数字中波广播发射系统防雷现状及探讨

内蒙古自治区广播电视传输发射中心包头广播发射中心台 ：郝洁

无线电发射天线技术并不是中国独有的，它适合各个国家的发展。不同的国家对相关法规有不同的要求。无线电波传播的主要介质是波形，具有很强的抗干扰能力。这项技术为人们接收信息提供了强大的辅助作用。没有技术的支持，人们无法接受信息。对于无线电发射天线来说，这项技术在中国已经取得了一定的发展时间和空间。相关技术的突破需要强有力的理论辅助和更细致的指导，才能从根本上提高相关技术的含金量。

1.中波系统防雷现状

数字中波广播发射系统由卫星接收系统、发射系统和供电系统等设备组成。目前发射天线高度主要为76m和110m。为了追求最大的信号覆盖，广播电台大多建在开阔的郊区。发射天线采用钢结构铁塔作为天线主体，采用不接地方式运行。中波天线通常是附近最高的结构，雷暴季节中波天线容易遭受直接雷击。在中波传输系统中采用科学的多级防雷装置，可以为以传输天线为主接雷的传输系统提供优良的保护。同时，对中波传输系统供电源系统实施多级防雷、等电位连接、联合接地等防雷措施，进一步保证了传输系统的防雷运行安全。广播电台没有工业防雷规范和标准，防雷设计主要参考gb50057-2010《建筑防雷设计规范》和相关的通信行业防雷规范。由于中波系统的特殊性，参考通用规范和标准并不能很好地解决中波系统防雷的实际问题，因此存在很多争议。另外，中波系统的防雷一般是尝试摸石过河，往往是在发现问题后进行补救和调整。这不仅没有降低雷击的概率，而且还造成了巨大的经济损失。

任何技术都需要相关理论知识和实践项目的支持，以及对中波信号的支持。天线是其中的重要组成部分，可以更好地应用于实践。因此，在相关的设计过程中，天线的高度要进行合理的分析，因为天线的高度对信号的波长起着至关重要的作用。如果天线高度较大，则传输的信号信息较弱。如果天线高度较低，信息将无法及时传输。因此，必须根据当地的地理环境，对天线高度与地面之间的垂直距离进行仔细的测量和分析，使数据更加准确有效，从根本上提高整体信息传输效率。接地网的设计在整体方案中起到了重要的作用，因此必须加强接地网的设计，完善相关的原则。任何天线在实践过程中都与大地之间有着密切的关系。对接地网的材料也要有明确的规定。大多数施工方会将铜作为首选材料，对铜的纯度、质量和长度都有一定的规定，保证反射信号和无线电波的良好接收。另外，不仅要铺设高安全的位置，还要做更清晰的规划，及时对地网的安全进行监督，尽量将这方面的损失降到最低。

2.中波发射天线的雷电危害方式

从系统结构上分析，数字中波广播发射系统的雷害表现为三种形式：一是发射天线，雷电流经发射天线，侵入分配机房，再反向进入设备集中的中央机房，这是雷击在发射系统中的主要破坏方式。第二，空间放电形成的电磁场耦合产生的电磁脉冲入侵市政电力架空线路和通信线路，和高脉冲电压会导致绝缘击穿或电磁干扰功率接口和通信接口的设备。第三，空间放电形成的电磁场诱导卫星接收天线，造成电磁脉冲侵入中央机房接收机，造成线路接口设备绝缘击穿或电磁干扰。发射天线雷电接收引起的直击雷击和电磁脉冲入侵是中波系统防雷的难点和重点。如何设置有效合理的防雷装置是中波系统防雷的核心。第一种情况可以通过合理设置浪涌保护器、线路屏蔽、等电位连接接地等方法进行有效保护。第二种情况是可采用专用避雷器、馈线电涌保护器、线路屏蔽接地等进行有效保护。从系统结构上分析，数字中波广播发射系统的雷害表现为是发射天线，雷电流经发射天线，侵入分配机房，再反向进入设备集中的中央机房，这是雷击在发射系统中的主要破坏方式。通过实施以上防雷装置，可有效减少95%以上的雷击事故。

3.中波发射天线的多级防护措施

3.1 中波天线的多级防雷措施

中波发射天线工作时不接地，用接地绝缘支架固定。发射天线作为主要避雷器，对提供良好的雷电放电通道至关重要。中波发射天线与调度室组成发射装置，是数字中波广播发射系统中雷击概率最高的装置。中波发射天线的防雷装置采用安装在发射天线下部的自适应直接避雷器。避雷器的工作原理是雷电击穿气隙放电。设置原则是雷电电压达到一定水平时立即打开放电间隙，放电过程不得干扰发射天线负载的高频信号。从而达到放电雷电能量的目的。以三角塔5kW+1kW双频中波发射机为例，发射天线同时具有5kW和1kW的发射功能。因此，位于三角塔三角形处的5kW+1kW双频中波发射机设置一级避雷器。该避雷器由铜基合金制成，可多次重复使用。为了保证放电环境的稳定性，在室外防水箱内安装避雷器，起到防水防潮的作用，从而稳定局部放电环境。根据传动功率计算并调整放电间隙。接地线的发射天线系统与接地电网铺设前，由120电线直接连接φ3毫米铜线组成的，这是沿径向均匀铺设着天线的底部为中心，扩展长度等于天线的高度。高频接地网的接地电阻不应大于1Ω。塔基础避雷器接地网以铁塔为中心，面积约100平方米，4×40mm扁铜为水平接地体，铸铜接地杆为垂直接地体。

防雷接地网应与高频接地网共用，接地电阻不应大于1Ω。在这个过程中，避雷器的选择很容易受工频防雷可靠性的影响。因此，在安装避雷器的同时，还需要安装一些配套设备对其进行保护，从而增加其使用寿命。在雷电活动较强的区域和雷电频繁发生的塔、段可增设耦合接地线。因为耦合接地线可以增大避雷针与导体之间的耦合系数，将流经塔的雷电偏转到两侧，从而提高高压输电线路的抗雷击水平。中波发射天线的金属避雷器采用尖端放电原理，其预设间隙大小应满足特定电压条会增大避雷器的间隙。同时，电弧表面会留下积碳，影响防雷效果。

由于金属避雷器长期暴露在阳光和雨水下，会在避雷器上形成腐蚀性杂质，也会影响防雷效果。因此，金属避雷器应定期保养，以保持其良好的运行状态。电涌保护器也是一种易损消耗品，中波发射天线内部及周围经常发生雷击放电。对电涌保护器的压敏电压、泄漏电流等主要工作参数的检测也是日常防雷维护的重要内容。供电系统配置三级电涌保护器。一级浪涌保护器采用大通流量产品，设置在低压总电源柜低压总开关处。二级浪涌保护器采用限压产品，安装在中心机房总电源柜总开关处。三级浪涌保护器也采用限压产品，安装在中心机房各接收机、发射机电源处。通过三级保护，对从电源线侵入的雷波容量进行有效放电。电力线路通过变压器的出线应埋设、铺设金属管，金属管两端均应接地。从电源室到中心机房的电源线应埋线。电缆屏蔽层与总等电位接地端子可靠连接。

天线底座采用高频扼流圈接地。在中波天线的防雷措施中，最重要的是将高频扼流圈应用于接地。它以天线为基础，配备扼流圈接地装置，可将空气中的带电云聚集起来，其中的静电需要通过天线体与大地连接分散。因此，天线会释放这些不相等的带电云，从而减少天线内电荷的放电次数，而周围带电云的电荷则无法放电。当其电场强度达到能够穿透空气中的绝缘层时，将实现立即放电。其中能击穿空气的有效电场强度约为25～30kV/cm。因此，此措施可作为在铁塔内避雷针的一种有效措施。

防雷质量的好坏将直接影响到天空调度网络的运行，直接关系到整个发射机系统实现安全工作的效率。因此，对中波天线实施防雷措施，可以避免雷击破坏等事故的发生，保证所有工作的正常运行。广播等设施必须采取相应的防雷措施，防雷效果取决于接地装置。其接地线的接地电阻也必须满足防控技术的要求，尤其是越小越好。只有这样，闪电电流才能释放并迅速传播。此外，要提高电气设备的绝缘性能，并将防雷管理作为系统的重要环节之一。

3.2 电源线路的多级防雷措施

当避雷器放电时，能快速放电充雷，恢复绝缘而不绊倒线路，这当然是非常好的。但为保证放电的顺利进行，必须保证接地电阻尽可能小。目前5ka处无间隙MOA避雷器的剩余电压为50kV，相当于10Ω的冲击电阻。如果脉冲电阻接地装置是5Ω和接地电网的潜力5ka 25kv，两者的总和达到75kv，不构成对p15绝缘子闪络威胁，利润率并不小，所以电源频率避雷器接地装置的接地电阻不得大于10Ω，这应该减少到大约5Ω尽可能多。为降低冲击系数，接地装置应绕棒(塔)布置成闭合环，并设置1～2个垂直接地极。

电源线路的防雷措施必须首先从最基本的设备开始，也就是在我们使用的这些工具上安装防雷装置、防雷箱等防雷设备。至于要安装的防雷设备的类型，取决于使用的具体工具。比如插排和插头、电源等，就需要安装防雷箱，而对于网络通信工具，当然就需要安装信号避雷器。以上就是一些简单的电力防雷措施，适合普通家庭使用。另一些则是从整个建筑安装避雷针等避雷器，需要在施工过程中实现。建筑施工现场的建筑物应当设置防雷网(带)或者避雷针，或者由其组成避雷器。特别是目前的建筑房屋多为金属活动板房，防雷装置的设置更为重要。引入电源的总电源箱应安装过压保护器。目前，人们还没有真正理解和充分掌握闪电机理的形成规律。对于自然灾害对电源网造成破坏的确切原因，他们并没有真正理解和找到解决这个问题的有效方法。随着科学技术的进步，许多先进的方法和设备不断投入到电源网的建设中，电源网的安全性和可靠性也在不断提高。特别是近年来，人们利用自然灾害参数、破坏程度等概率统计方法进行分析，并结合计算机模拟技术分析自然灾害对分布点网络的破坏情况。

3.3 馈线的防护措施

馈线系统保护的实现需要在一定的前提条件下进行，主要分为以下几种：实现快速通信，控制对象为断路器，端子为保护装置，不是TTU。它具有以下明显的优点：①故障处理时间缩短，重合闸频率降低；②快速故障排除，提高电机负载电能质量；③在故障段直接隔离故障在没有主站、分站配合的情况下，完成功能并传递给馈线保护装置。相关信号的传输需要馈线的协助。馈线相当于信息传递的主要支撑力量。它们可以在一定程度上传输信号资源。因此，我们必须注重馈线的选择。不同的馈线材料反映不同的信号强度，这是在选择的过程中。要合理考虑无线电波的消耗和信号的强度，仔细检查馈线的抗阻功能。只有更加关注这方面，我们才能更好地接收信号。中国的继电保护系统经历了从传统的电磁保护到现在的微机智能继电保护，通信能力得到了很大的提高。电流保护、距离保护和主设备保护采集局部信息，利用局部电量完成故障的局部排除。随着科学技术的发展，电源网自动化的实现已经开始。对其保护的研究具有现实意义，对整个电力系统的发展尤为重要。

4.加强中波广播发射天线的维护

由于中国国土面积大，涉及地理环境、地形和气候条件多，不同地区应采取不同的养护方法。对一些关键的维护区域，如高海拔地区，应进一步进行规划。日常维护，定期维护，消除安全隐患。维护内容不仅仅是单一方面的维护，还要涉及到天线所涉及的内容的维护，如接地网质量的维护、绝缘的维护等。另外，拉索对整个天线有至关重要的影响，所以我们必须重点检查，看是否有裂缝。如果拉丝断了或松了，我们应该及时修理，对维护的关键点要做进一步的规划，让员工集中精力把握。在故障排除过程中发现问题，应及时报告，及时检修，否则将带来更大的经济损失和安全隐患。如果在故障排除过程中发现工作质量下降，应及时反馈。由于铁塔体积大，涉及零件和材料多，随着时间的推移，很容易损坏或锈蚀零件。应及时更换和修理。这些故障处理的重点在于维护人员。有必要加强这方面的培训，使他们更加认识到问题的严重性，确保他们的工作合格。地理条件，包括地理位置和地理环境，对中波广播天线的维修有着非常重要的影响，因为不同的海拔高度会导致不同的维修方案、不同的维修日期和不同的维修材料。中国西藏地处地理环境恶劣，海拔高、日温度低，对保修维修起到了一定的阻力。为了在后期节约能源和资金，我们必须在前期做好足够的工作。相关人员也要注重相关材料的选择，一定要选择一些耐冷、耐高温的材料，这并不意味着选择耐冷、耐高温的材料就可以避免断线的现象。随着时间的推移，将会出现一系列的问题。手术必须在早期做好充分准备。如果遇到突发问题，必须有合理的解决方案和相应的保护措施。另外，中国一些地区地处湿润气候，空气含水量大，水分也是零件生锈的主要原因。因此，应根据不同的地理环境选择防水材料进行防护。不难看到，在一些地区，有水洼对无线电波有一定的影响，不利于进一步传播的无线电波，如果气候条件有不可避免的影响，有必要合理改变外部环境，加强排水系统。中国天线的发展是一个漫长而有趣的过程。随着科学技术的发展，它不断取得进步，但在进步的过程中，它仍然会面临许多障碍。地理环境是一个大问题。由于地理环境和气候是无法改变的，需要改变外部条件，对设施进行定期维护和检查，实施监督，对维修的各个方面进行合理的监督，使维修人员能够保持乐观认真的态度，以更加积极的态度面对相关的维修检查工作。中波发射天线的金属避雷器采用尖端放电原理，其预设间隙大小应满足特定电压条件下的雷击击穿放电。在日常使用中，强电流容易使避雷器的凸面因温度过高而形成凹弧，这样会增大避雷器的间隙。同时，电弧表面会留下积碳，影响防雷效果。另外，由于金属避雷器长期暴露在阳光和雨水下，会在避雷器上形成腐蚀性杂质，也会影响防雷效果。因此，金属避雷器应定期保养，以保持其良好的运行状态。电涌保护器也是一种易损消耗品，中波发射天线内部及周围经常发生雷击放电。

5.结论

中波发射天线技术在中国经济发展中发挥了至关重要的作用。它不仅可以促进信号的进一步传递，而且为人们接收信息和交换信息提供了更方便的手段。仅仅提供技术支持是远远不够的。要根据相关原则加强维护，逐步对广播天线各部分进行合理分析，通过局部问题的解决，促进整体进步。任何理论如果不应用于实践，就只能推广。因此，我们应该将相关原则与实际技术、实践和维护相结合，推动相关技术的进一步发展，为我国提供更充分的后备保障。