我縣電視轉(zhuǎn)播臺(tái)建在青龍滿族自治縣縣城南大山山頂上，海拔684 M，鐵塔高度76 M，早些年，每到雨季，臺(tái)內(nèi)時(shí)有雷擊現(xiàn)象發(fā)生，擊壞配電系統(tǒng)等，造成停播，不僅經(jīng)濟(jì)上造成不應(yīng)有的損失而且給臺(tái)內(nèi)值機(jī)人員的人身安全造成威脅。認(rèn)真分析雷擊情形，發(fā)現(xiàn)雷電是在雨季瞬間發(fā)生的自然現(xiàn)象，不同的季節(jié)，不同的地理環(huán)境，所形成的雷電形式就不一樣，強(qiáng)弱也千變?nèi)f化，所以給雷電的防范造成一定的困難。國(guó)內(nèi)外的諸多資料表明，雷電分直擊雷、感應(yīng)雷和繞擊雷等多種。現(xiàn)在防雷方法種類多，有富蘭克林避雷針、避雷帶、法拉第網(wǎng)、高脈沖針、動(dòng)力球、放射性針、多短針散逸陣列、少長(zhǎng)針半導(dǎo)體消雷器等。
不論采用哪種避雷方法，都應(yīng)根據(jù)具體情況，因地制宜，才能達(dá)到效果。
富蘭克林避雷針以及衍生的各種形式，其特點(diǎn)是利用自身的高度將雷電吸引于自身，代替被保護(hù)物受雷擊，這是一種被動(dòng)挨打的防雷手段，在實(shí)際運(yùn)行中暴露出許多弊病，雷擊現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
1.一根垂直的避雷針無(wú)法獲得一個(gè)肯定的保護(hù)區(qū)域
有資料介紹：莫斯科537M高電視塔，雷曾繞擊200M和300M的塔身，甚至達(dá)到離塔150M的地面。塔附近1.5KM內(nèi)雷擊率比莫斯科市平均雷擊率高2.5?4倍。由此提出對(duì)避雷針45°保護(hù)區(qū)域不能抱樂(lè)觀態(tài)度。
2.無(wú)法解決感應(yīng)雷過(guò)電壓?jiǎn)栴}
由于避雷針有吸引雷電的本領(lǐng)，所以雷擊次數(shù)就會(huì)增多，即使雷擊被吸引到針上，被保護(hù)物也會(huì)因感應(yīng)過(guò)電壓而放電造成事故。河北某礦電視轉(zhuǎn)播塔高約70 M，辦公樓位于塔側(cè)3 M處，三層樓頂設(shè)有衛(wèi)星接收天線，2010年7月一次感應(yīng)雷擊，擊毀樓內(nèi)電話線路、接收機(jī)、監(jiān)視器、電腦等。
3.雷電的反擊現(xiàn)象難以克服
當(dāng)避雷針距被保護(hù)物空氣中水平距離SK 5 M，距被保護(hù)物接地裝置間的地中距離SD 3M時(shí)會(huì)發(fā)生反擊現(xiàn)象。這些規(guī)定在我們廣播系統(tǒng)是難以實(shí)現(xiàn)的，絕大多數(shù)情況是各種電力線、電話線和各種天饋線等距針及引下線不過(guò)近在咫尺，有的甚至就綁在針及引下線上面，所以雷擊事故頻發(fā)。我縣南大山轉(zhuǎn)播臺(tái)1987年7月?lián)魵Ц呱脚_(tái)上的電力變壓器。在微波、電視、調(diào)頻塔上加裝避雷針，反而會(huì)引起更多的雷擊電波導(dǎo)，饋線串入機(jī)房擊壞設(shè)備，這種現(xiàn)象幾乎在高山臺(tái)年年都有發(fā)生。
4.不容忽視的接觸電壓和跨步電壓?jiǎn)栴}
當(dāng)雷擊避雷針時(shí)，由于電流在地?cái)U(kuò)散時(shí)會(huì)在地面上沿半徑各點(diǎn)形成不同電位，所以附近的人若跨開(kāi)兩腳會(huì)造成很高的跨步電壓。當(dāng)人接觸正受雷擊的物體時(shí)，從他接觸的最高點(diǎn)沿身體到地面就會(huì)有一個(gè)電位差，這些都會(huì)對(duì)人體造成威脅。
以上說(shuō)明避雷針避雷不夠完善。為了彌補(bǔ)不足，有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員常常采用避雷針與避雷線（高壓輸電封閉線）、避雷帶（擴(kuò)大雷電流通路），法拉第網(wǎng)（機(jī)房屏蔽）、避雷墻（防滾雷）、散逸陣列加水平針（防直擊雷和繞擊雷），關(guān)鍵部位加避雷器（防反擊雷）等措施綜合防治。但這些方法都未擺脫導(dǎo)體引雷的特點(diǎn)，終究不能解決雷擊的問(wèn)題。
半導(dǎo)體少長(zhǎng)針避雷器，是一種比較先進(jìn)的防雷裝置，由半導(dǎo)體針組、接地引下線和接地裝置組成。半導(dǎo)體針組由5M長(zhǎng)的半導(dǎo)體針組構(gòu)成，針的頂部有4根金屬分叉尖端。該裝置是在避雷針的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。他利用了少長(zhǎng)針的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，在雷云電場(chǎng)下發(fā)生強(qiáng)烈的電暈放電，及布滿在空中的空間電荷產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，并中和雷云電荷，利用半導(dǎo)體材料的非線性改變雷電發(fā)展過(guò)程，延長(zhǎng)雷電放電時(shí)間以減小雷電流的峰值和陡度，從而有效地保護(hù)了被保護(hù)的物體。此裝置在我縣南大山電視轉(zhuǎn)播臺(tái)應(yīng)用多年，避雷效果很好。
消雷器利用半導(dǎo)體針的電阻將形成上行雷需有100A的上行先導(dǎo)電流抑制到幾十安培以下，破壞了上行雷的形成條件，從而控制上行雷先導(dǎo)的發(fā)展，可以做到100%消減上行雷，使高塔落雷的總數(shù)大大減少。
消雷器從結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，充分利用了雷擊電場(chǎng)的強(qiáng)大動(dòng)力，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的中和電流，使雷擊電場(chǎng)達(dá)不到放電極限，即有效地防止雷擊發(fā)生。
消雷器以上兩種功能，可使總雷擊次數(shù)消減75%左右。
在下行雷的情況下，當(dāng)雷電活動(dòng)太快，消雷器的電暈電流的中和作用來(lái)不及抑制其發(fā)生時(shí)，消雷器允許受雷，使得在電離通道（主放電通道）串連了非線性電阻，從而使雷擊主放電受到限制，主放電時(shí)間從微秒級(jí)延至毫秒級(jí)，有效地減少了主放電電流，甚至使雷擊主放電過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)。
半導(dǎo)體少長(zhǎng)針在雷擊下向周圍空間輸送異性電荷的結(jié)果，使消雷塔頂部形成了一空間電荷層，它有效地降低了消雷塔附近的場(chǎng)強(qiáng)，使消雷塔附近地面難以形成向上發(fā)展的“迎面先導(dǎo)”，大大減少了對(duì)地雷擊的可能。固此消雷器的保護(hù)范圍很大，可以達(dá)到塔高5倍以上，保護(hù)角大于80°。
消雷器可使雷擊次數(shù)消減75%左右，并能使剩余的25%的雷擊次數(shù)主放電流大為減弱，所以其對(duì)地電阻的要求是比較寬松的，一般不需要人為的按地裝置，利用塔基的自然接地即可。為安全起見(jiàn)，消雷器的接地電阻設(shè)計(jì)時(shí)仍按我國(guó)規(guī)程上對(duì)避雷針接地電阻的要求，即 4Ω，最大不能大于10Ω。
青龍南大山電視轉(zhuǎn)播臺(tái)防雷接地改造方案
青龍電視轉(zhuǎn)播臺(tái)位于南大山山頂，三面為陡石壁，一面是約50°山坡，巖石裸露，僅100平米的開(kāi)拓地建造了機(jī)房，76M高鐵塔矗立在機(jī)房頂上，由于在周圍環(huán)境中該地處于最高點(diǎn)，故是雷擊易發(fā)處，我們采用了半導(dǎo)體少長(zhǎng)針消雷器及降低接地電阻等方法解決避雷的問(wèn)題。
一. 該臺(tái)原有的情況
1.接地電阻：地網(wǎng)50平方米左右，實(shí)測(cè)16-20Ω。
2.電源：10KV架空線路經(jīng)10KV/380V變壓器再經(jīng)200 M左右的低壓架空線進(jìn)入機(jī)房。
3.雷擊情況：曾擊毀一臺(tái)變壓器。另外在交流380V低壓線與機(jī)房接口處絕緣打壞。經(jīng)分析有兩種可能：（1）直擊塔頂在機(jī)房接口處發(fā)生反擊現(xiàn)象。（2）直擊架空線，因變壓器低壓側(cè)無(wú)避雷器，在低壓側(cè)產(chǎn)生過(guò)電壓，故擊壞設(shè)備。
二. 改進(jìn)防雷方案
1.將變壓器移至機(jī)房30M處，在變壓器低壓側(cè)及低壓與機(jī)房接口處加裝氧化鋅避雷器MY-470，低壓進(jìn)線改用鎧裝電纜，電纜鋁皮兩端分別接地。如圖（1）
圖1
2.機(jī)房的屏蔽：機(jī)房的頂部用 8鍍鋅圓鋼，敷設(shè)水平屏蔽帶和屏蔽網(wǎng)并與塔的接地引下線相連如圖（2）。由機(jī)房頂部四角（即塔角）及水平屏蔽帶上向下垂直敷設(shè)屏蔽帶。 8鍍鋅圓鋼距墻5CM，構(gòu)成機(jī)房四周的屏蔽。機(jī)房底部采用鍍鋅網(wǎng)做水平屏蔽網(wǎng)。在距機(jī)房0.5M處，用 10鍍鋅圓鋼敷設(shè)水平接地帶，并與機(jī)房頂部引下的垂直屏蔽帶及底部水平屏蔽網(wǎng)相連。
圖2
3.降低接地電阻：原有接地網(wǎng)（1）50平方米，測(cè)得結(jié)果：R=16?20Ω,由此可知電阻率ρ＝2R ＝2×(16?20)× ＝220?300Ω,圖（3）中2、3兩處情況與1相似。
圖3
在2處再鋪設(shè)地網(wǎng)100平方米與1處相連，3處鋪地網(wǎng)150平方米，并用降阻劑（鐵精粉、粘土加鹽）置換接地上壤。（降阻劑比例可按100份粘土加20份鐵精粉，再加5份鹽）。R1、2=R3=0.5×（220?300）× =9.4?13Ω。1、2、3所組成的接地網(wǎng)的接地電阻為R總=0.5×（220?300）÷ ÷2÷0.85=（5.2?7.2）Ω〔1、2、3并聯(lián)利用系數(shù)為0.85〕。
另外，由機(jī)房四周水平接地帶向周圍有巖石裂隙的地方敷設(shè)（30?50 ）M鍍鋅扁鋼（8×80）并在巖石縫處打入垂直接地體（ 8圓鋼）并與扁鋼相連，深度視情況而定，一般H﹦0.3?0.5M。測(cè)量表明每根（15?20× 8圓鋼）打入石縫的垂直接地體電阻為120Ω，15?20根并聯(lián)后則R﹦（9.4?7Ω），利用系數(shù)0.85，再與1、2、3聯(lián)合作用則接地電阻可降至R﹦（3.2?4.5）Ω。
三. 采用半導(dǎo)體少長(zhǎng)針消雷器防雷
根據(jù)半導(dǎo)體消雷器系列產(chǎn)品規(guī)格，選用了BS-Ⅱ,5000×13,保護(hù)范圍1：3.5 ， ﹦0.7（ 為安全度），即塔高2.45倍，約68°角，由于塔高大于60M需加水平消雷針。
在安裝肖雷器及水平消雷針時(shí)，天線最高部分至少低于離它最近的消雷針1M。
圖4
四．避雷效果
消雷器安裝于1991年3月底完成。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何的雷擊情況，但避雷針的針數(shù)要在雨季過(guò)后認(rèn)真檢查，是否有被雷擊斷和擊落現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理，以待來(lái)年，效果好不好，還要堅(jiān)持每年和雨季來(lái)臨之前測(cè)量接地體接地電阻，保證8Ω以下良好接地。達(dá)到消雷保護(hù)人身和設(shè)備安全，從而實(shí)現(xiàn)安全播出。B&P