大功率短波馈线检修安全检修装置设计与应用

大功率短波馈线检修安全检修装置设计与应用

李爱卿

国家新闻出版广电总局四九一台北京市100121

摘要：本文设计一种检修大功率短波天线馈电线的安全检测装置，主要应用于发射功率在50kW以上的大功率短波发射机与天线连接的短波馈线检修时安全检测方面，用以解决现有技术无法检测短波3.2M-26.1MHz的高频电压、接触式检测容易造成高频放电的问题。

目前，中、短波天馈线检修工作尚无专用的安全检测设备，而电力供电检修工作中高压验电器和高压接地线已经普遍的得到运用，高压验电器为主要通过检测流过验电器对地杂散电容中的电流来检验设备、线路是否带电的装置。高压接地线用于线路和变电施工时线路的接地，为防止临近带电体产生静电感应触电或误合闸时保证安全之用。

现有的高压验电器和高压接地线主要使用环境是工频下的10kV以上高电压，但高压验电器无法检测短波3.2M-26.1MHz的高频电压，同时高压验电器为通过检测流过验电器对地杂散电容中的电流来检验设备、线路是否带电的装置，必须与带电体接触，但高频带电体与金属体接触易导致高频放电，从而打坏接触体；现有的高压接地线采用单点接地，而大功率短波馈线（即天线馈电线）为平衡馈线，需两点短路并同时接地以保证检修人员的安全，因此现有的高压检测接地装置无法满足上述需求。

为解决上述技术问题，设计一种检修大功率短波天线馈电线的安全检测设备，包括：电压检测器以及馈电线接地安全装置；其中，所述电压检测器包括：短波天线、电压检波电路、电压检测电路以及报警电路；所述电压检波电路，通过所述短波天线接收被测天线馈电线的高频信号，并将所述高频信号转换为直流电压；所述电压检测电路，用于检测所述直流电压对应的电压值是否大于预设高频电压值，并在所述直流电压对应的电压值大于所述预设高频电压值的情况下，向所述报警电路发送触发电压；所述报警电路，用于根据所述触发电压进行报警；所述馈电线接地安全装置，用于承载所述电压检测器。

具体实现方法为：当被测天线馈电线带电时，会产生3.2M-26.1MHz的短波高频信号，短波天线接收到短波高频信号后，通过谐振电路（即图3中电容C1与变压器一次绕组端部分）耦合至检波电路（即二极管与电容C2部分），将短波高频信号转化为直流电压，并将直流电压输入至比较器的3脚中，其中变压器一次绕组端与二次绕组端的线圈比为1:10，短波天线的特性阻抗为75Ω，谐振电路的中心频率设计为11MHz，品质因数Q的值为0.9，检波电路中电容C2的值为100uF。比较器的2脚输入为由9V电压经电阻R5和电阻R6分压后的电压，其中，电阻R5的阻值为1MΩ，电阻R6的阻值为10KΩ，9V电压经过分压后输入到2脚的电压约等于0V（即预设高频电压值），当3脚输入的电压值大于预设高频电压值时，1脚向外输出触发电压，触发电压为值为9V的高电平电压，声光报警电路接收到触发电压后，利用触发电压驱动三极管开关，使发光二极管发光报警，蜂鸣器蜂鸣报警。可选地，为了使电压检测器电路完善，电路中涉及到的其他元件的阻值或电容值分别可以为：C1的电容值为200pF；C3的电容值为1000pF；R2为可变电阻，其阻值为0-100kΩ；R3的阻值为1MΩ；R4的阻值为10KΩ；R7的阻值为1KΩ；R8的阻值为10KΩ；R9的阻值为100Ω；R10的阻值为5KΩ。

为保证准确检测被测天线馈电线是否带电，在进行检测前，应对电压检测器进行自检。闭合电源开关S1和自检开关S2，当闭合自检开关S2之后，如果声光报警电路进行报警，则证明电压检测器没有问题，可以进行被测天线馈电线的带电检测，如果声光报警电路不进行报警，那么需对电压检测器进行检修，查找可能存在的问题，如电源电量耗尽、电路中元件损坏等。

在安全检测装置中，馈电线接地安全装置用于承载电压检测器，在实际使用时，检修人员通过手持馈电线接地安全装置，带动电压检测器进行被测线路是否带电的检测。由于实际操作情况中，被测天线馈电线的架设高度不固定，且检修人员身高不固定，为了方便检修，每节绝缘杆的长度可以为300-1000mm不等，检修人员在进行使用时，根据实际情况进行绝缘杆节数和长度的选择。例如：某被测天线馈电线的架设高度为4500mm，检修人员在选择绝缘杆长度与节数时，可以选择4节1000mm的绝缘杆和1节500mm的绝缘杆连接，或者选择5节900mm的绝缘杆连接。多节绝缘杆之间通过金属连接件进行连接。连接后的多节绝缘杆的一端通过金属连接件与把手连接，把手为绝缘材料制成，表面设有增大摩擦力的花纹，方便检修人员手持。多节绝缘杆的另一端设置电压检测器，并在设置有电压检测器的绝缘杆上，设置短路棒，为了保证被测天线馈电线的可靠短路，在短路棒的两端分别设置有导线夹。同时，绝缘杆可以为环氧树脂彩色管或由玻璃钢材料制成，以保证绝缘杆绝缘和检修人员人身安全。

为了方便操作，短路棒与设置有电压检测器的绝缘杆垂直交叉连接，垂直交叉点为地线引接处。当短路棒与绝缘杆保持垂直连接时，馈电线接地安全装置的导线夹在夹持住导线之后会更稳定，并且，利用接地线的一端与地线引接处连接，另一端与接地体连接，使被测天线馈电线上残留的电荷流向大地，进一步保证检修人员的人身安全。

为了保证导线夹夹持被测天线馈电线稳定，导线夹为双舌挂钩型导线夹，双舌挂钩型导线夹的U形体，202为双舌挂钩型导线夹的弹性金属片。使用时将双舌挂钩型导线夹自上而下卡在被测天线馈电线上方，使被测天线馈电线与双舌挂钩型导线夹内侧的弹性金属片接触，既增加了被测即天线馈电线与双舌挂钩型导线夹之间接触的面积，达到更好的短路和接地效果，又提高了检修过程中的稳定性和抗风性。由于天线馈电线在架设时要求的间距固定为400mm，所以短路棒两侧的导线夹之间的距离也固定为400mm，以方便实现两根被测天线馈电线之间短路。

为了达到良好的短路效果，短路棒包括铜棒以及封装铜棒的铝盒，并且更进一步地，铜棒的直径为8mm。在检修过程中，如果突然出现高频信号，铜棒可保证充分短路，同时以铝盒封装，既增加短路强度又装置减轻配重，方便检修人员进行手持操作。

该装置设计完成后，在短波频段分低、中、高段抽取典型频点进行现场测试，在距带电体3-1.5米处可靠进行报警，基本符合短波天馈线检修人员安全防护的需求。同时该装置操作简单，易于上手，十分适合目前天馈线检修人员的知识层次，确保了上述人员的人身及广播电视设施的安全。