TSW2500型500kW短波发射机高周故障分析

郭亚明

摘 要：本文对TSW2500型500kW短波发射机高周系统进行简单介绍，重点对高周系统常见故障进行分析，提出处理办法，并结合实际提出维护改进措施。

关键词：发射机；高周；故障

中图分类号：TN838 文献标识码：A

1 引言

我国于2000年开始引进TSW2500型500kW短波发射机，该发射机由瑞士THALES公司生产，是目前世界最先进的短波发射机之一，该发射机运行稳定、故障率低。该机型的高频放大器末级槽路采用3π结构，工作于低Q值状态，这使得其工业效率和工作指标都比较好。经过十几年的使用，发射机也出现了各类故障，维护人员也从中进行了总结，摸索出故障判断、处理、预防的一些经验。对发射机的稳定起到了很好的作用。其中，发射机高周系统故障具有故障点判断难，处理难度大，处理时间较长等特点。掌握高周系统故障判断处理对实现“不间断、高质量”的目标有着非常积极的意义。

2 高周系统介绍

TSW2500型500kW机发射机高周部分包括：频率合成器、射频衰减器、宽频带放大器、射频驱动级输入网络、射频驱动级、射频驱动级输出网络（即射频末级输入网络）、射频末级和射频末级输出网络构成，如图1所示。

射频驱动级采用CTK12-1超蒸冷三极电子管，栅地线路。

射频末级采用TH576超蒸冷四极电子管，阴地线路，工作于丙类弱过压状态。射频末级和输出网络之间耦合为电容耦合，具体器件为C250隔直电容器。

高频放大器末级输出网络采用一个低通结构的3π网络组成，如图1所示。3π网络实现了谐振、阻抗变换和滤波功能，可将发射机50Ω输出阻抗变换为射频末级功放管所需的等效屏极特性阻抗190Ω；使谐振回路谐振于工作频率；同时还对谐波进行了衰减（对于屏极上所有谐波均呈现最低阻抗），起到了滤除谐波的作用。3π网络的电感采用调谐线结构，分布参数很小，这样使得寄生频率远高于工作频率，由甚高频滤波器滤除。粗调有电感线圈（调谐线）参与，细调谐完全采用可变真空电容器，从而使调谐点細腻平滑，如图2所示。

3 高周常见故障分析

3.1 宽放电源小盒保险爆

故障现象：加高压时，IaV1显示值0.5A（正常值1A），其他表值无显示；高前管有屏压，栅偏压值为0.44kV（正常值大约0.74kV）。

原因分析：判断为断激故障，查看宽放电源的电流表指示为0，正常时机器未加高压表值为4A，加高压发射机运行正常后的指示值大约11A。

故障处理：更换宽放电源保险。

3.2 C102击穿

故障现象：加高压，高末栅流Ig1V2无表值，故障显示为激励故障。

原因分析：宽放输出正常， 用示波器（万用表）检查高前级激励输入端N1（航空插头）无激励信号，用摇表检查C102绝缘为零。判断为高前可调电容MP01的C102击穿，导致激励通地。

故障处理：更换电容。

3.3 高前电子管断丝

故障现象：发射机加高压时，出现故障信息“Ig1v2 below limit”，IaV1、Ig1V2无表值。

原因分析：观察表值情况，发现高前电子管在静态时无屏流，说明高前电子管不工作。用钳流表检查高前电子管灯丝电流，发现几乎无任何数值。将发射机关至OFF，拆下灯丝电源连线，对灯丝摇绝缘（只能用1000V摇表）发现无穷大，故判断高前电子管断丝。

故障处理：按照“高前电子管CTK12-1更换规程”更换备份电子管，各个频段加高压试机。

3.4 C133击穿

故障现象：播音过程中，发射机多次Trip，掉STBY，故障信息显示：“Transient Ig1V2 above limit， Trip Counter has cut back to STANDBY”。高压加不上，反复告警，IaV1只有0.5V左右，VaV1正常，Vg1V2 为450V左右，其余表值无；宽放电源电流只有4A左右。

原因分析：（1）C133电容温度贴片变红，甩开C133用摇表摇绝缘击穿。

（2）C133击穿引起偏压通地，因此末极栅流越限告警。

（3）C133击穿引起驱动级高频输出通地，使宽放处于空载，宽放电源电流只有4A左右，正常时为15A左右。

故障处理：更换电容。

3.5 高末电子管故障

高末电子管故障主要包括灯丝断极，栅阴碰极、漏气导致真空度下降等，出故障时机器无法上ON，或升功率时出现栅流越限，帘栅流、板流越限或板耗越限等，可用钳形电流表（直流）测量灯丝电流与正常值进行比较（全灯丝时电流正常为900A左右）。

故障现象：发射机播音过程中，频繁出现告警信息：“Transient Ig1V2 above limit”，导致发射机连续过荷掉高压。并且出现告警信息：“VfilV1 below limit”，高前灯丝电压只有3.5V，发射机掉到“OFF”状态。

原因分析：栅流出现过流说明高末电子管栅极通路上有通地点。首先，在整流机箱拆下X217的42端子和射频机箱L212接栅极端。对这条通路用摇表摇绝缘正常。然后，用聚四氟垫片隔开L133与栅极连接触点，对高末电子管栅极及管座对地摇绝缘，发现通地。吊起高末电子管对电子管栅极与灯丝之间摇绝缘发现阻值为零，判断高末电子管栅阴碰极。末电子管栅阴碰极导致Ig1v2连续出现超越极限值。

（1）用万用表量各级之间阻值，发现内外灯丝之间阻值无穷，判断高末电子管断丝。高高末电子管断丝导致高末电子管灯丝升的速度比正常工作时快，故当高末电子管灯丝升到黑灯丝5V时，高前电子管灯丝还没到2V，此时系统默认保护高末电子管停止升灯丝，因此告警提示高前电子管灯丝低于极限值。用钳形表卡高末管发现灯丝电流只有0A（正常初级应为35A左右），确定高末电子管断丝。

（2）高末电子管漏气造成发射机屏流过荷保护，加不上高压，漏气电子管灯丝在不断氧化，灯丝表面敷层氧化后会失去电子发射能力。

故障处理：

（1）打开机箱门，取下屏极自封水管，松开屏极与电感L233的连接杆的螺母，并取下连接杆支撑螺母，松开隔直电容与槽路的内六角连接螺杆，卸下C140B，C264与隔直电容连接螺杆；

（2）取下风管，取下隔直电容；在门边上装好吊车，一人抓住吊车吊臂进行负重试验；把吊车上的螺杆拧到电子管上，检查吊车中心与管子中心在一直线上，检查吊车的螺杆与TH576屏极是否紧固；

（3）一人转动滑轮，一人在边上监护，并扶好管子，吊起管子至最高处，把管子推到机箱门外；清洁管子灯丝、栅极、帘栅（需用砂纸打磨）、屏极及瓷环，套瓷环封套，转动滑轮，把管子放到电子管箱内；卸电子管上进出水口；清洁管座，在各极涂上一层导电油；

3.6 C262绝缘下降

故障现象：发射机多次掉高压，显示”瞬时IaV2过大，反射功率过大，TSM输出电流过大，TSM输出电压过大”等。

原因分析：将C262下机经打压低于30kV/AC，从而确定掉高压为C262耐压不足瞬间高压通地引起。

故障处理：更换电容。

3.7 C262击穿

故障现象：播音中，发射机发生多次Trip，加不上功率，APD过大越限，“MANUL”模式按“VA+”键升功率时，Pfwd只能加到10 kW左右，APD上升很快，VSWR表值不起（始终为0）。

原因分析：由于C262（C261）在一π电感于二π电感之间，电容击穿，使槽路失谐，故加功率时，APD过大越限。由于有隔直电容C250，直流高压没有通地，故“MANUL”模式功率时，Pfwd能加到10 kW左右。

故障处理：

（1）查看温度贴片是否变色，结合点温来判断那个电容故障。

（2）“MANUL”模式功率时，Pfwd能加到20KW左右，调谐对应的MP，若Pfwd、APD无变化，一般为该路电容击穿。

（3）初步判断后，甩开C262一端，用摇表在机上摇测C262绝缘为0 MΩ，更换C262。

更换3π网络电容后，要注意检查发射机的状态，加满功率、70%调幅10分钟左右，对槽路电容进行点温，并与正常的温度值进行比较；同时要测量三大指标，确保发射机工作状态正常。

3.8 C271击穿

故障现象：发射机多次Trip，并自动降功率，屏幕故障显示为：未级屏流、栅流过限，TSM输出电流过限，功率模块机箱放电球打火。击穿后，加高压，APD损耗很大，MP10、M P11一边倒（往最小值一边），未级调谐失败，掉高压。手动升Vav2时，APD上升很快，VSWR表值不起（始终为0）。

原因分析：由于该电容是未级槽路调谐电容，有滤波和阻抗变换作用，并且是阻抗变换最大的调谐电容。该电容击穿，造成末级严重失谐，功率加不上。

处理方法：查看温度贴片是否变色，结合点温来判断那个电容故障。

（1）手动调第7路屏耗变化很大，调第9、11路无变化，且摸温烫，甩开C271一端，机上摇绝缘，接近于零。

（2）更换C271。

更换3π网络电容后，要注意检查发射机的状态，加满功率、70%调幅10分钟左右，对槽路电容进行点温，并与正常的温度值进行比较；同时要测量三大指标，确保发射机工作状态正常。

3.9 C281击穿

故障现象：播音中，发射机连续报警“屏耗过大”掉高压，无法开出满功率，发射机只能在低功率下运行。

原因分析：平衡不平衡转换器中C281电容击穿。

处理方法：播音中先手动调谐MP10、MP11，可在350kW功率下维持播音。

拧开平衡不平衡转换器中盖板，甩开C281电容，用摇表摇测其对地绝缘为“0”。更换C281后运行正常。

3.10 MS24开关接点处吱火

故障现象：发射机低频工作时连续掉高压，屏显为射频级打火，从猫眼看不到打火点。

原因分析：保护系统光敏元件检测到有打火，掉高压保护。

处理方法：短路门接点，打开一机箱门，关灯加高压后站远处找打火点，用砂纸打磨酒精清洁后试正常。

3.11 高末管座簾栅盘击穿

故障现象：加高压，故障显示：“RF Stage Arcing”（射频级打火），掉高压。

原因分析：由于管座帘栅盘漏水，造成击穿并引起·射频级打火。

处理方法：打开机箱门观察打火点，换管座的帘栅盘。

4 维护措施

发射机暂态电压过高时，会引起电容击穿，防止办法是加放电球，同时在满足功率要求的前提下，尽量降低屏压。同时要避免发射机电容长时间工作于过电流状态，否则极易引起温度过高烧坏。槽路电容的电流是支路电感电流的Q倍。调谐时，注意使发射机工作在准确的调谐状态下，否则失谐引起电容电流过大温度升高，增加电容器损坏的可能性。另外，要特别注意电容自身冷却，如果冷却不好，极易引起不必要的损坏，对只有风冷的电容，亦可采用增加水冷的方法来改善其冷却效果。在实际使用中C271损坏率较高，安装高频感应较强，原安装底板为铁质镀铜材料，因涡流发热氧化，我台将其改为铜板效果明显。另外我们通过测试发现C271工作温度较高，加上水冷盘冷却和增加高压风管强制冷却后，降温效果明显，损坏率明显下降。

对高周的真空电容、电子管加装光纤在线测温装置。设置温度告警，通过温度的变化数据对比来做到对真空器件损坏的预判，及时调整工作状态，延长器件使用寿命，降低故障率。

结语

新型发射机的维护有一个磨合、摸索的过程。只要我们善于总结分析，并采取积极可行的技术改进措施，就能将故障率降低。掌握娴熟的业务技能，就可以准确地判断故障，并将故障迅速处理。

参考文献

[1]严航明，高强.TSW2500型500kW短波发射机鉴相器的原理与维护[J]. 广播电视信息， 2012（07）.