1kWPDM固态发射机遭雷击故障处理谈中波台的四级放电装置
2015-03-02杨文娟作者单位甘肃省新闻出版广电局金昌广播转播台
杨文娟（作者单位：甘肃省新闻出版广电局金昌广播转播台）
1kWPDM固态发射机遭雷击故障处理谈中波台的四级放电装置
杨文娟
（作者单位：甘肃省新闻出版广电局金昌广播转播台）
摘 要：本文通过中波全固态发射机雷击故障的检修处理，探讨了中波台的四级放电装置及放电球的维护。
关键词：故障；雷击；放电装置；
1 雷击故障的检查处理
金昌广播转播台有1台2011年由西安海通生产的1kW PDM全固态中波发射机自装机以来曾遭到多次雷击，调制功放盒里面的IRF 250场效应晶体管多只击穿烧毁。2013年10月份台组织技术人员对这个故障情况进行彻底处理。检查发射机各级电压值正常，基本在标准范围的下限；检查交流稳压器的输出电压，非常标准；对机房保护接地和天线地网的接地电阻进行了测试，机房0.4Ω，地网 0.3Ω，接地电阻都正常；检查配电柜和电源稳压器，接地电阻0.4Ω，配电柜和稳压器的所有避雷器全部正常；检查了中波天线的底部的放电球，外表完整，接线完整良好，接地电阻0.3Ω，放电球间隙约6mm基本得当。检查过这些环节都正常以后，觉得问题有可能还在发射机本身。于是又对发射机进行了认真的检查，检查梳理了发射机里面所有部件接线是否接触良好，插件的触头是否接触良好，尤其每个功能盒的接地是否牢固和充分，结果都没有问题。
但是，在检查中发现，发射机馈管输出口没有安装放电球，觉得问题有可能就出在这里，决定在发射机的输出口安装一个放电球，放电间距取1mm。经过实践证明，在近一年的运行中，尽管今年金昌地区雷雨比往年多得多，也没有发生一次因为雷击而导致发射机故障。鉴于这个成功的经验，对今年新安装的一台海通公司生产的PDM1kW全固态发射机也安装了放电球，间距取1mm。从7月份运行至今，再没有遭到过雷击。
2 中波台的四级放电装置
大家都知道中波铁塔高度一般都在百米左右，就中波广播发射台所处的位置而言，方圆几公里甚至十几公里内都是绝对制高点，因此转播台附近落雷时，铁塔往往是首当其冲的落雷点，可以这么说，中波广播发射台遭雷击的概率，90%来自中波发射天线。中波发射铁塔与电视调频发射塔不同，电视调频发射塔是直接接地的，塔体只是一个支撑作用，蝙蝠天线、角椎天线、裂缝天线、垂直极化天线等挂在塔体中上端，在铁塔的顶部安装有避雷针。电视调频发射塔即是一个天线的支撑体，又是雷电电流对大地的泄放导体，本身具有很好的顺畅的雷电流泄放途径。
而中波铁塔本身就是个发射天线。中波发射铁塔的拉线铁塔底部有一个高度为20cm的绝缘柱，自立塔底部有3个高度为40cm的绝缘柱与地面相支撑，所以中波铁塔不能直接与大地接触形成
图1 四级放电装置良好的雷电流泄放途径。如果没有有效的放电措施，中波铁塔不接地的特性将使得雷电电流必然沿发射天线--调配网络--馈线途径进入发射机。因此可靠、合理的雷电电流放电措施是解决发射机雷击事故的首要条件。所以一般中波台都设置四级放电装置，见图1。
图1 四级放电装置
根据其在通路中位置的不同，各级放电装置承担的作用也有所不同。特别强调，铁塔底部金属放电球，石墨放电球，发射机内放电球，其放电间距大小的设置非常关键。通常，放电球的间距，在常温常湿时的经验公式为1mm/1kV，即1mm间距耐压1kV。但金昌地区由于处于重工业区，空气中含有不少的酸分，又考虑到雷雨天空气湿度剧增，应取1mm/500V为宜。
1kW中波广播发射机，假定发射机与天线理想匹配。
W=U2/R
1kW发射机天线底部金属放电球，在雷击的瞬间，对地拉弧放电，起到第一泄放的作用，承担70%放电任务，间距约5mm为宜。
平时发射机正常工作的时候，加在调配网络石墨放电球两端的广播信号峰值电压大约为316V。显然，此时放电球应处于绝缘状态。调配网络石墨放电球间隙是可调的，具有良好的放电特性，其放电电压的变化随着面积的增加而降低，承担大约20%释放雷电电流任务，间距取2～3mm为宜。亦就是说，加在石墨放电球两端的雷电电压达到或超过1000～1500V时，放电球应处于导通或饱和导通状态。
发射机前端馈线一般采用的避雷器，也叫1/4波长短路型浪涌保护器，是根据天馈线中的驻波理论和雷电波频谱设计的。保护器内部做成同轴腔体形式，将一根相当于信号频率的1/4波长的末端短路的镀金棒并联在馈线上，一端接芯线一端接地。由传输线理论得知，当短路线长度为1/4波长的奇数倍时，短路点上工作波阻抗为无穷大，相当于一个并联谐振电路，此时对设备传输的信号功率衰减为零。但对于雷电波而言，由于其频谱范围很宽，而且绝大部分能量集中在30kHz以下的频段。因此，该短路棒对雷电波并不是1/4波长，而近似于短路，所以雷电波就被对地泄放了。发射机前端的馈线避雷器，承担5%放电任务。
发射机内部铜质放电球，承担5%放电任务，间距调到1mm为宜。
3 各级放电球的维护
中波天线底部金属放电球，对应的发射机经常遭受雷击。对天线底部金属放电球维护要求：
（1）放电球横杆与放电球支撑直杆的连接要无缝焊接连接，不能用螺丝等的机械连接，因为机械连接接触面锈蚀电阻会使铁塔、馈线对地电位上升到极高的状态，极易引起击穿发射机功放管，并且可能会使铁塔对于作为导电物体产生闪络。
（2）及时去除金属放电球锈迹和放电产生的焦痕。
（3）接地引下线要求用宽度大于100mm的铜带直接焊接在放电球横臂上。
天线调配房石墨放电球，要求石墨放电球间隙合适、两石墨球保持平行、石墨放电球与基座的连接紧密；雷暴天后及时检查放电球，发现放电产生的凹坑，应旋转放电球，使放电球相对的面光滑无痕迹。
发射机内部的放电球，每周必须清除上面的积尘，保持放电球表面光滑无痕迹、无积尘。放电球对地的连接最好用30mm宽的铜带焊接。
