中波发射台防雷改造方案

文/康跃

本文以我国某县中波转播台采用的系统防雷技术方案为例，研究了防雷工作中注意的事项及解决的方法。

摘 要

【关键词】防雷 接地 避雷措施

1 雷电概述

1.1 雷电的主要形式

通常雷击有两种主要形式：其一是带电的云层与大地某一点之间发生猛烈的放电现象，叫做“直击雷”；其二是带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围上带上异种电荷，当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以至于出现局部高电压，或由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电源对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以至发生闪击的现象。叫做“二次雷”或称“感应雷”。

1.2 雷电造成破坏的主要方式

1.2.1 直击雷破坏

当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建( 构) 筑物水分受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。

1.2.2 电磁感应雷

雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机反倒会增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说也会增加，并对用电设备造成极大危害。因此，避雷针引下线通体要有良好的导电性，接地体一定要处于低阻抗状态。

1.2.3 静电感应雷

带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了，那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚，在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。因此，易燃易爆场所、计算机及其场地的防静电问题，应特别重视。

2 发射台防雷的主要措施

2.1 机房内等点位连接

为了机房内的设备在雷击时，不会因为泄雷通道导线过长，从而造成感应雷击，因此机房内设备要能就近泄雷。为此，在微波机房内每堵或者每个10 米，设立一块6×60×500(mm)的电位接线端子板。每块接线端子板都用40×4 的热镀锌扁钢与地网就近连接。机房内的每个机柜接地点与就近的等电位接地端子板单独连接，机柜中的设备接地点接在机柜接地点上。这样可以防止感应雷的破坏。

2.2 电源防雷

电源系统的雷击危害来自几个方面，一个是高压电网带来的，一个是电源线引起的感应雷，一个是地电位的反击。电源防雷主要是安装防雷器。在变压器引入市电进入配电房侧安装第一级防雷器，抵御来自高压电网的雷击。配电房至机房配电箱的配电箱处安装第二级防雷器，可防止电源线路在传输过程因雷击电磁感应产生的过电压，并降低前级电源防雷器的残压，更好地保证后续设备的安全。在开关电源的输入端安装第三级防雷器，可进一步防止电源线路在传输过程中因雷击电磁感应产生的过电压，并降低前级电源防雷器的残压，更好的保证开关电源的安全。在这三级防雷器中，第一级防雷器指标要求最高，往后逐级降低，可节约投资。在开关电源的直流电源侧安装防雷器，可以防止雷击瞬间地电位升高造成的直流正负极之间的电位差升高，从而造成直流用电设备的损坏现象。

2.3 信号线防雷

如果是机房外引入信号线，裸露在室外部分要穿铁管，铁管接地，最好能埋地引入，在引入信号线的接入设备一端安装信号防雷器，这样可防止直击雷和感应雷。如果信号是从微波机房到另外一个机房的连接，信号线没有裸露室外部分，也要进行防雷，因为长度较长的信号线也会引起感应雷击，所以在信号线两端分别安装信号防雷器。两种情况下安装的信号防雷器一定要就近接地。

3 实例分析

3.1 现场勘察情况

通过对某县中波发射台勘查，发现中波发射台有钢架铁塔 2 座，高度分别为120m，81m，并未做接地处理，电源也没采取防雷接地措施，通过查阅资料，该县中波发射台多次遭受雷击造成设备严重损坏。

3.2 存在的主要问题

（1）钢架铁塔没有接地保护，馈线铜线及电源线架空接入，并且电源线没有防雷接地保护。

（2）室内保护接地不规范，不少设备均未作接地处理，原地网腐蚀情况较为严重。

（3）发射机电源、稳压电源入局端无防雷接地保护。

3.3 防雷接地改造方案

（1）对机房的接地系统进行改造，在机房内，每隔3 米用100×0．5 的铜皮铺设地网，在机房四周挖接地坑，并用50×5 的渡锌铁带相互连接起来，发射塔周围每隔120 度挖一接地坑，并用渡锌铁带连接，这些接地体通过铜带和铁带与机房和各个天调室，都相互连接在一起，组成一个统一的接地网络，实践证明这样的接地网络，对防止雷击非常有效。

（2）对高低压配电进行改造，首先将地网与新地网连接好，并在lOkV 高压线输入端挖两接地坑，用铁带与地网接好。在户外隔离开关处接避雷器，在380V 低压配电盘加装避雷器和防浪涌设备，在每一部发射机电力输入端加入同样的防雷装置，将雷电阻挡在发射机以外。

（3）在发射机射频输出端加石墨放电球，根据功率大小合理调节放电球距离，槽路采用移相网络，将雷电阻止在馈线以外。

（4）合理设计天调网络，在网络中，加入45°移相网络，它可有效化解雷击的危害。在天线输出端和馈线输入端加石墨放电柱装置，将雷电涌流泄放掉。这种石墨放电装置有很好的放电特性，其放电电压的变化是随着放电面积的增加而减小。在天线输入端，用电感泄放线圈，将雷电的低频能量泄放掉。因为雷电的大部分能量处于低频端。另外该线圈还可将天线感应的静电电荷泄放掉。用隔直流电容，将雷电的低频能量阻隔住，避免通过馈线进入发射机。电容C 的容量一般在1000P~2000P。在中波频段上，它不致产生太大的压降，但它的伏安量要选择得大一些，而且发射机的输出功率越大，电容C 的伏安量也应当越大。

4 结语

防雷和接地保护是个老话题，也是个非常复杂及精细化的问题，而且不同的地方有不同的雷击表现，要具体问题具体对待。根据等电位连接，通畅泄雷通道等原则，针对雷电入侵的途径采用屏蔽、接地、加装保护器件等措施，可以有效地提高防雷效果，保证设备安全。

参考文献

[1] 张丕灶, 刘轶轩, 张建安等. 全固态中波发送系统调整与维修[M]. 厦门: 厦门大学出版社,2010．

[2] 陈晓卫, 蒋泽汉. 全固态中波广播发射机使用与维护[M]. 北京: 中国广播电视出版社,2010．

作者单位