很低，周圍又沒有異性電荷的云層時，就會在地面或者建筑物上感應(yīng)出異性電荷，當(dāng)電位差大到一定程度時，發(fā)生擊穿空氣向地面或建筑物直接放電，形成直擊雷。直擊雷放電電流可高達(dá)數(shù)十萬安培，放電過程極為短暫，約為50~100毫秒。感應(yīng)雷是指當(dāng)雷云接近放電物體時，由于靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，雷電流向物體由先導(dǎo)放電發(fā)展到主導(dǎo)放電，引起金屬體上產(chǎn)生極高電壓而放電的過程。一是電網(wǎng)感應(yīng)雷；二是傳輸電纜感應(yīng)雷。電網(wǎng)感應(yīng)雷的特征是通過電網(wǎng)對所連接的廣播電視設(shè)備等造成損壞，這種損壞主要集中在電源部分。而傳輸電纜感應(yīng)雷的特征是通過傳輸電纜對與之相連的元器件（如高頻頭、衛(wèi)星接收機(jī)等）造成損害。一般來說，電纜感應(yīng)雷的雷電壓比電網(wǎng)感應(yīng)雷的雷電壓低，所造成的損害概率也相對低一些。雷電波是指輸電架空線路遭雷擊或發(fā)生感應(yīng)雷時而產(chǎn)生的沿各個方向迅速傳播的高電位沖擊波。其傳播速度在150米每秒左右，它與感應(yīng)雷所產(chǎn)生的壓降相同，危害相似，不同的是雷電侵入波各個方向都傳播，無規(guī)律。對廣電的播出環(huán)節(jié)極易造成干擾，形成干擾源。嚴(yán)重時將對電源終端系統(tǒng)造成損壞。

二、全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的避雷方法和措施

（一）接入泄放線圈

首先，考慮到雷電的主要成分是直流，因此，在天線輸入端并接一只微亨級電感線圈下地（約60微亨～100微亨），線圈對雷電流構(gòu)成了良好的下地通路，可起到直接泄放巨大的雷電流作用。

（二）加裝石墨放電器

在天饋調(diào)配室內(nèi)，從天線輸入端加裝一組石墨放電球，在其接地引線上套上30～40只磁環(huán)。當(dāng)天線遇雷擊，石墨放電球放電，石墨本身具有一定的阻尼放電作用。如果發(fā)射機(jī)處于正常運(yùn)行期間天線遭遇雷擊，放電球放電時，巨大的電流量通過接地引線流進(jìn)大地，穿越接地引線上的磁環(huán)產(chǎn)生方向電動勢，就起到阻尼放電作用，以至于對發(fā)射機(jī)的高頻能量不會完全短路。這樣，在發(fā)射機(jī)控制電路保護(hù)動作前，就已起到保護(hù)作用。石墨放電球間距的調(diào)整計算如下：

對于10KW發(fā)射機(jī)天線，其輸入端并接入微亨級線圈后，輸入阻抗為：ZB=411.93+j311.74Ω；我們通過計算可得，IB≈4.93A；U B≈2545V；UBmax≈7200V；室內(nèi)放電球放電間距取1mm/kV；則距離為：

考慮各種因素，取1.1～1.3安全系數(shù)，所以我們實(shí)際調(diào)整該石墨放電球間距為9mm。

（三）應(yīng)用相移網(wǎng)絡(luò)

高頻通路中的網(wǎng)絡(luò)、傳輸線都會產(chǎn)生相移。當(dāng)天線遭雷擊放電球短路時，發(fā)射機(jī)負(fù)載阻抗聚變，這就容易造成發(fā)射機(jī)輸出端過壓，損壞功放管。所以安裝一組相移網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)放電球短路時，通過相移網(wǎng)絡(luò)，使得發(fā)射機(jī)負(fù)載阻抗的變化，仍然在允許承受范圍之內(nèi)，充分保障了發(fā)射機(jī)的安全。

（四）接入隔離電容器

在天線引入調(diào)配網(wǎng)絡(luò)前，串入一只大容量電容器（1000pF～2200pF），它對高頻輸出通路無妨礙，但對雷電直流可起到良好的隔離作用。

（五）選好天饋匹配網(wǎng)絡(luò)

天饋匹配網(wǎng)絡(luò)可有多種選擇，一般首選二階帶通濾波器匹配網(wǎng)絡(luò)，對各種雜波串?dāng)_起到良好的陷波、阻隔作用。

（六）電源系統(tǒng)的防范

電力架空明線，不管是直擊雷還是感應(yīng)雷，都會在輸電線上產(chǎn)生高壓沖浪，危及安全播出。為了避免這種危害，首選在機(jī)房高壓進(jìn)線處，安裝一套閥式避雷器，這樣可對沖浪高電壓（電流）對地泄放。此外，在電源進(jìn)線系統(tǒng)低壓配電盤處，安裝一套真空放電裝置，Zno壓敏電阻避雷器，也可對電源架空線遇雷擊起到可靠的保護(hù)作用。

（七）接地系統(tǒng)改造

延安臺高64m中波發(fā)射塔，其周圍預(yù)先鋪設(shè)好地網(wǎng)，它是由120根ф4銅線組成。120根銅線始端用銅皮相焊接，塔基的防雷放電球其下地端就接于此。但是，這種接地法，對于全固態(tài)發(fā)射機(jī)來說，其接地電阻并不理想，因此，又在塔基專門做一個地井，深4米左右，面積2平方米，埋上長2米、寬1米、厚6毫米的紫銅皮，接上放電球接地引線，并與120根地網(wǎng)相連接，這樣對雷電流起到可靠的入地通路。

總之，避雷防雷是應(yīng)用好全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。多年來，延安臺經(jīng)過認(rèn)真研究分析，采取了一整套實(shí)際可行的防雷方案，充分保障了發(fā)送設(shè)備很好的應(yīng)用。