小功率中短波發(fā)射臺(tái)站防雷措施

【摘要】雷電能夠?qū)Πl(fā)射臺(tái)站系統(tǒng)造成許多的危害。無(wú)論是廣播信號(hào)的傳輸工作，還是廣播信號(hào)的接收活動(dòng)，均會(huì)在一定程度上受到雷電的影響。在小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的各項(xiàng)工作中，防雷工作屬于重中之重，需要全面開(kāi)展研究工作。本文根據(jù)小功率中短波發(fā)射臺(tái)站防雷工作的具體情況，介紹了雷電的分類及危害，分析了小功率中短波發(fā)射臺(tái)站防雷現(xiàn)狀，提出了小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的防雷措施，旨在為相關(guān)研究工作提供一定的理論參考。

【關(guān)鍵詞】小功率中短波發(fā)射臺(tái)站；防雷措施；防雷現(xiàn)狀；雷電危害

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.10.001

廣播信號(hào)傳輸活動(dòng)的開(kāi)展離不開(kāi)發(fā)射臺(tái)站?，F(xiàn)階段，小功率中短波發(fā)射臺(tái)站已經(jīng)普遍應(yīng)用于廣播信號(hào)傳播體系中，應(yīng)用范圍在持續(xù)擴(kuò)大。要想保障廣播信號(hào)傳輸活動(dòng)的穩(wěn)定性，需要確保小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。天線是小功率中短波發(fā)射臺(tái)站周圍最高建筑物，致使雷電容易對(duì)其產(chǎn)生影響，面對(duì)該情形，應(yīng)當(dāng)全面開(kāi)展防雷處理措施，進(jìn)而幫助小功率中短波發(fā)射臺(tái)站更好地抵御并防護(hù)雷電的攻擊。

1. 雷電的分類及危害

在自然界中，雷電屬于放電現(xiàn)象之一，電壓高、電流大、頻率高和時(shí)間短是其最為主要的特征。關(guān)于雷電的分類，主要可以將其劃分成直擊雷、感應(yīng)雷擊、球雷和雷電侵入波。具體內(nèi)容如下。

1.1 直擊雷

直接雷也被稱為雷擊，針對(duì)地面或地面中的凸出物，雷云開(kāi)展直接的放電活動(dòng)。雷云在對(duì)地面放電的過(guò)程中，先產(chǎn)生的就是先驅(qū)放電，其具備較小的放電電流，主放電開(kāi)始于到達(dá)地面之后，順著先驅(qū)放電的通道，從地面直接到達(dá)云端，在該過(guò)程中，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增加放電電流。主放電具備非常短的時(shí)間，電流能夠快速減退，之后的就是余光放電，其電流也會(huì)隨之降低。在雷云中，所存在的電荷積聚中心個(gè)數(shù)比較多，在首個(gè)電荷集聚中心開(kāi)始放電之后，就會(huì)快速降低電位。第二個(gè)電荷集聚中心也開(kāi)始轉(zhuǎn)移至首個(gè)的中心位置處，并順延上次的放電通道，依次進(jìn)行先驅(qū)放電、主放電和余光放電活動(dòng)。在結(jié)束之后，就會(huì)開(kāi)始第三次和第四次的放電活動(dòng)。所謂的直擊雷過(guò)電壓指的是，電氣設(shè)備與線路遭遇值累積的過(guò)程中，利用有關(guān)的設(shè)備或者線路，雷電流就會(huì)到達(dá)大地，導(dǎo)致設(shè)備或線路中過(guò)電壓的生成。

1.2 感應(yīng)雷擊

感應(yīng)雷擊指的是，地面物體周圍區(qū)域產(chǎn)生雷擊的過(guò)程中，所引發(fā)的雷擊現(xiàn)象，引發(fā)該現(xiàn)象的主要原因就是靜電與電磁感應(yīng)。在進(jìn)行雷云放電時(shí)，雷電流的變化速度極快，在附近空間處就會(huì)生成突出的電磁場(chǎng)，受到電磁感應(yīng)，附近導(dǎo)體所產(chǎn)生的過(guò)電壓極其高，該現(xiàn)象就被稱為電磁感應(yīng)過(guò)電壓。感應(yīng)雷擊就是指的是雷電感應(yīng)與電磁感應(yīng)所引發(fā)生成的過(guò)電壓。

1.3 球雷

球雷屬于球體的一種，主要在空氣中飄行或順沿地面滾動(dòng)，其所發(fā)出的亮光為紅色或者白色，直徑大約為20cm，以每秒數(shù)米的速度運(yùn)行。球雷所存在的時(shí)間通常為3～5s。盡管球雷具備比較短的存在時(shí)間，但是可以穿過(guò)一些障礙物到達(dá)室內(nèi)。部分情況下，球雷會(huì)在無(wú)聲之中消失，有些情況下，會(huì)與人、牲畜或其他物體產(chǎn)生碰撞，引發(fā)重大的爆炸，導(dǎo)致雷擊傷害的出現(xiàn)。

1.4 雷電侵入波

雷電侵入波是指，在擊中空線路或者金屬管道時(shí)，雷電所生成的沖擊電壓，就會(huì)順著線路或管道，朝兩個(gè)方向位置處，快速的對(duì)雷電侵入波做出傳播。雷電侵入波的電壓值與傷害程度成正比，倘若雷電侵入波電壓值越高，那么對(duì)人體或者設(shè)備所產(chǎn)生的危害就會(huì)更加嚴(yán)重。

在雷電進(jìn)行放電時(shí)，極有可能導(dǎo)致一些效應(yīng)的出現(xiàn)，比如：靜電效應(yīng)、電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等，進(jìn)而威脅建筑物或電氣設(shè)備設(shè)施。在泄入大地的情況下，地面所生成的沖擊電流會(huì)非常高，產(chǎn)生沖擊接觸電壓與跨步電壓，對(duì)人體產(chǎn)生危害。在直接遭遇雷擊的情況下，人體就會(huì)出現(xiàn)死亡情況。雷電具有多個(gè)方面的危害，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

1.4.1 靜電效應(yīng)危害

雷云在進(jìn)行地面放電的過(guò)程中，參與雷擊點(diǎn)主放電活動(dòng)時(shí)，受到靜電感應(yīng)過(guò)電壓的影響，雷擊點(diǎn)周圍的架空線路、電氣設(shè)施或架空管道中的過(guò)電壓幅值就會(huì)上升至幾十萬(wàn)伏，直接擊穿電氣設(shè)備的絕緣裝置，造成設(shè)備火災(zāi)或者爆炸，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)破損情況，人身出現(xiàn)傷害或死亡。

1.4.2 熱效應(yīng)危害

雷電流通常具備非常高的電流，其數(shù)值通常為幾十至幾百千安，在經(jīng)過(guò)導(dǎo)體的過(guò)程中，雷電流可以快速引發(fā)導(dǎo)體溫度上升，相關(guān)溫度可上升至幾萬(wàn)度，進(jìn)而引發(fā)金屬熔化情況，并燃燒附近的易燃物品，引發(fā)電氣設(shè)備的燒毀情況，導(dǎo)線也會(huì)處于斷電情況之中，還會(huì)引發(fā)人員的燒傷問(wèn)題。

1.4.3 機(jī)械效應(yīng)危害

在經(jīng)過(guò)被擊物的過(guò)程中，雷電流就會(huì)導(dǎo)致被擊物品縫隙中的水分遭遇熱氣化，體積產(chǎn)生膨脹情況，進(jìn)而破壞被擊物品，電桿線路遭遇劈裂。

1.4.4 反擊危害

在面對(duì)雷擊的過(guò)程中，利用避雷針、避雷帶、構(gòu)架、建筑物及接地裝置，雷電流就會(huì)陷入大地之中，因?yàn)樯鲜鑫矬w及接地裝置中存有電阻，其生成的沖擊電位非常高。如果周圍存有人或其他物體，極有可能對(duì)其產(chǎn)生放電情況，這種放電情形被稱為反擊。架空線路或空中金屬管道在遭遇雷擊中，順延這些物體，電波就會(huì)進(jìn)入室內(nèi)，引發(fā)人體及設(shè)備放電的反擊。反擊就會(huì)危害設(shè)備與人身健康。

1.4.5 電位危害

在雷電流引入大地的過(guò)程中，引入處地面所生成的沖擊電位非常高，沖擊接觸電壓與沖擊跨步電壓就會(huì)危害附近的人，引發(fā)電擊傷害。

2. 小功率中短波發(fā)射臺(tái)站防雷現(xiàn)狀

近段時(shí)間，伴隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)更是日新月異，對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展起到了良好的推動(dòng)作用。科技的進(jìn)步促使各個(gè)領(lǐng)域能夠明確自身的定位，并將自身的作用最大限度體現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了人民群眾生活品質(zhì)的提升，國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。在新時(shí)期的改革與創(chuàng)新工作中，小功率中短波發(fā)射臺(tái)站已成為國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容，在該站臺(tái)領(lǐng)域中，國(guó)家也投入了較多的精力、人力與資金，旨在能夠全面推動(dòng)小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的優(yōu)化升級(jí)，保障后期投入使用工作的順利開(kāi)展。小功率中短波發(fā)射臺(tái)站，使用起來(lái)比較靈活，能夠有效推動(dòng)相關(guān)工作的開(kāi)展。當(dāng)前，在利用小功率中短波發(fā)射臺(tái)站時(shí)，一些線路中配有天線饋線，通常會(huì)將饋線的支架作為支撐，直接將其引至接受鐵塔，并利用室外的走線架，水平進(jìn)入機(jī)房?jī)?nèi)部，這樣可以有效提升工作活動(dòng)的平穩(wěn)性。在小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的運(yùn)行工作中，計(jì)算機(jī)發(fā)揮著重要的作用，加之，主要的線路設(shè)置在室外，致使外界因素亦對(duì)其產(chǎn)生影響，在當(dāng)前的防雷活動(dòng)中，國(guó)家所投入的各方面資源都不夠充足，導(dǎo)致現(xiàn)行的防雷手段、方式、方法很難促使具體需要得到滿足，然而，因?yàn)殡姶挪ǖ陌l(fā)射需要以鐵塔為依托，對(duì)雷電具有強(qiáng)烈的吸引力。倘若產(chǎn)生雷電危害，小功率中，短波發(fā)射臺(tái)站基本不存在防御能力。為了有效防范上述情況的出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)以具體情形為依據(jù)，組織相關(guān)的優(yōu)化活動(dòng)，在防雷工作中，所選擇的方式應(yīng)當(dāng)符合小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的承受力，保障信號(hào)的平穩(wěn)性，滿足人們的應(yīng)用需要，保障雷雨情況中的小功率中短波發(fā)射臺(tái)站處于有效運(yùn)行之中。

當(dāng)前，在面對(duì)直擊雷電的情況下，我國(guó)的小功率中短波發(fā)射臺(tái)站防雷活動(dòng)一般會(huì)選取引下線接地與接閃器來(lái)完成，普通的金屬避雷針應(yīng)用最為普遍，通常情況下，其抵抗力比較突出，可以有效抗擊雷電。但是，在通過(guò)避雷針組織避雷工作的過(guò)程中，仍然存有一些不足之處。為了保障避雷針引雷與雷電導(dǎo)入活動(dòng)的快速完成，發(fā)射塔的塔頂是其安裝位置處，盡管這樣能夠快速實(shí)現(xiàn)引雷活動(dòng)，但是也會(huì)遭遇雷電作用力，該位置處的避雷針通常是高電位情況，倘若產(chǎn)生了意外事故，那么通常會(huì)引發(fā)雷電反擊，嚴(yán)重威脅工作人員的生命安全。

3. 小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的防雷措施

在小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的防雷工作方面，相關(guān)工作人員開(kāi)展了大量的研究活動(dòng)，并采取了一些防雷措施，但是受到很多因素的影響，在具體的防雷工作中仍然存在著一些問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)針對(duì)性地采取處理措施，確保小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的防雷工作取得理想化的效果。

3.1 天線防雷

在小功率中短波發(fā)射臺(tái)站附近的建筑設(shè)施中，海拔最高的當(dāng)屬天線，其非常容易遭遇雷擊作用力。一旦遭遇雷擊，可能就會(huì)毀壞小功率中短波發(fā)射臺(tái)站固態(tài)機(jī)功放管，情況嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)重大的故障問(wèn)題。所以，為了促使小功率中短波發(fā)射臺(tái)站的防雷性能得到提升，應(yīng)當(dāng)提升對(duì)地井與地網(wǎng)的重視程度，確保相關(guān)的鋪設(shè)活動(dòng)能夠嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行，迅速實(shí)現(xiàn)沖擊接地電阻水平的減少，在短時(shí)間內(nèi)完成天線中感應(yīng)電荷的釋放，保障塔基瞬間電位處于正常狀態(tài)之中，促使天線的防雷效果得到提升。天線在遭受雷擊的情況下，底部位置處的放電球會(huì)導(dǎo)致瞬時(shí)性電壓的生成，通過(guò)合理調(diào)控放電球的間隙，可以有效避免雷電對(duì)發(fā)射機(jī)造成沖擊，保障發(fā)射臺(tái)站處于有效運(yùn)行之中。在調(diào)控相關(guān)距離的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保障其處于合理范圍之中，不可出現(xiàn)過(guò)大情況，否則很難保障雷擊作用力的徹底釋放。

3.2 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)防雷

如果小功率中短波發(fā)射臺(tái)站運(yùn)行與電路不存有異常，不存在負(fù)載短路，功放電路中也不存有瞬時(shí)性電壓，在符合上述要求的情況下，可以在發(fā)射臺(tái)站輸出槽路中，對(duì)一45度相移網(wǎng)絡(luò)作出設(shè)計(jì)。在出現(xiàn)負(fù)載短路之后，功放測(cè)等效阻抗就會(huì)由R狀態(tài)朝著感性jR的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。要想有效避免雷擊對(duì)功放管造成破壞，當(dāng)放電球遭遇雷擊產(chǎn)生瞬時(shí)性短路的情況下，需要確保發(fā)射機(jī)輸出端的狀態(tài)也處于短路之中。目前，對(duì)于小功率中短波發(fā)射臺(tái)站而言，其所運(yùn)用的相移網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常為T字形。

為了進(jìn)一步強(qiáng)化天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷效果，在小功率中短波發(fā)射臺(tái)站天線線路的底部位置處，通常都會(huì)設(shè)置金融性放電球，與此同時(shí)，還可以將石墨性放電柱設(shè)置于調(diào)配間位置處，保障金屬放電球及放電電壓與石墨性放電柱不存在任何差別。一般來(lái)說(shuō)，可以利用串聯(lián)的形式，將一定數(shù)量的磁環(huán)，連接至石墨放電柱接地銅桿之中，磁環(huán)的數(shù)量為40～50只。通過(guò)該形式，能夠促使發(fā)射機(jī)的短路阻抗水平得到強(qiáng)化，有助于防雷目標(biāo)的完成。

3.3 電源系統(tǒng)防雷

在小功率中短波發(fā)射臺(tái)站所遭遇的雷擊損壞中，占據(jù)比例比較高的，就是由電源感應(yīng)所引發(fā)的損害，會(huì)對(duì)發(fā)射臺(tái)站的電壓設(shè)備設(shè)施造成重大破壞。要想更好地防范雷電對(duì)小功率中短波發(fā)射臺(tái)站所造成的破壞，針對(duì)電源系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)認(rèn)真開(kāi)展防雷保護(hù)活動(dòng)。在具體的防護(hù)工作中，應(yīng)當(dāng)提升對(duì)設(shè)備選用活動(dòng)的關(guān)注度，科學(xué)確定相關(guān)的設(shè)備，并選擇多樣化的防雷器。在電源系統(tǒng)的防護(hù)措施中，主要分為四個(gè)等級(jí)。其中，第一等級(jí)主要通過(guò)分級(jí)排放的形式，提升雷電排放的高效性。在第二等級(jí)中，就是將電源單相的二級(jí)防雷裝置安裝于發(fā)射裝置電柜之中。第三個(gè)等級(jí)主要是將電源三級(jí)分類裝置設(shè)置于發(fā)射裝置開(kāi)關(guān)中。第四個(gè)等級(jí)的防護(hù)則是確保插座等相關(guān)的設(shè)備具備防雷能力。

3.4 機(jī)房防雷

為了促使防雷效率得到提高，在開(kāi)展小功率中短波發(fā)射臺(tái)站機(jī)房防雷工作的過(guò)程中，可以將建筑物利用起來(lái)，在具體工作中，可以有效關(guān)聯(lián)防雷接地與附近的鋼筋網(wǎng)，這樣在面對(duì)雷擊的情況下，能夠快速提升防雷接地的電壓，利用鋼筋網(wǎng)的傳輸活動(dòng)，能夠促進(jìn)電壓傳送活動(dòng)的完成，將電壓輸送至機(jī)房使用范圍之內(nèi)，進(jìn)而有效平衡所有區(qū)域的電壓。為了有效保護(hù)小功率中短波發(fā)射臺(tái)站機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)施與人員的人身安全，可以強(qiáng)化接觸點(diǎn)與接觸點(diǎn)間的電位差，保障電壓處于最低情況之中，增強(qiáng)接觸點(diǎn)與接觸點(diǎn)間關(guān)聯(lián)活動(dòng)的高效性。為了避免小功率中短波發(fā)射臺(tái)站機(jī)房上空雷擊與靜電間的相互感應(yīng)，關(guān)于機(jī)房的上方位置處方面，可以依據(jù)具體情形安裝避雷網(wǎng)，以此來(lái)強(qiáng)化防雷效果。

4. 結(jié)束語(yǔ)

小功率中短波發(fā)射臺(tái)站所選擇地理位置的地勢(shì)較高，這些區(qū)域通常較為空曠，雷雨天氣并非人為可控，致使這些發(fā)射臺(tái)站極易遭遇雷擊，這樣就會(huì)使發(fā)射臺(tái)站的設(shè)備遭遇毀壞，更有甚者還會(huì)影響發(fā)射臺(tái)站的正常運(yùn)行。為了確保小公功率中短波發(fā)射臺(tái)站處于有效的運(yùn)行之中，應(yīng)當(dāng)全面開(kāi)展相關(guān)的防雷工作，通過(guò)科學(xué)、合理的雷電防護(hù)措施，高效減少雷電對(duì)小功率中短波發(fā)射臺(tái)站所造成的襲擊，保障發(fā)射臺(tái)站處于平穩(wěn)運(yùn)行情況之中。

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作者簡(jiǎn)介：石星，新疆伊寧市，副高級(jí)工程師，研究方向：小功率中波、短波發(fā)射臺(tái).