发射台站的雷电防护

2012-09-06张学梅

山西电子技术 2012年6期

张学梅

（山西广播电影电视学校，山西太原 030012）

发射台站大多建在山顶附近，海拔高，视野良好的地点。供电线路是从山下架空送到山上，极易受到直接雷，感应雷的冲击，以致损坏设备。从统计看，铁塔和机房直接受到雷击的情况很少，大部分是雷电冲击经供电线路侵入。

1 雷电的特点

雷电是在大地和雷云之间所发生的放电现象，地面上的设备受直击雷和感应雷所损坏，直击雷对设备产生十分严重的破坏，但设备的损坏多半还是具有正负两个方向的多重雷所造成的。雷电波形比较复杂，一种上升时间短，峰值大，持续时间短;还有一种是其波峰值较小，但持续时间长达数百ms.前一种造成的破坏大多是击穿绝缘物，类似电压过高，后一种其能量较大，由其造成的破坏大多是烧伤。

雷电冲击大多是通过供电线路、收发天线以及收发分离时的传输线等途径侵入，然后通过接地点进入大地，有部分进入机器一侧。雷电电流通过接地点到地后，发射机房的地电位急剧上升，于是在零电位侧的供电线路间产生反向闪络，冲击电流也被供电线分流。

其次，在收发分离台，当在发射台接收点或其传输线途中被雷击的话，浪涌（电流I）流入传输线是外导体（电阻），那么在内外导体之间发生几乎等于R·I的电压，这个浪涌电压将使与其两端连接的设备受到损坏。

2 基本的防雷措施

2.1 降低侵入雷电冲击或用分流来减低雷电灾害

· 降低接地电阻，接地电阻阻值都必须小于4 Ω;

（1）设备用网状地线与电源用地线（深埋）相连;

（2）收发天线地线相连并增加接地线;

（3）增加接地点，接地网状线;

（4）并用导电物质（例埋入铁霄，盐水等）。

·增加接地线

（1）机房内地线母线化;

（2）增加接地线母线与地之间的连线;

（3）强化同轴电缆的地线;

（4）缩短避雷点地线，并增多其接地数量。

·其他措施

（1）避雷针地线单独安装;

（2）避雷针地线与设备隔离降低感应;

（3）加强设备和配电线之间的屏蔽来降低感应;

（4）加强机房的屏蔽来降低感应。

2.2 提高设备的防雷性能

（1）单元内安装直流电源电压稳压元件;（2）利用偏置稳定电路提高晶体管的抗雷性能;（3）安装浪涌电流吸收体，浪涌吸收用LC元件。

2.3 插入防雷设备等

（1）在接收馈线侧插入防雷用输入滤波器;

（2）在发送馈线侧插入防雷用输出滤波器;

（3）收发台分离时，在传输线两端接入防雷分离端子板;

（4）在供电线路中插入防雷变压器。

3 具体的几种防雷措施

3.1 防雷变压器

防雷变压器设置在供电线路引入端，它可以降低由供电线路来的雷电冲击波或者由于桅杆等被雷击后引起的反向闪络导致进入电源的雷电电流。

3.1.1 对平衡冲击的效果

如图1所示，两条供电线上受到对地有同样大小的冲击电压时，防雷变压器的避雷器就动作，雷电冲击电流，流经机房地线Em，此时防雷变压器初级加有避雷器的极限电压，而在次级就受到衰减。对不足以使避雷器动作的雷电冲击，在防雷变压器次级受到衰减，从而保护了设备衰减器约为40 dB。

图1 对来自供电线的冲击防雷变压器的工作情况

3.1.2 对不平衡冲击的效果

即使雷电冲击加于两条供电线上的大小不等，但实际上每条供电线与地之间的阻抗是不平衡的，或避雷器开始放电的电压不同，从而产生了不平衡分量，形成了供电线间的冲击电流。此电流从变压器初级经电磁作用传到次级，对此无法用隔离变压器加以衰减。因此在两条供电线间接入冲击波SA1～2（见图2）使电压降低到极限额以下，并在次级接上电容器C1.C2以降低其峰值。它对线间冲击波的衰减量约为20 dB。

图2 防雷变压器的电路组成

3.2 防雷供电方式

这是一种为了防止避雷器动作时熔断保险丝的新的供电方式，它是由无避雷器的绝缘隔离变压器和最外层护套为铜铠装的高压电力电缆组合而成的。

图3 防雷供电方式

如图3:它是用铜铠装的双芯电力电缆作为杆上变压器初级侧的引线埋设，铠装护套两端接地，那么雷电电流流过电缆护套，其芯线与铠装护套之间有电压产生，但雷电电流没有流过芯线一侧，所以其保险丝不会熔断。这时由于电力电缆不长，铠装护套电阻较小，所以只要有隔离变压器就能承受雷电冲击波。又若两芯线间平衡良好，那么其线间浪涌最小。这种供电方式，对于持续时间长的多重雷十分有效。

3.3 防雷式隔离端子板

图4 防雷隔离端子板系统图

防雷式隔离端子板是用来吸收和隔离在收发分离台传输线两端所发生的浪涌电压，从而使收发设备得到保护。从图4可知，在传输线上加装有截止频率为数MHz的两极T型高通滤波器（HPF），传输线一侧的电容C1应使用耐压电容器。在电源一侧，避雷器与L1组合成多级避雷电路。在传输线上叠加交流电压时，绝缘隔离变压器的次级电压仅有交流30 V左右就可以了。

另，如在传输线上叠加直流电压时，那么由于末级避雷元件是齐纳二极管，则其防雷避雷效果较之前者要差一些。