广播中波转播站防雷控制系统技术研究

王木沙

摘 要：防雷是中波全固态发射机正常工作的一项重要保护措施。本研究对雷电对发射设备的危害进行了阐述，从构建广播中波转播站完整的防雷保护系统出发，提出了解决上述问题的办法和途径，确定完善了影响广播中波转播站防雷系统作用的几个关键技术。

关键词：发射机；中波；防雷

防雷是中波全固态发射机正常工作的一项重要保护措施，防雷性能的好坏，直接影响到安全播出。

1 雷电对发射设备的危害

雷电危害根据雷击的形式和影响分为三类：直击雷、雷电感应和雷电波入侵，前两者实际上是雷击动作的两个部分。

1.1 直击雷

由雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电的现象称为直击雷。直击雷时，雷云放电的电流很大，使可燃物体瞬间燃烧爆炸，危害十分巨大，将直接危害台内的发射铁塔和调配室天调网络。

1.2 雷电感应

这是直击雷的第二次作用，即是雷电流在直击雷附近导体上产生的静电感应和电磁感应，导致设备损坏80%来自感应雷。由于极大的雷电流，在其周围形成瞬间强电磁场，产生脉冲电磁辐射，对一定区域范围的导体或用电设备产生电脉冲，将危害台内各电气设备、通信传输线路、数据采集处理器及发射机攻防模块等。

1.3 雷电波侵入

当架空线路或架空金属管道遭受雷击，或者与遭受雷击的物体相碰，以及由于雷云在附近放电，就会在导线上感应出很高的电动势，沿线路或管路将高电位引进建筑物和电源系统内部，从而造成电路系统中断、线路火灾以及触电事故，对台站的危害具体表现在破坏电源系统以及天馈线系统，从而引发全台大规模停电事故和天馈线损坏等重大安全事故。

2 防雷控制系统技术

雷电防护措施主要有：接闪、均压、泄流、接地等。广播中波转播站在已采取雷电防护措施的情况下仍遭受雷击侵扰，主要原因是一些关键技术措施的缺漏，如接地系统的布设不合理、屏蔽措施不到位、不同电路系统保护配合不妥当、线路布设不合理等。本文从构建广播中波转播站完整的防雷保护系统出发，提出了解决上述问题的办法和途径，确定完善了影响广播中波转播站防雷系统作用的几个关键技术。

2.1 广播转播站的接地系统布设应逐级分流

⑴转播站各部分的接地特点。中波转播站从外到内应有3个部分的保护接地网。铁塔的保护接地网：天线塔在常态下是悬空的，在雷击时通过放电球与地网相连，所以放电球的间隙要设置得恰到好处，且需要经常维护，这相当于避雷针的直击雷泄流地网。天线信号转接箱的保护接地网：天线信号转接箱的外壳连同天线馈线的金属屏蔽层，连接到地网，这一地网应能泄流沿信号馈线串向发射机房的瞬态高压强脉冲。转播站机房的弱电接地网：即独立的工作机房保护接地网。

⑵逐级分流接地网的布设。中波转播站防雷逐级分流地网分布见图1。

地网1为铁塔的保护地网，用以泄导天线塔接闪时的雷击电流，由于在放电球接合时入地的电流等同于雷击电流，强度很大，其瞬间地电位提升很快，所以这一地网应作为直击雷防护接地单独布设在铁塔附近，连接放电球外侧。地网2为室外馈线保护地网，作为馈管的金属屏蔽层和转接箱接地。铁塔接闪时大部分雷电流在地网1入地，一部分沿馈管信号线路串入，通过转移阻抗在馈线的屏蔽层上产生暂态高电压，这部分暂态电流应在地网2入地，以阻止对机房的较大影响。地网3为转播站工作机房的接地网，沿工作机房布设成环形，并间隔4m左右引一个接地端子至机房，与机房内的汇流母排相连，将工作机房内的金属门窗、设备机架、机壳以及防静电接地、保护接地端等均就近连接到母排之上，以使机房内所有设备的等电位连接到位。为避免不同级地网地电位的“反击”和相互干扰，3个接地网之间应有大于4m的地中距离。

2.2 转播站屏蔽措施

转播站的屏蔽措施包括线路的屏蔽和弱电设备场所的屏蔽。对于线路的屏蔽，首先应考虑遭遇浪涌过电压风险最大的天线馈线，而天线馈线属于已布设好的线路。由于已布设好的线路再穿管进行屏蔽难以实施，本文提出屏蔽环群的思路，用以解决这一问题。

⑴屏蔽环群的思路。中波转播台的天线馈线出于抑制涡流干扰的需要只能单端接地，在室外天线遭受雷击时，雷击暂态高压会使屏蔽层带上高电位，从而使与其相连的发射机外壳带上高电位而对发射机内的元器件造成威胁。为了进一步削减雷电高压的脉冲，也为了使馈线的最外层屏蔽管不直接连接至发射机，有必要在馈线的室外部分再套设多点接地的外层屏蔽层，以达到双层屏蔽滤波。由于已布设好的大馈管再穿管屏蔽难以实施，故可使用屏蔽环群的方法，该方法采用微分屏蔽管后再进行叠加的思路：即在需要屏蔽的发射馈线外，每隔一定距离就环扣一个钢圈，再用圆钢对多个钢圈进行焊接串联，并使连接的圆钢多点接地，其接地点应在外圈地网中（地网2），这样使得瞬间的暂态高压脉冲在机房的外围就能大部分入地，减少对发射机的干扰。

⑵工作室空间电磁辐射屏蔽网。机房未采取屏蔽措施时，其内部的弱电设备电子器件在发生天线塔接闪时存在较大的失效或损坏风险；这也是广播电台雷灾发生的主要原因之一。所以，对弱电设备集中的发射机房进行屏蔽处理非常必要。

屏蔽網格可装于机房内墙，嵌好后再抹装饰涂层，应特别注意与门窗框的连接，以免留下空洞。屏蔽网至地面与机房的闭合汇流排连接，防静电地板也每隔2m与铜排相连，组成一完整的法拉第笼。

2.3 信号过电压保护器与电源过电压末级保护器的配合

单纯从电源过电压防护来看，有3级电源系统过电压防护已基本能将通过电源线入侵的雷电波抑制到设备可承受的水平；但因为电源线和信号线连接同一设备，而它们的工作接地是不在一起的，因此在供重要设备用电的插座前安装浪涌保护器SPD（末级电源SPD）是很必要的，它与各路信号SPD共用同一保护地，这样在电源线和信号线间就有了一个共地防雷保护装置，可以抑制两个系统的暂态电位差。此外，电源线与信号线在系统布线时，他们之间的回路面积应尽量小，以避免雷击电磁脉冲穿过回路感应出高暂态电压造成威胁。所以各类导线连接设备时，要尽量平行布设，并分别穿管屏蔽。

3 结论

对于广播中波转播站而言，较为完整的防雷保护系统应注意以下几个方面：?接地网的结构应是相对独立的逐级分流式，其思路即直击雷接闪的大电流、强感应脉冲大电流应在远离机房的外部地网入地，对机房本身应建设功能较好的独立弱电接地网。各信号SPD安装到位，电源系统的3级SPD防护中，注意各重要弱电设备前端的末级细保护不可省略。对工作机房的空间屏蔽和进出机房缆线屏蔽，应注意馈线增加多点接地的外层屏蔽。机房各部分要严格等电位连接，并注意防止出现大的感应回路。

弱电设备防雷系统建设是个相对复杂的问题，不可能依靠某种先进的防雷设备和防雷措施就能达到目的，必须针对雷害干扰的途径，对各类可能产生雷击的因素进行排除，综合采用接地、均压、屏蔽、分流等措施，才能将雷害减少到最低限度。

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