保你不被雷劈! 自已動手DIY家庭防雷系統_網絡設備技術應用_太平洋...

　　【PConline 技術應用】說起防雷這件事，很多讀者可能覺得與已無關，實際上這幾年環境惡劣後， 那些所謂＂千年一遇」的災害天氣年年遇。經常會聽到哪家的電視機被雷電擊壞，人員受傷或是遇難的情況也時有發生，特別是農村自建房樓頂裝的金屬水箱、太陽能熱水器、衛星天線接收器等設備更是吸引雷電的元兇。

 
重慶開縣小學雷擊事件7死39傷

　　2007年5月，重慶市開縣義和鎮興業村小學突然遭遇雷擊，共造成該小學四、六年級學生傷亡46人，其中，死亡7人，重傷19人，輕傷20人。該學校教室為磚石牆體的四合院平房，教室樓頂沒有安裝避雷設施。 不經意間多個幸福的家庭也許就這樣毀了，慘劇的發生即是天災，也有人禍，防災於未然，今天我們就來說說家庭如何DIY一個安全的防雷接地系統。 

家庭環境下雷擊主要有二種：

　　第一是直擊雷。是指雷雲之間或雷雲對地面某一點（包括建築物、構架、樹木、動植物等）的迅猛放電現象稱之為直接雷擊，它因電效應、熱效應、和機械力效應等造成物體損壞和人員傷亡。如圖

 
農村自建房未做防雷措施被雷擊

　　第二是感應雷。它可以分為靜電感應及電磁感應。下圖是靜電感應的例子。當帶電雷雲（一般帶負電）出現在導線上空時，由於靜電感應作用,導線上束縛了大量的相反電荷。一旦雷雲對某目標放電,雷雲上的負電荷便瞬間消失,此時導線上的大量正電荷依然存在,並以雷電波的形式沿著導線經設備入地，引起設備損壞。是電磁感應的情況。當雷電流沿著導體流入大地時,由於頻率高,強度大，在導體的附近便產生很強的交變電磁場，如果設備在這個場中，便會感應出很高的電壓，以致損壞。對於靈敏的電子設備，尤需注意。

感應雷

感應雷擊主要通過如下途徑損壞設備：
 
　　①通過電源線路入侵的感應雷擊。電源線路有架空或埋地的，傳輸路途較長，最容易遭到雷擊。

　　②通信線路在傳導途中感應雷擊。雷雲之間或雷雲對大地及金屬物體（如廣告牌、鐵架、路燈、天線旁邊的避雷針等）發生閃擊，對附近架空或埋地的電纜產生強大的電磁感應。

感應雷產生的浪湧擊壞電子元器件

　　而之前我們介紹的重慶開縣興業村小學雷擊事件原因也就是因為校舍未做防雷措施，且小學位於一個山包上，位置突出，周圍又有水田和水塘，再加上教室前面種有大樹，種種因素都成了雷擊事故的誘因。5月23日下午16:00-16:30，興業村小學教室多次遭受雷電閃擊，並伴有球形雷的發生，當雷電直接擊中教室金屬窗時，由於該金屬窗未做接地處理，雷電流無處洩放，靠近窗戶的學生就成了雷電流洩放入地的通道，雷電流的熱效應和機械效應導致學生出現傷亡。>>

被雷擊壞的微波通訊天線

　　如您對家庭防雷有話想說，也可通過郵件與編輯聯繫：[e-mail]

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　　農村一般喜歡在房前屋後栽上幾顆大樹，一來可以美化環境、二來夏天可以防暑防溫，一舉多得。此外由於供水不便，都會在自家樓建一個小水箱蓄水增壓。

農村自建房樓頂吸引雷擊的東西真不少

人們沒有一個正確的防雷認識

　　「這些衛星電視天線以及水箱、太陽能熱水器大多數由金屬製成，而且安裝時都突出於建築物的表面，特別容易成為雷擊的重點對象。」因此一旦發生雷擊事故，電流通過天線、水管流進居民家中，並且大多數雷擊電流在3000安培到1萬安培之間，房頂電氣設備引雷帶來的危險性可想而知。輕則家中電器受損，重則可能危及人身安全，後果不堪設想。

DIY家庭防雷系統 

　　應對直擊雷或球形閃電，有條件的網友最好聘請專業防雷機構來安裝防雷裝置；但如果條件有限，也可以自己動手製作一套防雷裝置，同樣能起到防雷的作用。防雷裝置的結構有三部：

　　防雷裝置通常由接閃器、引下線和接地裝置三個部分組成。一般情況下，接閃器由避雷帶和避雷短針組成。接閃器敷設於樓頂天面，位於建築物的高處，起到接閃雷電流的作用；引下線敷設於牆體外側，上聯接閃器，下聯接地裝置，起到將雷電流導入接地裝置的作用；接地裝置是埋於地下的部分，由水平接地體、垂直接地體和接地線組成，能降低防雷裝置的接地電阻，還能使雷電流均勻快速地向周圍大地擴散，降低跨步電壓。

材料很簡單

　　製作避雷裝置的材料在市場上很容易買到。對於民房來說，如果住宅樓是平屋面，當屋面寬度小於20米時，僅沿屋面邊緣敷設一圈避雷帶即可，避雷帶採用直徑10mm的鍍鋅圓鋼；引下線同樣採用直徑10mm的鍍鋅圓鋼；接地裝置中，垂直接地體採用∠50×50×5mm的鍍鋅角鋼，每根長度2米，至少應有7根；水平接地體採用40×4mm的鍍鋅扁鋼。

　　沿建築物外圍量一周，有凹凸的部位沿凹凸部位量（以米為單位），用量得數據除以25，如果商有小數不管小數是多少都要進位，這個商的數值就是引下線的根數。引下線要相對均勻地敷設，特別注意的是引下線要遠離大門，儘量避免敷設於人行通道旁，同時儘可能距離窗口1米以上。

安裝有講究

　　安裝時，首先進行接地裝置的鋪設。埋設接地裝置，應沿著住宅樓周圍挖一周寬度約30cm深度不小於70cm的溝，在門口和人行過道的位置，溝的深度不小於1m，以減小跨步電壓的危害，溝的邊緣距離牆體邊緣50-100cm。將角鋼垂直打入地下，間距4m，施工時注意角鋼頂端要留10cm高出槽底，且角鋼的一個面應在同一條直線上，便於扁鋼和接地線的焊接。

接地網參考

　　角鋼打好後，用40×4mm的扁鋼將所有角鋼電焊連接起來，成為閉合的接地體。每根角鋼和扁鋼的搭接處均應至少焊3條接，且焊縫應飽滿。一般一根扁鋼的長度是不夠的，需要將多根扁鋼焊接起來，扁鋼的連接需要搭接焊，搭接長度應不小於8cm，至少焊3條縫。在引下線的位置預留接地線，長度要使其露出地面，接地線的一端與扁鋼搭接焊，搭接長度單面焊接應大於12cm，雙面焊接應大於6cm。埋設完畢後，再將土回填夯實。

接地網示意圖

　　鋪設好接地裝置後，接著鋪設避雷帶和避雷針。首先要安裝支撐避雷帶的支持卡，支持卡在一般大型的五金商場和機電市場都有出售。支持卡的間距為1m（拐角處間距為0.5m），高度一般在10-15cm。將圓鋼固定或點焊於支持卡上作為避雷帶，一根圓鋼的長度不夠做避雷帶時，需要多根圓鋼連接起來，圓鋼連接應進行搭接焊，搭接長度單面焊接應不小於12cm，雙面焊接應不小於6cm。

樓頂天面的避雷帶

　　避雷帶做好後，宜在避雷帶的4個角和樓梯間天面避雷帶的4個角搭接焊上避雷短針，避雷短針採用直徑12cm的鍍鋅圓鋼做成，長度60-100cm之間，頂端磨尖。

引下線、接地網安裝示意

　　最後再將引下線與避雷帶搭接焊，引下線同樣採用直徑10cm的鍍鋅圓鋼。將引下線焊接在避雷帶上，沿著外牆引到接地裝置上。引下線應均勻對稱分布，一般說來在沿房屋對角線設置即可。避雷短針、引下線與避雷帶的搭接長度單面焊接應不小於12cm，雙面焊接應不小於6cm。在上述工作完成後，在所有焊口刷上防鏽漆。

避雷帶安裝示意

　　需要強調的是，在防雷裝置的安裝過程中，扁鋼的轉彎、避雷帶的轉彎、引下線轉彎與避雷帶焊接以及接地線轉彎與扁鋼焊接，均應圓弧過度，避免直角連接。

測試不可少

　　避雷裝置安裝鋪設完畢還要經過一道測試環節，看看是否安裝正確，是否真正能起到避雷效果，這需要由專業的防雷機構通過接地搖表來測量。家庭環境下測量得到的接地電阻要求不大於10Ω。>>

屋頂裝有太陽能熱水器、衛星天線或水箱的注意事項：

　　屋頂裝有太陽能熱水器、衛星天線或水箱的家庭還應加裝避雷針，它能防止因雷擊中熱水器而使人遭雷擊。避雷針應安裝在距離熱水器、衛星天線或水箱3~5m的位置上，高度要高於熱水器最高點1. 5m，通常採用直徑16mm的鍍鋅圓鋼製作。避雷針要焊接在避雷帶上，使它與整個避雷系統成為一個整體。

室外無線通訊設備的防雷

雷針的保護區

　　避雷針的保護區是避雷針下面45°傘形區（如下圖）。當太陽能熱水器、衛星天線或水箱處於此傘形保護區域內，就受到保護。避雷針架設越高，保護區的範圍就越大。屋頂的電氣設備必須安裝在避雷針的保護範圍內。安裝避雷針必須注意它與受保護對象距離應大於4m，因為避雷針及引下線受雷電感應能擊穿2 ~ 3m的空氣。

太陽能熱水器防雷

　　如果需要安裝戶外電氣設備的建築物頂部已有避雷裝置，請把戶外電氣設備安裝在現有避雷裝置的保護範圍之內，不必再安裝其他避雷裝置。如果沒有現成的保護裝置，則需要儘快安裝。如果建築物較高（如大於45m），還應在太陽能熱水器等戶外電器設置上加裝防側擊雷裝置。

　　以上工作主要是針對直擊雷與球形雷的防禦，電子設備在雷暴天氣下還容易受到電磁脈衝(LEMP)的傷害。雷擊電磁脈衝是由於雷雨雲之間或雷雨雲與大地之間放電時，產生的電磁感應、電磁輻射以及雷雨雲與輸電線、通訊線纜靜電感應電荷在雷擊放電瞬間洩放，產生的過電壓、過電流通過連接建築物內外的各種金屬管道、電源線、信號線、電視天線等進入室內，造成電子設備損害。

　　對直擊雷的防護主要採用避雷針、避雷帶、引下線及接地體等傳統的外部避雷裝置。對雷擊電磁脈衝的防護主要採用SPD(浪湧保護器）。

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雷電防護區小知識：

    直擊雷非防護區(LPZOA區)：本區內的各類物體完全暴露在外部防雷裝置的保護範圍之外，都可能遭到直接雷擊；本區內的電磁場未得到任何屏蔽衰減，屬完全暴露的不設防區。

    直擊雷防護區(LPZOB區)：本區的各類物體處在外部防雷裝置保護範圍之內，應很少能遭到大於所選滾球半徑的直接雷擊；但本區內電磁場未得到任何屏蔽衰減，屬充分暴露的直擊雷防護區。

    第一屏蔽保護區(LPz1，區)：本區內的各類物體不可能遭受直接雷擊，流經各類導體的雷電流已經分流，比LPZOB區進一步減小；且由於屏蔽措施，本區的電磁場強度也已得到了初步的衰減。為了進一步減小雷擊電磁脈衝的影響，可設第二屏蔽保護區LPZ2：和第三屏蔽保護區LPZ3。

SPD(浪湧保護器）

　　Surge Protective Device（SPD），浪湧保護器，又名電湧保護器、防雷器、避雷器，用於保護用電設備免遭雷電電磁脈衝或操作過電壓破壞。

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各種信號控制線路的防雷屏蔽

　　太陽能熱水器從樓頂到衛生間的線路有輔助加熱、水位、水溫自動顯示、補水、斷水自動控制線等。同樣，衛星電視天線或無線網絡天線與室內設備間也有饋線等信號線。這部分線路暴露在室外，也就極易遭受到感應雷電磁脈衝的襲擊，過電壓、過電流通過電源線、信號線、電視天線等進入室內，也會擊穿電器設備的元器件，造成設備永久損害。

感應雷產生的浪湧擊壞電子元器件

　　這部分線路建議全部要採用屏蔽線，其屏蔽層兩端要做好接地。但真正當建築物本身遭到雷擊時，電磁感應電流可能超過電纜屏蔽層所能承受的電流，所以，最好的解決方案是的把這段外露線路用鐵管穿上，其鐵管上端和太陽能熱水器、衛星天線的支架連接，鐵管下端和樓頂避雷帶就近連接，以確保對控制線路和饋線的二次屏蔽作用。這樣的好處還有上端就可以不裝電源及信號SPD，節省投資。而且在無線網絡天線系統中，過多的浪湧保護器也會造成信號的衰減。

　　由於太陽能熱水器的流出的熱水要與我們的身體親密接觸，為了防止雷電波從輸入端侵入和漏電事故發生，在室內洗浴間安裝一個通流量5-10KA（8/20ｕs的插座式SPD）以及漏電保護器接地即可。最後不得不提的是，避雷系統並不能一勞永逸的解決您所有的防雷問題，它也需要定期的保修與維護才能持續的發揮作用。

　　如您對家庭防雷有話想說，也可通過郵件與編輯聯繫：[e-mail]  [返回頻道首頁]

參考文獻

GB50057-94 2000版，《建築物防雷設計規範》
99D501-1，《建築物防雷設施安裝》