探析中波广播发射台防雷技术及措施

探析中波广播发射台防雷技术及措施

索珍

西藏自治区广播电视局下察隅中波转播台，西藏林芝860600

摘要：中波广播发射台一般都建立在开阔、空旷的场地上，它是广播电视传输信号的重要组成单位。因其工作原理对雷电的吸引能力较强，天线会将雷电引入到调配室，对发射装置以及设备造成破坏，因此有效的防雷措施十分重要。基于此，文章重点就中波广播发射台防雷技术及措施展开论述。通过对这些方面的研究，旨在提高中波广播发射台的防雷能力，确保广播发射设备的安全稳定运行。

关键词：中波广播；发射台；防雷技术

引言

中波广播发射台是广播信号传输的重要基础设施，其设备的正常运行对于广播信号的稳定传输至关重要。雷电作为一种常见的自然现象，具有强大的破坏力，对中波广播发射台的安全构成了严重威胁。因此，研究中波广播发射台的防雷技术及措施具有重要的现实意义。

1雷电对中波广播发射台的危害

1.1直击雷危害

当直击雷击中发射台的天线塔、建筑物等设施时，会产生巨大的电流和极高的电压。这些电流和电压可能导致设备的直接损坏，如烧毁天线、发射机等关键设备，甚至可能引发火灾，对发射台的安全造成严重威胁。

1.2感应雷危害

（1）静电感应

雷电发生时，在发射台的金属导体上会产生静电感应。当电场强度达到一定程度时，这些感应电荷会形成较高的电位差，可能导致设备之间的放电，从而损坏设备的电子元件[1]。

（2）电磁感应

雷电放电过程中会产生强烈的电磁场，在发射台的闭合回路中会感应出电动势。这种感应电动势可能使回路中的电流瞬间增大，导致设备的损坏，如损坏信号传输线路、控制电路等。

1.3雷电波侵入危害

雷电击中发射台附近的架空线路、电缆等设施时，会在这些线路上产生雷电波。这些雷电波可能沿着线路侵入发射台内部，对设备造成损害。

2中波广播发射台防雷技术以及具体措施

2.1优化中波广播发射台接地设计

在中波广播发射台的设计中，要对其周边的地质、气象条件进行充分的调查，才能有效地避开雷击多发及土地导电率欠佳的地区，并根据有关规定对其进行科学合理的设计。接地导体埋藏于地下，接地电阻的大小直接决定了防雷效果的好坏，在设计和安装时应通过多种方式设计确保接地保护效果达标，比如外引接地、放射型接地或复合接地，布置接地电极需要特别关注以下四个方面：

（1）接地系统的导体材料应具备出色的导电性、耐腐蚀性和机械强度。如铜、镀铜钢和镀银钢等。铜及铜合金是常用的导体材料，能够有效导引雷电释放，并在各种环境条件下维持稳定性。

（2）截面积的计算：导体的截面积需根据实际需求进行准确计算。截面积过小可能导致电流密度增大，引发高温和电压升高等问题，进而影响接地系统性能。反之，截面积过大则可能增加成本和占地空间。设计防雷接地系统时，应综合考虑相关标准和规范，考虑波折电压承受能力、线路长度、线材材质、设备要求等因素进行合理计算。具体如下：

（1）

式中：S为导体截面积，mm2；I为安装电流，A；K为综合系统；U为电压等级，V。

（3）接地电极的数量和位置：为确保接地系统的有效性，应在中波广播发射台的各个关键设备周围分散设置多个接地电极。

（4）接地电极的连接：接地电极必须与地下金属材料（如埋入地中的金属杆、金属板等）紧密连接，以确保电流能够正常导入。连接方式可采用专用的接地夹具或焊接等方法，以确保电极与金属材料之间紧密贴合。在设置接地电极时，务必避免与其他设备或导线发生跨越，否则将会导致电流通路变长，增加电阻，从而减弱接地系统的效果。其计算公式如下：

（2）

式中：RS为水平接地体接地电阻；ρ为土壤电阻率；L为水平接地体总长度，m；d为等效水平接地体横截面直径，m；t为埋在地下深度一般取0.6m；K为与接地装置型式有关的系数。接地电极的正确布置如图1所示。

图1 接地电极

2.2中波广播发射台天调网络的防雷

2.2.1天线接地及石墨放电球间隙的调整

天线的基座设计为高频扼流线圈，主要用于放电。高频扼流圈作为一种特定的线圈，能够抵抗交变电流。它的工作原理在于，通过线圈的电抗与频率的比例关系，高频交流电流被有效抑制，而低频的直流大电流则能够顺畅流过。在中波天调网络中，高频扼流圈的运用是避雷和防雷措施中的关键要素。特别是在雷暴天气条件下，当电场强度增强至足够强大，放电现象就会发生。值得一提的是，雷电击穿空气的有效电场强度可达25～30kV/cm，这时高频扼流圈能够有效地为天线提供避雷保护，进而显著提高设备和人员的安全性。

2.2.2优化匹配网络的防雷设计

优化和完善匹配网络的防雷，匹配网络使用的防雷通常采取串臂容抗或并臂感抗形式。公式如下：

           （3）

             （4）

式中：Q为天线品质；Rp、Rs为纯阻；XP、XS为复数阻抗。

在实际运用中，选用微亨级电感并联匹配网络，强化防雷功能。微亨级电感相比于过去的毫亨级电感，具有泄放雷电效果更好的特性。

雷电电流的频谱经傅里叶变换计算比较复杂，有直流、交流、脉冲等多种构成部分，需要加装隔直流电容C用于阻隔低频部分，以有效地阻止雷电的低频电能通过天调电网流入到发射设备内。C的电容通常在1000-3000pF之间，应选用耐高压、抗强电流的电容。在电路网络中，特别是在高频传输线路上，相位偏移是一种常见的现象。当天线遇到雷击放电时，由于石墨放电球对地放电导致电流急剧变化，很可能会引发输出电压过高，损害功率放大器。为了解决发射机电流的突然变化问题，研究者提出了一种移相补偿网络，其一端与天调匹配网相连。当塔基发生短路放电时，这个移相补偿网络能够在发射机之前，控制发射机的电流变化保持在容许范围内，从而有效地缓冲网络负荷，并保护发射机功率放大器免受损害。

2.3优化电源防雷保护

在进行防雷保护工作时，电源系统是机房正常工作的保障，必须重视电源系统的防雷设计，完善电源防雷设施。在进行设计时，必须根据供配电系统的使用要求和设计规范开展建设。在进行供电系统高压端防雷保护方案设计时，须请供配电部门专业的高压电气工程师进行设计，保证操作过程和安装流程都符合防雷设计的要求和规范。在低压供电端，应该做好电源输入端的保护、配电机柜的接地、应急发电机房的防雷接地、UPS电源系统的防雷接地工作。在低压配电板的防雷设计中，要将避雷器设置在装置的四周，这样不仅可以对从高压端获得的雷击电流进行有效泄放，而且可以构建元件二次保护系统，提升供电装置的稳定性与安全性，强化设备防雷保障。

2.4发射机和机房的防雷击保护

发射机防雷主要采用降低接地电阻做好接地的设计，具体如下：①增加接地导体埋深，结合发射台周围土壤性质，测试接地体特定埋深的阻值，当埋深达到一定高度时，土壤电阻率会随之降低，进而降低接地电阻。②为了降低接地电阻，理论上可以通过合理增加设备与大地之间的接触面积来实现。需要注意的是，大地的固有介电系数和电阻率等通常是恒定的值。在这种情况下，接地电阻和地网电容之间呈现出反比关系。即接地网的电容和接地面积之间也为正比关系，接地网的面积和接地电阻之间为反比关系。由此可以看出，将接地网实际接地电阻适当减小，或者增加接地网的电容和面积均可将接地阻值降低。此外，发射机房需正确安装避雷网、避雷针等防雷设施，注意科学合理安装位置。以避雷针为例，由于避雷针及避雷针下部导线2～3m处依然会受到雷击，因此，避雷针应距离被保护对象大于5m。当雷击发生时避雷针引导雷电通过接地线路和接地装置将电流导入大地，从而保护发射机房的安全[2]。

3结语

综上所述，中波广播发射台作为广播信号传输的重要基础设施，其防雷工作至关重要。在实际工作中，要根据发射台的实际情况，综合运用各种防雷技术和措施，建立完善的防雷系统，并加强日常维护和管理，确保广播发射设备的安全稳定运行。

参考文献：

[1]陈菁华.中波广播发射台的特点与防雷技术分析[J].集成电路应用,2021,38(11):35-37.

[2]孙长海.中波广播发射台防雷技术的策略研究[J].数字传媒研究,2021,38(03):12-14+72.