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中波发射天线防雷方法

 论文栏目:天文信息论文     更新时间:2019/8/22 11:58:46   

相信杂志 中波广播发射台一般都建设在宽广的空旷地带,天线高度较高,同时在天线的周围没有别的建筑物,在雷雨天气很容易被雷击而出现破坏。由于这种特性我将从防止雷击破坏方面入手,对防雷方面进行详细的分析。随着最近几年恶劣天气的出现,需要及时的作出防雷措施,解决好发射天线的雷击问题。

现在最常用的中波发射机,已经由以前的电子管发射机转变为全固态发射机,主要具有更高的稳定性、高效率、指标优良等特点。中波电台是广电系统中比较重要的一个环节,如果出现问题将造成难以挽回的损失,因此要注重中波发射天线的防雷。对于中波天线的防雷,需要每一个环节都能够得到有效保证,在发射天线防雷装置、发射调配房的防雷、连接馈线地面防雷方面要进行重视。虽然在实际的生活中没有办法对雷电进行直接的控制,但是能够在不断的努力中减缓遭遇雷击的破坏,减少损失。在防雷的过程中,工作人员也要保证做好维修养护,建立有效的巡逻机制,做好发射塔垂直度和接地电阻的测试与检测,调配网络接地电阻的测量,有效的应对雷击破坏,同时利用科技的发展,更加高效的保证中波电台发射天线有更高的抗雷性。

1雷电原理和造成的危害

相信杂志 雷电常常出现在夏天,地面气温高,地表的空气蒸发到空中形成水蒸气。水蒸气聚集之后形成水滴,水滴经汇集以后成为雷雨云,云带有电荷,一般情况下分为两种,正电荷和负电荷。正电荷和负电荷的云相遇就形成了雷电。有的雷电会直击地面,这种雷叫低空雷,也叫落地雷。另外一种是高空雷,对人和建筑物没有危害,但是对飞机等空中的影响较大。低空雷的危害是非常大的,在低空雷发生的瞬间就会造成对超强的电流,同时释放出高达百千安培的电流,而且可以释放出的电的温度高达几万度,声音和亮度都非常大。避雷针并没有完完全全的避雷作用,很多时候还有引雷的效果。其次是感应雷的出现,感应雷分为静电感应和电磁感应两种,其实感应雷也叫二次破坏雷,是对电子设备有极度伤害的一种雷。雷发生以后所含的电流是不一样的,这就会产生交变磁场。这个磁场会对周围的东西放电,周围如果有电子设备或者电线的话,就会对其造成致命的打击。同时存在的还有第三种雷,叫引入雷,这种雷在很大程度上需要通过强电流管线的引入进入房屋建筑,然后造成人或者电器的破坏。对于中波发射天线中的防雷来说,就需要在雷电电流进入发射机以前,就要用各种方式把雷电电流阻止在发射机的外部,做到保护设备的效果。

2现状分析

中波广播覆盖面积广、信号稳定,容易普及,其次是因为收音机体积小,价格亲民,更容易被人们接受。中波广播电台通常使用中小功率来进行发射,常见的在1KW~50KW之间,波段在531~1602内。在这个波段以内总共有120频道,间隔9KHZ。天线辐射的电磁波根据电场矢量的方向变化分为线极化波和圆极化波。同时电场矢量方向不变就称为线极化,电场矢量与地面垂直为垂直极化,中波主要靠垂直极化通过地波传播。目前我们国家的中波广播电台中,普遍存在的单塔天线、带顶负荷的天线等。我台的天线是双频共塔(如图1),两个10KW机576KHZ和1359KHZ共用一塔,这种模式不但节约了成本,而且提高了天线的利用率。在图1中,除了金属放电球和石墨放电柱对雷电进行泻放外,利用电感通直阻交特性(电感L1、L2)对雷电进行泻放,利用电容阻直通交特性(C1)对雷电进行阻隔。该天调网络对雷电损害起到了一定的作用,但通过多年的实际工作,仍然出现因雷电影响,发射机不能正常工作现象(如降功率、因反射过大发射机保护及功放管击穿等),特别是576KHZ发射机受影响更为突出,下面就我台前期和后期中波发射天线系统的防雷措施进行论述。

3中波发射天线系统的防雷措施

相信杂志 3.1我台前期发射天线系统的防雷

3.1.1金属放电球防雷我台前期使用的发射天线铁塔是通过绝缘体与地面连接,发射塔底部分底座上安装了一道防雷设备——金属放电球(如图1所示),是利用放电球的形状——碗面形成放电间隙。在发射塔遭遇雷击的时候,雷电高电压直击碗面之间的空气,通过放电间隙释放到地面,从而释放雷电电流。这个过程释放的电流极高,所以要求放电球与地面连接的一端接地电阻要小,同时要有足够的接地面积,才能够保证雷电电流得到很好的释放。放电球的接地高度设置要根据发射塔最高电压来进行计算,1MM/1KV,一般在40MM到80MM之间。间隙要根据发射塔的发射功率和雷电强度来进行调整。一般调整到满足发射机的最大功率即可。在发射塔的维护工作中,要做好发射塔的清扫工作,同时也要注意放电面是否有污浊物、烧蚀情况。如果发现有这种情况,要及时作出处理。要求工作人员要做好精细检查,减少雷击隐患以及避免出现雷击情况影响中波电台。3.1.2发射天线底部泻放线圈防雷发射天线底部有一个微小级的泻放电感,主要是用来泻放感应电的。其工作原理和普通的扼流线圈有些相同,也就是隔高频、通低频。泻放电感能在中波广播发射频率进行有效的隔绝,高频消耗极小,能够构造一条静电入地路径。对于雷电来说,雷电的主要能量主要集中在低频部分、直流部分。在天线被雷电击中的瞬间,泻放线圈能够提供一个直接的泻放路径。如果发生电击,能够很好的释放雷电含电量,避免出现雷击事件。这个过程对于导线线圈的质量要求是十分严格的,在选购的时候,一定要保证线圈半径足够大,在安装设置的时候,保证接头一定要牢固。在发射天线上的泻放线圈,虽然对雷电电流有一定的释放作用,同样具有缺点,及泻放电感会对天线形成阻抗。3.1.3避雷器防雷氧化锌避雷器是最近几年出现的比较常见的一种避雷器,通常用于防雷系统中,核心元件电阻片采用氧化锌,混合多种金属氧化物制作。传统的碳化硅避雷器相比,氧化锌避雷器大大增加了电阻片伏安特性。氧化锌在正常电压工作的时候,避雷器对网络呈现高阻状态,能够通过氧化锌避雷器的电阻极小,呈现微安、毫安级别的电流通过。对网络的干扰性能已经降至最低,具有很优良的高阻性。当氧化锌工作电压达到规定数值的时候,电阻下降,极高的电流在通过避雷器的时候增大一千倍以上,当电压泻放完毕,氧化锌的电阻值再次归零,恢复都最初的状态。这个过程达到了保护网络的效果。和传统的避雷针相比较而言,传统的避雷针没有放电间隙,放电过程就会存在电弧燃烧至熄灭,而氧化锌就不会存在这个问题,在保证使用寿命之内,需要维护的可能性很小。3.1.4石墨球放电防雷石墨球放电是放电系统中一个特殊的存在,同样是利用空气间隙放电来保护发射天线中的元件。在使用金属放电球的前提下,同样需要石墨放电球作为辅助来完成放电。放电的时候需要快速泻放完全部的电量,如果没有释放完整,就会造成元器件的损害。利用石墨球放电能够极快的完成导电,同时石墨球暴露在空气中也不会被氧化,因此这个过程能保证防雷,避免故障的出现。但是石墨球的缺点就是如果在放电过程中,雷击的强度实在过大,就会造成对石墨球的损坏。3.1.5其它避雷防雷方式①移相网络是在天调网络中加入移相网络,利用两者之间的相位差来完成防雷效果。②馈管避雷器是在天调网络和天线馈管之间比较细的馈线。利用它的主要原因是在天调馈线系统中能够起到很好的作用,因为一旦雷电高压将馈管击穿破坏以后,需要花时间维修和养护。馈管避雷器能够起到很好的辅助作用。③采取互感式天调网络,也就是利用发射机信号耦合到天调网络中,实现两者隔绝,如果发生雷击的情况,雷电就不会对馈线造成破坏从而解决雷击问题,这个技术出现的时间较晚。④降低接地电阻。

3.2我台现期发射天线系统的防雷

相信杂志 随着科技的发展,我台在2015年底更换拉线三角铁塔天线时,为我台设计天线的公司采用了一种目前更能防雷的新式调配网络——中波电磁耦合双调谐网络。如图(2)所示,它的优点之一就是有更好的抗雷击能力,图2中,L1和L2是直接接地的电感,在这里利用电感具有通直阻交的特点,对雷电相当于直接对地短路,起到了泄放雷电的作用。而耦合电容C2的加入,由于电容具有隔直通交的作用,对雷电相当于是断开的,所以双调谐网络具有极强的防雷作用。该网络防雷回路简单,但网络调试较难,由于现在有较为先进的仪器辅助,所以调试困难的问题也得到了解决。从2015年底到现在近四年时间的工作来看,没有发生过因雷电而使发射机受损的情况,就是降功率的现象也很少发生,由此看来,这种中波电磁耦合双调谐网络对发射机免遭雷击的保护比传统方法要优越得多。

总结:

相信杂志 中波发射天线的防雷是一个复杂的系统,优缺共存。因此要根据实际的情况来完成避雷系统的建立,保证安全可靠。因此在利用现代化信息技术的背景下,增加对这方面的研究,更好的做好防雷避雷措施。

参考文献:

1.金世新.中波发射台天线防雷措施的改进,广播与电视技术,2007,34(7):94-95;

2.郝建翔.中波发射台天线防雷技术探析,西部广播电视,2015,3(6):181;

3.赵连明.中波电磁耦合双调谐网络在天调网络中的应用,广播与电视技术,2017,44(8):113-114.

作者:何雁翔 单位:云南省广播电视局保山702台

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