1kWPDM固態(tài)發(fā)射機(jī)遭雷擊故障處理談中波臺(tái)的四級(jí)放電裝置

楊文娟（作者單位：甘肅省新聞出版廣電局金昌廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)）

1kWPDM固態(tài)發(fā)射機(jī)遭雷擊故障處理談中波臺(tái)的四級(jí)放電裝置

楊文娟
（作者單位：甘肅省新聞出版廣電局金昌廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)）

摘 要：本文通過(guò)中波全固態(tài)發(fā)射機(jī)雷擊故障的檢修處理，探討了中波臺(tái)的四級(jí)放電裝置及放電球的維護(hù)。

關(guān)鍵詞：故障；雷擊；放電裝置；

1　雷擊故障的檢查處理

金昌廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)有1臺(tái)2011年由西安海通生產(chǎn)的1kW PDM全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)自裝機(jī)以來(lái)曾遭到多次雷擊，調(diào)制功放盒里面的IRF 250場(chǎng)效應(yīng)晶體管多只擊穿燒毀。2013年10月份臺(tái)組織技術(shù)人員對(duì)這個(gè)故障情況進(jìn)行徹底處理。檢查發(fā)射機(jī)各級(jí)電壓值正常，基本在標(biāo)準(zhǔn)范圍的下限；檢查交流穩(wěn)壓器的輸出電壓，非常標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)機(jī)房保護(hù)接地和天線(xiàn)地網(wǎng)的接地電阻進(jìn)行了測(cè)試，機(jī)房0.4Ω，地網(wǎng) 0.3Ω，接地電阻都正常；檢查配電柜和電源穩(wěn)壓器，接地電阻0.4Ω，配電柜和穩(wěn)壓器的所有避雷器全部正常；檢查了中波天線(xiàn)的底部的放電球，外表完整，接線(xiàn)完整良好，接地電阻0.3Ω，放電球間隙約6mm基本得當(dāng)。檢查過(guò)這些環(huán)節(jié)都正常以后，覺(jué)得問(wèn)題有可能還在發(fā)射機(jī)本身。于是又對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行了認(rèn)真的檢查，檢查梳理了發(fā)射機(jī)里面所有部件接線(xiàn)是否接觸良好，插件的觸頭是否接觸良好，尤其每個(gè)功能盒的接地是否牢固和充分，結(jié)果都沒(méi)有問(wèn)題。

但是，在檢查中發(fā)現(xiàn)，發(fā)射機(jī)饋管輸出口沒(méi)有安裝放電球，覺(jué)得問(wèn)題有可能就出在這里，決定在發(fā)射機(jī)的輸出口安裝一個(gè)放電球，放電間距取1mm。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，在近一年的運(yùn)行中，盡管今年金昌地區(qū)雷雨比往年多得多，也沒(méi)有發(fā)生一次因?yàn)槔讚舳鴮?dǎo)致發(fā)射機(jī)故障。鑒于這個(gè)成功的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)今年新安裝的一臺(tái)海通公司生產(chǎn)的PDM1kW全固態(tài)發(fā)射機(jī)也安裝了放電球，間距取1mm。從7月份運(yùn)行至今，再?zèng)]有遭到過(guò)雷擊。

2　中波臺(tái)的四級(jí)放電裝置

大家都知道中波鐵塔高度一般都在百米左右，就中波廣播發(fā)射臺(tái)所處的位置而言，方圓幾公里甚至十幾公里內(nèi)都是絕對(duì)制高點(diǎn)，因此轉(zhuǎn)播臺(tái)附近落雷時(shí)，鐵塔往往是首當(dāng)其沖的落雷點(diǎn)，可以這么說(shuō)，中波廣播發(fā)射臺(tái)遭雷擊的概率，90%來(lái)自中波發(fā)射天線(xiàn)。中波發(fā)射鐵塔與電視調(diào)頻發(fā)射塔不同，電視調(diào)頻發(fā)射塔是直接接地的，塔體只是一個(gè)支撐作用，蝙蝠天線(xiàn)、角椎天線(xiàn)、裂縫天線(xiàn)、垂直極化天線(xiàn)等掛在塔體中上端，在鐵塔的頂部安裝有避雷針。電視調(diào)頻發(fā)射塔即是一個(gè)天線(xiàn)的支撐體，又是雷電電流對(duì)大地的泄放導(dǎo)體，本身具有很好的順暢的雷電流泄放途徑。

而中波鐵塔本身就是個(gè)發(fā)射天線(xiàn)。中波發(fā)射鐵塔的拉線(xiàn)鐵塔底部有一個(gè)高度為20cm的絕緣柱，自立塔底部有3個(gè)高度為40cm的絕緣柱與地面相支撐，所以中波鐵塔不能直接與大地接觸形成

圖1 四級(jí)放電裝置良好的雷電流泄放途徑。如果沒(méi)有有效的放電措施，中波鐵塔不接地的特性將使得雷電電流必然沿發(fā)射天線(xiàn)--調(diào)配網(wǎng)絡(luò)--饋線(xiàn)途徑進(jìn)入發(fā)射機(jī)。因此可靠、合理的雷電電流放電措施是解決發(fā)射機(jī)雷擊事故的首要條件。所以一般中波臺(tái)都設(shè)置四級(jí)放電裝置，見(jiàn)圖1。

圖1　四級(jí)放電裝置

根據(jù)其在通路中位置的不同，各級(jí)放電裝置承擔(dān)的作用也有所不同。特別強(qiáng)調(diào)，鐵塔底部金屬放電球，石墨放電球，發(fā)射機(jī)內(nèi)放電球，其放電間距大小的設(shè)置非常關(guān)鍵。通常，放電球的間距，在常溫常濕時(shí)的經(jīng)驗(yàn)公式為1mm/1kV，即1mm間距耐壓1kV。但金昌地區(qū)由于處于重工業(yè)區(qū)，空氣中含有不少的酸分，又考慮到雷雨天空氣濕度劇增，應(yīng)取1mm/500V為宜。

1kW中波廣播發(fā)射機(jī)，假定發(fā)射機(jī)與天線(xiàn)理想匹配。

W=U2/R

1kW發(fā)射機(jī)天線(xiàn)底部金屬放電球，在雷擊的瞬間，對(duì)地拉弧放電，起到第一泄放的作用，承擔(dān)70%放電任務(wù)，間距約5mm為宜。

平時(shí)發(fā)射機(jī)正常工作的時(shí)候，加在調(diào)配網(wǎng)絡(luò)石墨放電球兩端的廣播信號(hào)峰值電壓大約為316V。顯然，此時(shí)放電球應(yīng)處于絕緣狀態(tài)。調(diào)配網(wǎng)絡(luò)石墨放電球間隙是可調(diào)的，具有良好的放電特性，其放電電壓的變化隨著面積的增加而降低，承擔(dān)大約20%釋放雷電電流任務(wù)，間距取2～3mm為宜。亦就是說(shuō)，加在石墨放電球兩端的雷電電壓達(dá)到或超過(guò)1000～1500V時(shí)，放電球應(yīng)處于導(dǎo)通或飽和導(dǎo)通狀態(tài)。

發(fā)射機(jī)前端饋線(xiàn)一般采用的避雷器，也叫1/4波長(zhǎng)短路型浪涌保護(hù)器，是根據(jù)天饋線(xiàn)中的駐波理論和雷電波頻譜設(shè)計(jì)的。保護(hù)器內(nèi)部做成同軸腔體形式，將一根相當(dāng)于信號(hào)頻率的1/4波長(zhǎng)的末端短路的鍍金棒并聯(lián)在饋線(xiàn)上，一端接芯線(xiàn)一端接地。由傳輸線(xiàn)理論得知，當(dāng)短路線(xiàn)長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，短路點(diǎn)上工作波阻抗為無(wú)窮大，相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)諧振電路，此時(shí)對(duì)設(shè)備傳輸?shù)男盘?hào)功率衰減為零。但對(duì)于雷電波而言，由于其頻譜范圍很寬，而且絕大部分能量集中在30kHz以下的頻段。因此，該短路棒對(duì)雷電波并不是1/4波長(zhǎng)，而近似于短路，所以雷電波就被對(duì)地泄放了。發(fā)射機(jī)前端的饋線(xiàn)避雷器，承擔(dān)5%放電任務(wù)。

發(fā)射機(jī)內(nèi)部銅質(zhì)放電球，承擔(dān)5%放電任務(wù)，間距調(diào)到1mm為宜。

3　各級(jí)放電球的維護(hù)

中波天線(xiàn)底部金屬放電球，對(duì)應(yīng)的發(fā)射機(jī)經(jīng)常遭受雷擊。對(duì)天線(xiàn)底部金屬放電球維護(hù)要求：

（1）放電球橫桿與放電球支撐直桿的連接要無(wú)縫焊接連接，不能用螺絲等的機(jī)械連接，因?yàn)闄C(jī)械連接接觸面銹蝕電阻會(huì)使鐵塔、饋線(xiàn)對(duì)地電位上升到極高的狀態(tài)，極易引起擊穿發(fā)射機(jī)功放管，并且可能會(huì)使鐵塔對(duì)于作為導(dǎo)電物體產(chǎn)生閃絡(luò)。

（2）及時(shí)去除金屬放電球銹跡和放電產(chǎn)生的焦痕。

（3）接地引下線(xiàn)要求用寬度大于100mm的銅帶直接焊接在放電球橫臂上。

天線(xiàn)調(diào)配房石墨放電球，要求石墨放電球間隙合適、兩石墨球保持平行、石墨放電球與基座的連接緊密；雷暴天后及時(shí)檢查放電球，發(fā)現(xiàn)放電產(chǎn)生的凹坑，應(yīng)旋轉(zhuǎn)放電球，使放電球相對(duì)的面光滑無(wú)痕跡。

發(fā)射機(jī)內(nèi)部的放電球，每周必須清除上面的積塵，保持放電球表面光滑無(wú)痕跡、無(wú)積塵。放電球?qū)Φ氐倪B接最好用30mm寬的銅帶焊接。