弧光檢測器的設(shè)置在短波發(fā)射機(jī)上的應(yīng)用

鄧曉霞

（國家廣播電視總局2022 臺，喀什 844000）

結(jié)合實(shí)際調(diào)研，因電路短路、絕緣介質(zhì)損傷產(chǎn)生弧光帶來的危害較為嚴(yán)重。這類危害的預(yù)防和處理需得到弧光檢測器的支持。

1 弧光的危害

短波發(fā)射機(jī)射頻機(jī)箱頂部安裝的弧光檢測器，可檢測設(shè)備放電打火的所有位置。為科學(xué)應(yīng)用弧光檢測器，必須明確弧光產(chǎn)生的原因，如電路因污塵短路產(chǎn)生弧光，或因運(yùn)行設(shè)備的長期疲勞運(yùn)行或絕緣介質(zhì)的過熱損傷產(chǎn)生短路導(dǎo)致弧光等[1]。

應(yīng)用弧光檢測器可準(zhǔn)確定位相關(guān)故障。1ms 內(nèi)快速產(chǎn)生的弧光是電弧光的主要危害。在短路低阻抗情況下，弧光會引發(fā)燃弧故障。在相應(yīng)的低電流和高阻抗情況下，起弧機(jī)理?xiàng)l件一旦滿足便會導(dǎo)致燃弧。空氣電離在燃弧的同時存在迅速變化的電阻。逐步接近0Ω 的弧光電阻會產(chǎn)生變化的故障電流。燃弧時間和故障電流將直接決定弧光的危害程度。發(fā)射機(jī)中出現(xiàn)的電弧光會導(dǎo)致其打火掉高壓，影響其各個部件而導(dǎo)致停播。其中，因打火導(dǎo)致的短波發(fā)射機(jī)高末級電子管損壞便屬于較為嚴(yán)重的故障。為盡可能規(guī)避這類故障，要及時反饋相關(guān)信息，縮短故障判斷時間。實(shí)現(xiàn)這種判斷必須得到弧光檢測器的支持，可見弧光檢測器在短波發(fā)射機(jī)中至關(guān)重要[2]。

2 500kW TSW-2500 發(fā)射機(jī)中弧光檢測器的應(yīng)用

2.1 典型案例

以位于郊外的某廣播電視發(fā)射傳輸中心臺為例，TSW-2500 發(fā)射機(jī)僅設(shè)置有弧光檢測器一組，用于射頻末級和射頻驅(qū)動級的打火檢測。由于一組弧光檢測器僅能夠滿足射頻機(jī)箱內(nèi)打火放電現(xiàn)象的檢測需要，且當(dāng)?shù)卮嬖诖呵锟諝飧稍?、夏季潮濕等特點(diǎn)，饋線和平轉(zhuǎn)機(jī)箱在發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)打火現(xiàn)象導(dǎo)致設(shè)備損壞。此外，故障的處理難度較高，過長時間的故障處理影響較大。發(fā)射機(jī)機(jī)箱底處和上頂部的透氣孔易落入灰塵，導(dǎo)致出現(xiàn)對地打火。另外，末級調(diào)諧失諧也易引發(fā)打火問題。這類問題均可通過弧光檢測器實(shí)現(xiàn)快速檢測，因此廣播電視發(fā)射傳輸中心臺在平轉(zhuǎn)機(jī)箱頂部中央位置設(shè)置了弧光檢測器，大幅降低了設(shè)備損壞的可能性。由于臺區(qū)春季天線場區(qū)存在較多鳥類，易引起天線打火現(xiàn)象，嚴(yán)重時會損壞設(shè)備，因此可在饋筒拐角處加設(shè)一組弧光檢測器。全封閉的饋筒有利于檢測打火現(xiàn)象，并縮短相應(yīng)判斷和故障處理時間?？紤]到在高頻電磁波干擾下，弧光檢測器易出現(xiàn)假故障信息引發(fā)嚴(yán)重的設(shè)備損壞問題，且高頻電磁波干擾的產(chǎn)生與接地問題聯(lián)系緊密，廣播電視發(fā)射傳輸中心臺將外層屏蔽線雙端可靠接地，以解決上述問題[3]。

2.2 具體路徑

圍繞500kW TSW-2500 發(fā)射機(jī)中弧光檢測器的應(yīng)用開展深入探討，涉及改造方法、改造原理、弧光檢測器設(shè)置和改造效果，由此明確弧光檢測器的設(shè)置路徑。

2.2.1 改造方法

以TSW-2500 發(fā)射機(jī)改造為例，其原設(shè)計(jì)僅安裝有一個弧光檢測器，型號為UV-02，且輸出饋筒和平衡轉(zhuǎn)換器機(jī)箱在強(qiáng)電磁、強(qiáng)電流和大功率環(huán)境下工作易出現(xiàn)打火現(xiàn)象，相關(guān)絕緣支架、補(bǔ)償電容、元器件和饋芯也容易損壞。為規(guī)避相關(guān)問題，可將同型號弧光檢測器加裝于發(fā)射機(jī)輸出饋筒和平衡轉(zhuǎn)換器機(jī)箱處，以便實(shí)時監(jiān)測射頻打火，有效預(yù)防事故。弧光檢測器原理如圖1 所示。

圖1 弧光檢測器原理圖

具體改造需基于富余數(shù)據(jù)接口開展，以便監(jiān)測輸入數(shù)據(jù)接口板天線打火和平轉(zhuǎn)打火。通過在兩數(shù)據(jù)口位置加裝弧光檢測器，可完成平轉(zhuǎn)機(jī)箱和饋筒改造。打火信號分別向天線和平轉(zhuǎn)打火監(jiān)測端口輸送，發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)需接入監(jiān)測保護(hù)裝置?；趯?shí)際控制電路，需利用輸入數(shù)據(jù)接口板的空閑端口即X222:Z16 和X226:Z24。故障告警信息（弧光檢測器）通過濾波墻板A131:13、A131:14 和A132:49、A132:50 端子與發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)連接。饋筒打火被弧光檢測器檢測到時，閉鎖回路24V，高壓可由發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)自動切斷，保障設(shè)備安全。若打火時間小于等于2s，發(fā)射機(jī)自動重加起高壓，以消除故障；若打火時間大于等于5s，則降至Standby 的狀態(tài)，以監(jiān)測、保護(hù)饋筒和平轉(zhuǎn)機(jī)箱[4]。

2.2.2 改造原理

圖2 為平轉(zhuǎn)機(jī)箱弧光檢測器原理示意圖。在檢測到平轉(zhuǎn)機(jī)箱打火時，存在斷開的5、6 常閉接點(diǎn)（弧光檢測器）和信號斷開的DC24V 閉鎖回路。當(dāng)檢測到24V 時ECOS2 控制系統(tǒng)會自動發(fā)出切斷高壓的控制指令，以保障設(shè)備安全。若未發(fā)出告警信號，則代表不存在相關(guān)故障。

圖2 平轉(zhuǎn)機(jī)箱弧光檢測器原理示意圖

圖3為饋筒弧光檢測器原理示意圖。發(fā)射機(jī)饋筒出現(xiàn)打火時，存在斷開的5 腳、6 腳（弧光檢測器），檢測到24V 時的ECOS2 控制系統(tǒng)會自動發(fā)出切斷高壓的控制指令。若存在無打火的平轉(zhuǎn)機(jī)箱，同時存在不動作的弧光檢測器，常閉的5 腳、6 腳開關(guān)不會發(fā)出報警信號[5]。

圖3 饋筒弧光檢測器原理示意圖

2.2.3 弧光檢測器設(shè)置

饋筒和平轉(zhuǎn)機(jī)箱作為500kW TSW-2500 發(fā)射機(jī)的RF輸出部分，它們的高頻信號會干擾線路。受到高頻干擾的弧光檢測器可能導(dǎo)致發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。為規(guī)避相關(guān)干擾，必須科學(xué)設(shè)置弧光檢測器，具體可從參數(shù)設(shè)置和屏蔽措施入手。在弧光檢測器的具體設(shè)置中，普通靈敏度、32 脈沖模式、有錯誤延時、無告警鎖定、200ms 告警延時和10s 告警門限，為標(biāo)準(zhǔn)的弧光檢測器設(shè)置。本文研究采用的設(shè)置為高靈敏度、8 脈沖模式、有錯誤延時、無告警鎖定、20ms 告警延時和10s 告警門限。

為減輕機(jī)房復(fù)雜高頻環(huán)境下帶來的干擾，避免弧光檢測器受到高頻信號的干擾，需選擇質(zhì)優(yōu)的屏蔽線作為傳感器導(dǎo)線，并將屏蔽線和殼體與等電勢點(diǎn)連接，且需適當(dāng)縮短電纜的連接長度?？紤]到在雙端接地情況下金屬屏蔽層不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，受干擾磁通影響，金屬屏蔽層將產(chǎn)生屏蔽環(huán)流通過。如果存在不相等的不同地點(diǎn)電勢，較大的電勢環(huán)流將隨之出現(xiàn)，此時需采用殼體接地進(jìn)行屏蔽。對于未接地的弧光檢測器，它的殼體必須進(jìn)行接地連接。此外，需盡量保持殼體和屏蔽線的等電勢位，避免外界干擾信號的串入。必要時，可在靠近監(jiān)測目標(biāo)位置安裝弧光檢測器。

2.2.4 改造效果

通過改造500kW TSW-2500 發(fā)射機(jī)，在弧光檢測器加裝完成后，可實(shí)時檢測設(shè)備的打火現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了元器件損壞規(guī)避、停劣播等事故預(yù)防以及不間斷的發(fā)射機(jī)安全播出，證實(shí)了改造的實(shí)用性和價值。

3 結(jié)語

為更好地發(fā)揮弧光檢測器的效用，需高度重視對發(fā)射機(jī)使用環(huán)境影響的研究，合理設(shè)置基于故障預(yù)測的弧光檢測器。