广播转播台防雷问题研究
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0.前言
雷击是广播转播台安全运行的大敌。多年的实践经验告诉我们在设备故障中有25%是雷电引起的事故。转播台的地面设施均与电力系统、电话通讯系统相连，而电力和通讯又穿过高山、平原、河谷，只要一处落雷（除少数直接落雷外，一般多数感应雷击），将通过这些系统传入转播台，产生感应雷击过电压，危机广播转播台的安全运行。雷电事故往往与设备一般事故不同，被雷击部位的设备常常由于人力、器材、交通上的关系，需要很多的时间才能修复，转播台正常播出受到严重的威胁。为此，必须采取各种有效防雷措施加以防范。
1.对广播转播台的理论预测
雷击概率取决于雷云的发展与地面电场的畸变。当雷电先驱一步一步地把雷云电场引向地面且距离雷云电场最近的地面的高空物体。在同样情况下，雷击点总是走向避雷针。这就是直接雷击原理。至于间接雷击，即在转播台雷击保护范围之外的地区发生闪电落雷时，雷电波变化急聚，通路中电感会产生雷电感应电压，其最大幅值可达到300-500kV左右。这种由间接雷击引起的二次雷击——电磁感应雷击，虽然它的感应电压比直接雷击低，但已危机电气设备安全。且由于它发生于传输线路上，相关线路多，所以可能发生多点二次雷击。通常这种感应雷击造成的事故概率大，是必须加以防范的安全问题。
2.对雷击的防范措施
2.1对铁塔的防雷
因转播台是利用天线桅杆上的安装避雷针方法来防止直接雷击的。即转播台直接雷击的主要目标是广播发射铁塔，因此在系统设计中必须认真考虑避雷针防雷安全问题。避雷针就采用尖端感应放电的常规方法。即利用铁塔（桅杆）安装避雷针，能使天线以及铁塔周围的设施、房屋等免遭直接雷电的损害。在发射铁塔桅杆顶端焊接一根长50cm直径25mm，顶端锥度为15度的铜质避雷针。根据一定安全系数计算，避雷针的保护角按38度以下考虑，58m高的避雷针保护半径rx为：
r=×h
=×(58-10)
=47(m)
式中 h：避雷针高
Hx：保护物最大高度
Ho：为（h-hx）
桅杆式铁塔下面机房及一切建筑物应在此范围内。
铁塔是雷击的主要目标，按地处理必须加倍注意。采用在铁塔所在地周围选择土层相对较厚并潮湿的地方，采用辐射型地网，接地线多点接地。深挖坑埋地极的方式做好这项工作。采用在铁塔南、北方向埋设3道地网带、多点挖坑接地方法。在离铁塔南、北面比较潮湿，土层较厚8m处挖深为2m的地坑和每坑等距离打入8条50X50X6的1.5米角钢做地桩（角钢上半部离洞底70cm）。在坑内填放50Kg/M2木炭和食盐。同时加上胶泥和水边填边穷是，并保持地面稍低于击围地面30cm。按我国电力部门的变电站规定接地电阻为1-3Ω.
2.2对入户的各种收发馈线防雷
一般转播台的发射天线都是装在离避雷针至少有一个中心波长下面，这样感应到发射天线下的电荷（雷电压）一部分将沿着馈线进入机器击穿设备。现将天线的零电位点，即屏蔽层与铁塔避雷针的接地点分开，接入机房附近单独的小地网的（一般指工作地网）这样感应到发射天线上的电荷将不会直接进入发射机而只能通过其他再感应而入转播设备。对转播台设备而言，这样的感应电压大大消弱了，从而提高了发射设备的避雷效果。另外，转播台为了得到良好的接受信号，接收天线大都采用多单元的八木天线，这样天线又长又大，很容易感应到从侧面来的电荷。同时转播台接收部分的晶体管元件击穿电压又特别低，最易损坏。为此将接收天线的振子和天线的引向器、反射器等隔离，将引向器和反射器的零电位点用足够的铜线连接起来接入避雷地网，而接收振子的前方有引向器后方有反射器，侧面来的感应电荷大量不响应道它们上面而入地，对雷电荷而言接收振子好像有一层屏蔽。感应电荷就很大程度上减小了。
2.3对供电线路的防雷
在供电线路中层层安装氧气化锌无间隙避雷器。氧化锌无间隙避雷器是一种较新的避雷器，从它伏安特性可看出其氧化锌阀片具有优异的非线性特征。当电流变化5*106倍时，阀片上的电压变化小于2.5倍，因此它对半导体器件的过压保护尤为合适。在供电线路上分段安装氧化锌避雷器后，能使雷电流脉冲层层分流。具体措施如下：
（1）考虑到高压线路翻山越岭。除供电部门安装高压避雷器之外，在供电变压器低压侧加装氧化锌避雷器，其接地电阻在5Ω之内。同时在配电室的配电盘入口和各分路口都加装上述避雷器。
（2）从配电室到机房入口，尤其是短距离架空明线，在送入机房最后一根电线杆上和机房配电盘入库、三相稳压电源出口分3层加装避雷器以防止正变换电压和反变换电压的冲击。
（3）在机房地下布线槽中，电力线路与高中频广播信号线路分开设放（有条件地方最好电力线与信号线各单独设地槽），避免电力线上高压感应到各种信号馈线破坏设备。
（4）机房的各种设备外壳必须接避雷地网。采用内环形与外环形方式，把机房工作地网与铁塔避雷地网用一根以上钢筋相连，控制接地电阻在2Ω之内。
（5）在非工作时间，尤其在雷雨季节，各种设备的电源应切断，这是防雷击的最有效措施之一。
（6）在有条件的转播台，机房总电源稳压器最好购置2台，把它们串联起来使用。理论与实践证明，虽然多投资一些，但是对感应雷击在电力线路上出现的瞬时过电压电流有很大缓冲作用。
（7）对低压直流供电设备，最好使用蓄电瓶组供电，入卫星接收天线高频头，微波收发天线高频供电，在雷击时次级产生过电压很容易击穿高频头，造成停播及经济上的损失。
2.4避雷设备的维修
避雷设备要定期维修，才能长期正常发挥作用。
（1）每一次打雷后，尤其在发射机房附近打雷以后，值班人员应及时检查避雷器件的损坏情况，更换被损伤的器件。
（2）根据经验，农历惊蛰打雷的机会也不少，做一般在每年的1月份维修最合适。检修时，每一个避雷器件都要认真仔细检查。高压供电部分要通知供电部门对高压避雷器全面检查测试。该换器件的换器件，该重焊接头的重焊接头，该刷漆的刷漆，对避雷坑重新检查，该加水的加盐要加，对避雷针的接地电阻重新测量，做好记录。所有技术数据要与刚建好时基本符合，做好每年定期维修。怎样维修，要形成一套完整过硬的制度，任何情况下都不能变动。
实践证明，按上述方法认真做好各种防雷措施后就不能发生雷击事故。