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文檔簡介
雷電與防護(hù)技術(shù)基礎(chǔ),湖南省氣象局2014年5月,1,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?雷暴活動頻繁+雷電災(zāi)害嚴(yán)重2.雷電:什么是雷電?雷電如何產(chǎn)生?形成+分類+危害3.雷電防護(hù):有哪些技術(shù)?如何進(jìn)行防護(hù)?風(fēng)評+技術(shù)評價(jià)+預(yù)警+檢測,內(nèi)容,2,參考書,雷電學(xué)原理陳渭民雷電與防護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)肖穩(wěn)安、張小青GB50057-2010建筑防雷與接地技術(shù)張小青雷電與人工引雷汪道洪現(xiàn)代防雷技術(shù)基礎(chǔ)虞昊關(guān)象石等,3,雷暴活動頻繁雷電災(zāi)害嚴(yán)重雷電災(zāi)害分布雷電災(zāi)害防御難度很大在一定程度上避免或者減少雷電帶來的損失PS:氣象防雷20年發(fā)展歷程回顧,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,4,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,雷電是一種大氣自然現(xiàn)象,在科學(xué)技術(shù)不發(fā)達(dá)的古代,雷電被蒙上了神秘的色彩,除了災(zāi)難,它留給人類更多的是迷信和恐懼。直到17世紀(jì)中葉,美國科學(xué)家富蘭克林通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了天電(雷電)與地電的同一性,并發(fā)明和使用了“避雷針”,人們才逐步對雷電有了理性和科學(xué)的認(rèn)識。地球上,任何時(shí)刻都會有約2000個(gè)地點(diǎn)出現(xiàn)雷暴,平均每天要發(fā)生800萬次閃電,每次閃電在微秒級瞬間可釋放出55KWh以上能量。,5,(1)、雷暴活動頻繁我國地處溫帶和亞熱帶地區(qū),雷暴活動十分頻繁,雷電災(zāi)害發(fā)生頻次多、范圍廣、危害嚴(yán)重、社會影響大,嚴(yán)重威脅著人民生命財(cái)產(chǎn)安全。,1、為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,6,22個(gè)省(區(qū)、市)年最多雷暴日在50天以上,最多的達(dá)150天;,7,10個(gè)?。▍^(qū)、市)年平均雷暴日超過40天,最多的超100天。,8,1、為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,(2)、雷電災(zāi)害嚴(yán)重根據(jù)近30年的雷電統(tǒng)計(jì)資料分析,我國雷暴日天數(shù)變化不大,但是雷電災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失日益嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),1999-2008年的10年間,全國因雷擊造成直接經(jīng)濟(jì)損失在百萬元以上的雷電災(zāi)害事故就有390多起,每年因雷電災(zāi)害造成人員傷亡數(shù)千人。2011年湖南省共發(fā)生雷電災(zāi)害72起,其中發(fā)生在農(nóng)村的雷災(zāi)43起。雷災(zāi)共造成5人死亡、12人受傷,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。雷電災(zāi)害涉及電力、通信、石化、交通、金融等各行各業(yè)以及千家萬戶,9,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,村民在瓜地遭雷擊身亡,村民遭雷擊,村民遭雷擊身亡,麻陽舒家村鄉(xiāng)舒某家雷擊致3人死亡,雷災(zāi)造成人員傷亡,10,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,雷災(zāi)造成大量的經(jīng)濟(jì)損失,大鯨港鎮(zhèn)玉銀紙業(yè)公司因雷擊導(dǎo)致火災(zāi),永興花炮廠因雷擊導(dǎo)致爆炸,軍工硝制造有限公司遭雷擊,電力設(shè)備因雷擊受損,11,德國法蘭克福ELELTRAWUBA保險(xiǎn)公司Statisticsofdamage1994,12,1、為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,(3)、雷電災(zāi)害時(shí)空分布特點(diǎn)(3個(gè)90%)90%以上的雷災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失發(fā)生在城市的各行業(yè)部門,主要分布在華東和華南等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū);90%以上雷擊傷亡事故發(fā)生在農(nóng)村地區(qū);汛期是雷電災(zāi)害事故的高發(fā)期,49月間發(fā)生的雷災(zāi)起數(shù)和雷擊傷亡人數(shù)均占全年總數(shù)的90%以上(重大人員傷亡和重大直接經(jīng)濟(jì)損失)。,13,全國雷電災(zāi)害事故在各地區(qū)的分布圖,14,圖4:1997年2006年全國雷擊傷亡事故年變化圖,1997年2006年全國雷擊傷亡事故年變化圖49月閃電多,雷災(zāi)事故多!,15,雷電災(zāi)害行業(yè)分布圖(電力、通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、廣電等行業(yè)受損嚴(yán)重?。?16,雷擊傷亡事故發(fā)生地分布圖(傷亡發(fā)生在農(nóng)田最多),雷擊傷亡事故人群分布圖(農(nóng)民傷亡最多),17,(4)、雷電災(zāi)害防御難度很大受災(zāi)面的改變:從電力、建筑這兩個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展到幾乎所有行業(yè),特點(diǎn)是與高新技術(shù)關(guān)系最密切的領(lǐng)域,如航天、航空、國防郵電通信、計(jì)算機(jī)、電子工業(yè)、石油化工、金融證券等;入侵方式的改變:從一、二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵。由于微電子技術(shù)的應(yīng)用滲透到各種生產(chǎn)和生活領(lǐng)域,微電子器件極端靈敏,LEMP造成微電子設(shè)備的失控或者損壞。造成損失和危害程度的改變:它襲擊的對象本身的直接經(jīng)濟(jì)損失有時(shí)可能并不太大,但由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)損失和影響卻難以估計(jì)。,18,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,因此,電子時(shí)代防雷減災(zāi)工作更重要、更迫切、也更復(fù)雜!如何適應(yīng)雷電防御已從直擊雷防護(hù)到系統(tǒng)防護(hù)的轉(zhuǎn)變,要求我們站到歷史時(shí)代的新高度來認(rèn)識和研究現(xiàn)代防雷技術(shù),提高人類對雷災(zāi)防御的綜合能力。,19,防雷減災(zāi)工作事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展事關(guān)人民安全福祉事關(guān)社會和諧穩(wěn)定各級氣象部門必須以很強(qiáng)的使命感、責(zé)任感,組織做好雷電災(zāi)害防御,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?,防護(hù)技術(shù):能在一定程度上避免或者減少雷電帶來的損失(思考:結(jié)合工作實(shí)際和身邊個(gè)例),20,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?雷暴活動頻繁+雷電災(zāi)害嚴(yán)重2.雷電:什么是雷電?雷電如何產(chǎn)生?形成+分類+危害3.雷電防護(hù):有哪些技術(shù)?如何進(jìn)行防護(hù)?風(fēng)評+技術(shù)評價(jià)+預(yù)警+檢測,內(nèi)容,21,第一章雷電的形成和分類,第一節(jié)雷電的形成1、雷電形成的三個(gè)基本條件:空氣中必須有足夠的水汽;有使潮濕水氣強(qiáng)烈上升的氣流;有使潮濕空氣上升凝結(jié)成水珠或冰晶的氣象條件。,22,2、雷電形成的基本理論雨滴分裂論當(dāng)潮濕水氣上升到高空,由于高空氣溫較低,在上升氣流運(yùn)動過程中逐漸凝結(jié)增大,形成小水滴。由于上升氣流的不穩(wěn)定,水滴在運(yùn)動過程中相互摩擦、碰撞分裂形成大小不等的水珠,使得大水珠帶正電荷,小水珠帶負(fù)電荷。小水珠質(zhì)量輕被上升氣流帶到上層云層,大水珠質(zhì)量重則留在下層或降落到地面,這樣便形成了帶電荷云層的分離過程。當(dāng)帶電荷云層逐步積累到足夠的電荷量時(shí),便產(chǎn)生閃電現(xiàn)象,形成雷電。(實(shí)驗(yàn)證明:水滴分裂時(shí),確實(shí)大水珠帶正電荷,小水珠帶負(fù)電荷這一理論;分裂水滴所需氣流的速度為3-8m/s這正是雷云中上升氣流的速度),23,距地面80公里左右的電離層具有一定的導(dǎo)電能力,而且是帶正電荷的,而大地是帶負(fù)電荷,故形成比較穩(wěn)定的大氣電場。在電離層和地這兩個(gè)帶電導(dǎo)體中間被不導(dǎo)電的大氣所絕緣,形成一個(gè)電容器。使處于其中的云層上端帶負(fù)電荷,下端帶正電荷,即發(fā)生極化,從而為閃電提供有力條件。,電場極化論,24,由于宇宙射線和太陽黑子爆炸,近地大氣中形成帶有一定量的游離子,其中正離子較重(約為電子的2000倍)不大活動,而負(fù)離子則活動性較大,在大氣電場和上升氣流的作用下,負(fù)離子向上運(yùn)動,正離子向下運(yùn)動,形成上負(fù)下正離子層,有利于閃電的發(fā)生。,離子積累,25,3、雷擊過程當(dāng)天空中有雷雨云的時(shí)候,因雷雨云帶有大量的電荷,由于靜電感應(yīng)的作用,雷雨云下方的地面和地面上的物體都帶上了與雷雨云相反的電荷,當(dāng)雷雨云與地面之間的電壓高到一定的時(shí)候,雷雨云與地面上突出的物體之間就會出現(xiàn)放電。,26,閃電的初始擊穿:下部負(fù)電荷中心與其底部的正電荷中心附近局部地區(qū)的大氣電場達(dá)到104v/cm左右時(shí),則負(fù)、正電荷之間的云霧大氣會被擊穿,負(fù)電荷向下中和掉正電荷,這時(shí)從云層下部到云底部全部為負(fù)電荷區(qū)。,先導(dǎo)注流:隨大氣電場的進(jìn)一步加強(qiáng),進(jìn)入起始擊穿的后期,電子與空氣的分子發(fā)生碰撞,形成天空中帶電的雷雨云的云粒(或水成物)向地面延伸,在雷雨云下形成從云層向下的流光,表現(xiàn)為一條暗淡的光柱,即先導(dǎo)注流。也叫注流先導(dǎo),如右圖。,27,閃電通道:注流先導(dǎo)不斷地向地面發(fā)展過程是一電離過程,在電離過程中生成成對的正、負(fù)離子,其正離子被云中向下輸送的負(fù)電荷不斷中和。從而形成多枝狀的充滿負(fù)電荷(對負(fù)地閃)的通道,其中有一枝是充滿負(fù)電荷(對負(fù)地閃)的主通道,稱為電離通道或閃電通道,簡稱為通道。,28,雷擊分枝狀的放電主通道到達(dá)地面,或與大地放電迎面會合以后,就形成云層到地面的全程(雷擊放電通道)放電,這就是雷擊。,29,根據(jù)閃電空間位置、形狀、聲音分類,第二節(jié)雷電的分類,還有多種分類方式,在此只詳細(xì)介紹下這三類,并重點(diǎn)說明云地閃/地閃,30,云內(nèi)閃電在同一塊云中,不同云區(qū)帶有正負(fù)不同的電荷,在正負(fù)荷電區(qū)之間的電場達(dá)到可擊穿強(qiáng)度時(shí),在同一塊云中同樣可發(fā)生放電現(xiàn)象,此現(xiàn)象稱之為云內(nèi)閃電。,第一種分類根據(jù)空間位置分類,31,云際閃電當(dāng)帶有正負(fù)不同電荷的兩塊云之間的電場達(dá)到可擊穿強(qiáng)度時(shí),在兩塊云之間發(fā)生的放電現(xiàn)象。,32,云地放電/地閃發(fā)生在云層和大地之間的放電現(xiàn)象。,33,地閃根據(jù)先導(dǎo)和回?fù)舴较?,可把閃電歸納為以下八種常見的閃電類型:l:先導(dǎo)r:回?fù)魐:發(fā)展方向,云地間放電形成的先導(dǎo)若是從云層內(nèi)的電荷中心伸向地面,又稱之為向下先導(dǎo)。若是從地面伸向云層的,又稱之為向上先導(dǎo);只沿著先導(dǎo)方向發(fā)生中和的閃電,稱之為無回?fù)糸W電。當(dāng)發(fā)生先導(dǎo)放電之后,還出現(xiàn)逆先導(dǎo)方向放電的現(xiàn)象,稱為有回?fù)糸W電。,34,第一類地閃:具有向下先導(dǎo)和向上回?fù)?,云中?fù)荷電中心與大地和地物間的放電過程,具有負(fù)閃電電流,因此,簡稱為向下負(fù)先導(dǎo)負(fù)地閃;如果負(fù)先導(dǎo)不著地,則就無回?fù)?,此時(shí)只有圖1a所示的過程,云空放電。如果負(fù)先導(dǎo)著地,則就產(chǎn)生回?fù)?,將云中的部分電荷泄放到大地,若該過程只一次為單閃擊閃電(圖1b),若重復(fù)多次為多閃擊閃電。,向下負(fù)先導(dǎo)負(fù)地閃(l先導(dǎo),r-回?fù)?,v發(fā)展方向),35,第二類地閃:具有向上正先導(dǎo)的云中負(fù)荷電中心與大地和地物間的放電過程,具有負(fù)閃電電流。它又分下面兩種情況:圖2a,先導(dǎo)帶正電向上,放電一般始于高聳的接地體(塔尖或山頂),具有向上正先導(dǎo)而無回?fù)簦喎Q為向上正先導(dǎo)連續(xù)負(fù)放電。若對于圖2b,先導(dǎo)帶正電向上,和向下回?fù)?,稱之為向上正先導(dǎo)負(fù)地閃,如果其后有隨后閃擊,稱之向上正先導(dǎo)多閃擊負(fù)地閃。,向上正先導(dǎo)負(fù)地閃(l先導(dǎo),r-回?fù)?,v發(fā)展方向),36,第三類地閃:云中荷正電,具有向下正先導(dǎo)和向上回?fù)?,云中正電荷中心與大地和地物間放電過程具有正閃電電流,簡稱為向下正先導(dǎo)正地閃。圖3a,向下正先導(dǎo)不著地,于是產(chǎn)生云空放電過程。圖3b,向下正先導(dǎo)著地,引起向上正回?fù)簦狗旁浦械恼姾傻酱蟮?,這一類在山地區(qū)少見,在湖邊可見到。,向下正先導(dǎo)正地閃(l先導(dǎo),r-回?fù)?,v發(fā)展方向),37,第四類地閃:云中荷正電,具有向上負(fù)先導(dǎo)的云中正電荷中心與大地和地物間的放電過程,具有正閃電電流。圖4a,向上先導(dǎo)始于高聳的高層建筑的尖頂,這類地閃也有以有無回?fù)舳?xì)分為A型和B型。A型地閃具有向上先導(dǎo)而無回?fù)舻姆烹娺^程,只是在先導(dǎo)后出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間約幾百毫秒,持續(xù)電流為幾百安的放電過程,簡稱為向上負(fù)先導(dǎo)正地閃。B型地閃具有向上先導(dǎo)和向下回?fù)舻姆烹娺^程,簡稱向上負(fù)先導(dǎo)連續(xù)正電流閃電。向上正地閃多為單閃擊地閃。,向上負(fù)先導(dǎo)正地閃(l先導(dǎo),r-回?fù)簦瑅發(fā)展方向),38,小結(jié)地閃根據(jù)閃電流方向,分為:(1)正地閃:閃電電流為正(向下)的稱正地閃;(2)負(fù)地閃:閃電電流為負(fù)(向上)的為負(fù)地閃;地閃根據(jù)先導(dǎo)方向,分為:(1)向下先導(dǎo):由云向下地面發(fā)展的先導(dǎo);(2)向上先導(dǎo):由地面向云中發(fā)展的先導(dǎo)。,39,線狀閃電我們常見的通常是線狀閃電,一般是一種蜿蜒曲折枝杈縱橫的巨型電氣火花,長23公里,也有長達(dá)10公里的,是閃電中較強(qiáng)烈的一種。線狀閃電大多是雷云與大地間的放電(約5070%以上),也有雷云之間的放電。這種閃電可以同時(shí)擊在不同的地方,一般分為前導(dǎo)放電和主放電等階段。線狀閃電對電力、電訊系統(tǒng)及人畜和建筑物等威脅最大。帶狀閃電與線狀閃電相似,只是亮的通道比較寬,看上去好像一條較亮的亮帶。,第二種分類根據(jù)形狀分類,40,片狀閃電是出現(xiàn)在云的表面上的閃光,它有時(shí)可能是被云塊遮沒的火花閃電的延光,也可能是在云的上部發(fā)出來的叢集的、若隱若現(xiàn)的一種特殊的放電作用的光。這種閃電,表示云中電場的能量雖然已經(jīng)足夠產(chǎn)生放電,但是新加入的電量卻太少,以致在閃爍放電尚未轉(zhuǎn)變到火花(線狀)放電以前,原有的儲電量已經(jīng)用完了,僅僅伴隨有片狀閃電的雷暴,是一種較弱放電現(xiàn)象,通常會對電力系統(tǒng)引入日較弱的感應(yīng)過電壓。,41,鏈形閃電/聯(lián)珠狀閃電:比較罕見,是一條發(fā)光的虛線,一條鏈子一樣,在云與大地間放電或云與云間放電時(shí)均可能出現(xiàn)。似乎是介于線狀閃電與球形閃電之間的一種過渡形式。,42,球形閃電是最奇妙、最罕見和最神秘莫測的一種閃電,由拳頭般大小到足球那樣大的球形發(fā)光體所組成,活動速度不大,可以看到移動,它走的路徑極不規(guī)則,往往與風(fēng)向一致,它出現(xiàn)時(shí),常有尖哨聲或嗡嗡聲,有時(shí)會安然地消失,但有時(shí)也會發(fā)生恐怖的爆炸。它消失時(shí),往往留下具有刺激性的輕煙霧。球形閃電存在的時(shí)間可由幾秒到幾分鐘,它能在一個(gè)地方停留一些時(shí)候,一面冒煙,一面發(fā)出火花,目前,國際上對于球形閃電也還沒有很完善的解釋,科學(xué)家們?nèi)栽谘芯恐小?43,無聲閃電最常出現(xiàn)的一種無聲放電是被稱為“愛爾馬圣火”。由于暴風(fēng)雨等原因,大氣中的電場強(qiáng)度大大地增長起來,在地球面的突出物體附近,電場強(qiáng)度很容易達(dá)到30kV/cm的強(qiáng)度,導(dǎo)致在突出部分發(fā)生靜寂放電。這是一種非雷云與大地間放電和沒有雷聲的閃電現(xiàn)象,實(shí)際上就是尖端電暈放電。放電時(shí),突出物周圍會呈現(xiàn)出冒煙狀或光膜狀。當(dāng)電場強(qiáng)度很強(qiáng)時(shí),就會形成單獨(dú)束狀放電,由物體周圍放射出來。這種放電現(xiàn)象對電訊系統(tǒng)有干擾。,第三種分類根據(jù)聲音分類,44,有聲閃電除了是一種明亮的電氣火花以外,同時(shí)還伴有強(qiáng)大的響聲,這就是雷聲。PS:因光速聲速,所以一般先看到閃電再聽見聲音。雷聲的大小與閃電的強(qiáng)弱相關(guān),由于空氣在溫度高達(dá)10000左右的閃電通道中突然強(qiáng)烈的受熱和隨之而起的急速冷卻,致使空氣因急速膨脹和壓縮的振動而發(fā)生響聲;同時(shí),也是水和空氣在高電壓(火花)的作用下分解所產(chǎn)生的瓦斯爆炸時(shí)發(fā)出的聲音。由于爆炸波的特性、多次放電和聲音來回反射等關(guān)系,雷聲隆隆不絕,云間放電時(shí),雷聲延續(xù)的時(shí)間比云與大地間放電的時(shí)間短。一般一次閃電的雷聲平均延續(xù)時(shí)間約3040秒,在個(gè)別場合下可達(dá)到1分鐘。,45,第二章雷電流,雷擊產(chǎn)生的雷電流的大?。◤?qiáng)度)與地理位置、地質(zhì)條件、季節(jié)和氣象等許多因素有關(guān)。一般平原地區(qū)比山地雷電流大,正閃擊比負(fù)閃擊大,第一閃擊比隨后閃擊大。研究資料表明:各次雷擊閃電電流大小和波形差別很大,尤其是不同種類放電差別更大。這說明雷電流的大小和雷電流的波形是描述雷電流特征的重要參數(shù)。,46,如圖,先由縱軸上的0.1、0.9、和1.0三個(gè)刻度作三條橫軸的平行線,前兩條平行線分別與波形曲線的頭部分別相交于A、B兩點(diǎn),過A、B兩點(diǎn)作一條直線,該直線與第三條平行線和橫軸分別相交于C、D兩點(diǎn),由C點(diǎn)引橫軸的垂線,其垂足E點(diǎn)與D點(diǎn)之間的時(shí)間即定義為波頭時(shí)間,用t1表示。為了定義波長時(shí)間,再由縱軸上0.5刻度作橫軸的平行線,該平行線與波形曲線的波尾部分相交于F點(diǎn),從F點(diǎn)引橫軸的垂線,垂足G點(diǎn)與D點(diǎn)之間的時(shí)間即定義為波長時(shí)間,用t2表示.由于波長時(shí)間也是波形曲線衰減到半幅值所需要的時(shí)間,它習(xí)慣上也被稱為半幅值時(shí)間。在定義了波頭和波長時(shí)間后,單極性雷電流脈沖波形可計(jì)為t1/t2,這里t1和t2一般采用s作單位。,圖2-1雷電波形的畫法,雷電流的波形,47,首次及雷擊的雷電流參量,第一、第二、第三類防雷建筑物首次雷電流幅值分別為200kA、150kA、100kA,其雷電流陡度di/dt分別為20kA/s、15kA/s、10kA/s。,48,后續(xù)雷擊的雷電流參量,49,長時(shí)間雷擊的雷電流參量,50,第三章雷電的危害,51,主要是雷擊時(shí),雷電流通過載流導(dǎo)體產(chǎn)生電動力的破壞作用。由電磁學(xué)可知,在載流導(dǎo)體周圍的空間存在著磁場,而磁場中的載流導(dǎo)體又會受到電磁力的作用。由安培定則(也叫右手螺旋定則)可知兩根載有相同方向電流的長直導(dǎo)體,相互吸引,而載有相反方向電流的長直導(dǎo)體,將相互排斥。這是由于在這兩根平行載流導(dǎo)體之間存在著電磁力的相互作用,這種作用力稱為電動力。因此,由于雷電流強(qiáng)度很大(數(shù)十至上百千安),在雷電流的作用下,載流導(dǎo)體就有可能會變形,甚至?xí)徽蹟唷?第一節(jié)直擊雷的危害,電效應(yīng)及其危害,52,在雷云對地放電時(shí),強(qiáng)大的雷電流從雷擊點(diǎn)注入被擊物體,由于雷電流幅值高達(dá)數(shù)十至數(shù)百千安,其熱效應(yīng)可以在雷擊點(diǎn)局部范圍內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)600010000C,甚至更高的溫度,能夠使金屬熔化,樹木、草堆引燃;當(dāng)雷電波侵入建筑物內(nèi)低壓供配電線路時(shí),可以將線路熔斷。這些由雷電流的巨大能量使被擊物體燃燒或金屬材料熔化的現(xiàn)象都屬于典型的雷電流的熱效應(yīng)破壞作用,如果防護(hù)不當(dāng),就會造成災(zāi)害。,熱效應(yīng)及其危害,53,機(jī)械效應(yīng)所產(chǎn)生的破壞作用主要表現(xiàn)為兩種形式:一是雷電流注入樹木或建筑構(gòu)件時(shí)在它們內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)壓力;二是雷電流的沖擊波效應(yīng)。(1)雷擊產(chǎn)生的內(nèi)壓力及其危害由于雷電流幅值很高,且作用時(shí)間又很短,在雷擊與樹木或建筑構(gòu)建時(shí),在它們的內(nèi)部將瞬時(shí)地產(chǎn)生大量熱量。在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及散發(fā)出去,以致使這些內(nèi)部的水分被大量蒸發(fā)成水蒸氣,并迅速膨脹,產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力。這種內(nèi)壓力是一種爆炸力,能夠使被擊樹木劈裂和使建筑構(gòu)件崩塌。,機(jī)械效應(yīng)及其危害,54,(2)雷擊產(chǎn)生的沖擊波效應(yīng)及其危害云對地放電過程中的回?fù)綦A段,放電通道中既有強(qiáng)烈的空氣游離,又有強(qiáng)烈的異性電荷中和,通道中瞬時(shí)溫度非常高,這使得通道周圍的空氣急劇膨脹,以超聲波速度向四周擴(kuò)散,從而形成沖擊波。同時(shí),通道外圍附近的冷空氣被嚴(yán)重壓縮,在沖擊波波前到達(dá)的地方,空氣的密度、氣壓和溫度都會突然增大,產(chǎn)生的沖擊波是類似的,可以使其附近的建筑物、人、畜受到破壞或傷害。沖擊波向外傳播的速度遠(yuǎn)大于聲波,但很快就會衰減,轉(zhuǎn)化為聲波,于是人們就能夠聽到雷鳴聲。,機(jī)械效應(yīng)及其危害,55,雷電的靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)作用屬于雷電的間接破壞作用。由雷電的靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓比以上所述的直接破壞作用具有更大的危害范圍,它能夠損壞建筑物內(nèi)的信息系統(tǒng)和電氣設(shè)備,甚至造成人員傷亡,因此,在防雷設(shè)計(jì)中,一直受到關(guān)注。,雷電的靜電感應(yīng),第二節(jié)雷擊電磁脈沖的危害,56,在建筑物頂部金屬體上的靜電感應(yīng),在架空線路上的靜電感應(yīng),雷云和先導(dǎo)通道中電荷的感應(yīng)作用,在建筑物頂部的金屬體上部和架空線路上將出現(xiàn)反極性的感應(yīng)電荷,57,電磁感應(yīng),58,59,60,直擊雷和雷電電磁脈沖侵害的原因,被保護(hù)系統(tǒng)的屏蔽差;沒有采取等電位連接措施;綜合布線不合理;接地不規(guī)范;沒有安裝浪涌保護(hù)器SPD;安裝的浪涌保護(hù)器SPD不符合規(guī)范的要求等;,61,1.為什么要研究雷電與防護(hù)技術(shù)?雷暴活動頻繁+雷電災(zāi)害嚴(yán)重2.雷電:什么是雷電?雷電如何產(chǎn)生?形成+分類+危害3.雷電防護(hù):有哪些技術(shù)?如何進(jìn)行防護(hù)?風(fēng)評+技術(shù)評價(jià)+預(yù)警+檢測,內(nèi)容,62,氣象防雷20年發(fā)展歷程回顧,起步:上世紀(jì)八十年代未,氣象部門涉及防雷裝置檢測服務(wù),其中安徽、廣東、上海、湖南是開展防雷裝置檢測較早的省、市,此階段未成立專門的防雷技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)。開拓:上世紀(jì)九十年代中、后期,大多數(shù)氣象臺站均開展了防雷服務(wù),并積極拓展新的防雷技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目和服務(wù)領(lǐng)域平穩(wěn)發(fā)展:本世紀(jì)初,社會各界逐步關(guān)注和重視防雷減災(zāi)工作,氣象部門開始探索面向全社會的防雷減災(zāi)管理模式快速發(fā)展:2004年2007年,此階段的防雷工作得到全面快速的發(fā)展,并逐步實(shí)現(xiàn)了防雷社會管理與技術(shù)服務(wù)的分離。防雷減災(zāi)的服務(wù)內(nèi)容從防雷裝置檢測、防雷工程設(shè)計(jì)與施工拓展到新建防雷裝置設(shè)計(jì)技術(shù)評價(jià)和施工質(zhì)量檢測,并逐步開展了雷電監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報(bào)、風(fēng)險(xiǎn)評估和雷電災(zāi)害調(diào)查與鑒定。氣象主管機(jī)構(gòu)開展了防雷資質(zhì)認(rèn)定、防雷裝置設(shè)計(jì)審核和竣工驗(yàn)收行政許可工作。氣象防雷管理與服務(wù)體系已基本形成。依法發(fā)展:近年,防雷法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系不斷健全,現(xiàn)代雷電業(yè)務(wù)體系逐步完善,全社會依法防雷、科學(xué)防雷的意識不斷增強(qiáng),防雷減災(zāi)工作正在步入依法、科學(xué)發(fā)展的階段,63,從防護(hù)技術(shù)的視角看發(fā)展:,直擊雷的防護(hù):1754年前后,富蘭克林、羅蒙諾索夫等一批歐美學(xué)者用試驗(yàn)證實(shí)了“雷就是電”,并發(fā)明了用接閃器、引下線和接地裝置組成的外部防雷裝置攔截閃電。250多年的實(shí)踐證明,LPS是迄今唯一有效和廣泛使用的直擊雷防護(hù)裝置。雷電波侵入的防護(hù):1876年貝爾發(fā)明電話后,架空電話線屢遭雷擊促使防雷保安器的研制成功;1882年紐約首次實(shí)現(xiàn)供配電后,供電線路和電氣設(shè)備的大量遭雷擊又促使了電力系統(tǒng)防雷的研究。雷電電磁脈沖的防護(hù):20世紀(jì)中葉以后,微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用和普及,LEMP可能損壞大范圍的電子系統(tǒng),并造成更大的損失。,64,65,從政策法規(guī)的視角看發(fā)展:,66,67,2010年1月20日國務(wù)院第98次常務(wù)會議通過氣象災(zāi)害防御條例,對加強(qiáng)和做好雷電災(zāi)害防御工作做出了具體的規(guī)定。,期間,各地紛紛出臺地方性防雷法規(guī)或政府規(guī)章,對防雷減災(zāi)工作提出了更具操作性、更適應(yīng)地方需要的管理規(guī)定和要求。,2006年,國辦下發(fā)28號明電關(guān)于進(jìn)一步做好防雷減災(zāi)工作的通知,明確要求“大力加強(qiáng)雷電監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)”、“依法管理和規(guī)范雷電災(zāi)害防護(hù)”。,2006年1月,國務(wù)院下發(fā)3號文件國務(wù)院關(guān)于加快氣象事業(yè)發(fā)展的若干意見,提出六點(diǎn)要求:重視防雷工作、做好雷電天氣預(yù)測預(yù)報(bào)、落實(shí)防雷安全措施、加強(qiáng)防雷管理、做好雷災(zāi)應(yīng)急處置、組織防雷知識宣傳。,68,風(fēng)險(xiǎn)評估,定義雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估是根據(jù)項(xiàng)目所在地雷電活動時(shí)空分布特征及其災(zāi)害特征,結(jié)合現(xiàn)場情況進(jìn)行分析,對雷電可能導(dǎo)致的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失程度與危害范圍等方面的綜合風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算,從而為項(xiàng)目選址、功能分區(qū)布局、防雷類別(等級)與防雷措施確定、雷災(zāi)事故應(yīng)急方案等提出建設(shè)性意見的一種評價(jià)方法。通過雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估可為評估對象提供雷電防護(hù)的科學(xué)設(shè)計(jì)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)控制、經(jīng)濟(jì)投資、應(yīng)急管理等方面服務(wù),保證防雷工程安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估是開展綜合防雷的必經(jīng)程序,也是實(shí)現(xiàn)科學(xué)防雷的必要條件,體現(xiàn)了預(yù)防為主,防治結(jié)合的理念。,69,分類預(yù)評估、現(xiàn)狀評估1、預(yù)評估是根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目初步規(guī)劃的建筑物參數(shù)、選址、總體布局、功能分區(qū)分布,結(jié)合當(dāng)?shù)氐睦纂娰Y料、現(xiàn)場的勘察情況,對雷電災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)量進(jìn)行計(jì)算分析,給出選址、功能布局、重要設(shè)備的布設(shè)、防雷類別及措施、風(fēng)險(xiǎn)管理、應(yīng)急方案等建議,為項(xiàng)目的可行性論證、立項(xiàng)、核準(zhǔn)、總平規(guī)劃等提供防雷科學(xué)依據(jù)。2、現(xiàn)狀評估是對一個(gè)評估區(qū)域、評估單體現(xiàn)有的雷電防護(hù)措施進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)量的計(jì)算分析,給出現(xiàn)有雷電防護(hù)措施是否能將雷電災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)量控制在國家要求的范圍內(nèi),給出科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和安全的整改措施,提供風(fēng)險(xiǎn)管理、雷災(zāi)事故應(yīng)急方案。,風(fēng)險(xiǎn)評估,70,風(fēng)險(xiǎn)評估工作現(xiàn)狀,雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估工作是我國目前開展的一項(xiàng)新興業(yè)務(wù),現(xiàn)階段各省主要依據(jù)的是GB21714/IEC62305風(fēng)險(xiǎn)管理中的部分方法,但GB21714/IEC62305僅針對單體建筑物,不能滿足各類大中型建設(shè)項(xiàng)目需求,尤其不能適用于危爆?;?、鐵路、交通及大型構(gòu)筑物等項(xiàng)目的區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估。并且,評估結(jié)論沒有針對性,不能有效體現(xiàn)行業(yè)及項(xiàng)目的特殊性,也無法滿足不同地理地質(zhì)環(huán)境,不同雷電氣象環(huán)境及社會因素下開展雷評業(yè)務(wù)需求,嚴(yán)重制約了雷評業(yè)務(wù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。,71,風(fēng)險(xiǎn)評估我省情況,2008年,通過對全國雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估業(yè)務(wù)工作的考察、調(diào)研,結(jié)合當(dāng)前雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估工作的實(shí)際需求,湖南省防雷中心明確提出了“區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估方法研究”。通過與成都信息工程學(xué)院的共同研究,目前已完成了區(qū)域雷擊風(fēng)評估方法的研究,并對多個(gè)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用效果檢驗(yàn)。實(shí)踐證明,有效針對ICE62305的不足之處,結(jié)合雷電環(huán)境、地域和承災(zāi)體特性分析,利用先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法構(gòu)建的區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估方法,有力提高了雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估的科技內(nèi)涵和創(chuàng)新能力。,72,湖南省通過近幾年的業(yè)務(wù)運(yùn)行,雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估業(yè)務(wù)取得了一定的成績,風(fēng)險(xiǎn)評估涉及易燃易爆、公路橋梁、軌道交通、地鐵、超高層建筑物等多個(gè)領(lǐng)域,尤為喜人的是,更有多家建設(shè)單位主動與湖南省防雷中心聯(lián)系,積極請求對項(xiàng)目進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估。,風(fēng)險(xiǎn)評估我省情況,73,74,長沙地鐵二號線雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估,長沙新奧天然氣儲備站雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估,吉首矮寨特大橋雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估,順天高層建筑雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估,75,技術(shù)評價(jià),定義防雷裝置設(shè)計(jì)技術(shù)評價(jià)是根據(jù)國家法律、法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,對設(shè)計(jì)單位所作的防雷設(shè)計(jì)施工圖或方案,就安全性、有效性、穩(wěn)定性和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行情況等進(jìn)行的技術(shù)評價(jià)。重點(diǎn)查看內(nèi)容防雷裝置與防雷有關(guān)的電氣接地?;瘓鏊姆漓o電接地,76,技術(shù)評價(jià),所需資料,77,目前公認(rèn)的能大幅降低雷擊傷亡與災(zāi)害最有效的措施之一,能及時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)當(dāng)?shù)乩纂娀顒忧闆r,大力保障人民生命及財(cái)產(chǎn)。,雷電預(yù)警,雷電預(yù)警信號分三級,分別以黃色、橙色、紅色表示。黃色預(yù)警6小時(shí)內(nèi)可能發(fā)生雷電活動,可能會造成雷電災(zāi)害事故。橙色預(yù)警2小時(shí)內(nèi)發(fā)生雷電活動的可能性很大,或者已經(jīng)受雷電活動影響,且可能持續(xù),出現(xiàn)雷電災(zāi)害事故的可能性比較大。紅色預(yù)警2小時(shí)內(nèi)發(fā)生雷電活動的可能性非常大,或者已經(jīng)有強(qiáng)烈的雷電活動發(fā)生,且可能持續(xù),出現(xiàn)雷電災(zāi)害事故的可能性非常大。,78,為全面貫徹湖南省委提出的全面建設(shè)小康湖南的精神,切實(shí)做好防雷減災(zāi)工作,造福三湘人民。中心領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)全省防雷減災(zāi)情況全面部署,以提升雷電服務(wù)能力為目標(biāo),利用近年來布設(shè)的大氣電場儀、閃電定位儀及我中心自主研發(fā)的雷電監(jiān)測預(yù)警綜合業(yè)務(wù)平臺,對油庫、黃花機(jī)場、地鐵等用戶開展雷電專項(xiàng)預(yù)警服務(wù)。2012年,我單位共為用戶單位提供154期雷電專項(xiàng)臨近預(yù)警產(chǎn)品,其中機(jī)場預(yù)警產(chǎn)品55期,油庫預(yù)警產(chǎn)品55期,地鐵預(yù)警產(chǎn)品44期,用戶單位未發(fā)生一起雷擊事故,有效保障了生產(chǎn)安全和人員安全,深受用戶單位的好評。,雷電預(yù)警我省情況,79,雷電專項(xiàng)服務(wù)油庫,24小時(shí)雷電預(yù)警,及時(shí)掌握雷電發(fā)生情況,保障油品運(yùn)輸安全。而油庫區(qū)需要雷雨天氣時(shí)的跟蹤服務(wù),保障油品分發(fā)安全。重點(diǎn)關(guān)注油庫區(qū)域未來2小時(shí)及30分鐘的雷電預(yù)警。,80,雷電專項(xiàng)服務(wù)機(jī)場,盡早提醒,及時(shí)跟蹤,保障航班調(diào)度和起降安全。機(jī)場20km范圍左右提前2小時(shí)的雷電趨勢及預(yù)警。,81,雷電專項(xiàng)服務(wù)地鐵,針對地鐵2號線和1號線未來12小時(shí)雷電專項(xiàng)預(yù)警,為各施工地點(diǎn)雷雨天氣時(shí)的工作安排提供決策依據(jù),保障地鐵地面施工人員和設(shè)備安全。,82,雷電專項(xiàng)服務(wù)效果,對每次雷電過程進(jìn)行分析,總結(jié)經(jīng)驗(yàn);細(xì)化專項(xiàng)用戶需求,不斷提升專項(xiàng)用戶服務(wù)能力;通過對比分析,預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率已提為88.9%,83,檢測GB50057-2010,意義建筑物防雷裝置是由接閃器、引下線接地裝置、過電壓保護(hù)器以及其它連接導(dǎo)體等五部分組成。它們在防雷過程中缺一不可,任何一部分失效,都將導(dǎo)致防雷裝置起不到防雷效果,并可能產(chǎn)生負(fù)面作用。因此,需要定期對防雷裝置進(jìn)行安全檢測,對防雷裝置作出公正、科學(xué)、準(zhǔn)確的評價(jià),確保其質(zhì)量、安全性能達(dá)到規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求,發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)整改,從而避免因質(zhì)量問題造成不必要的損失。,84,建筑物防雷裝置設(shè)計(jì),關(guān)于GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范與GB50057-94(2000年版)的主要變化1、結(jié)構(gòu)上,增加了術(shù)語一章,合并了一章;2、規(guī)定了13條強(qiáng)制性條文,必須嚴(yán)格執(zhí)行;3、變更防接觸電壓和防跨步電壓的措施;4、補(bǔ)充外部防雷裝置采用不同金屬物的要求;5、修改防側(cè)擊的規(guī)定;6、詳細(xì)規(guī)定電氣系統(tǒng)和電子系統(tǒng)選用電涌保護(hù)器的要求;7、簡化了雷擊大地的年平均密度計(jì)算公式,并相應(yīng)調(diào)整了預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)判定建筑物的防雷分類的數(shù)值。8、部分條款作了更具體的要求,85,(一)、總則,1.0.1為使建(構(gòu))筑物防雷設(shè)計(jì)因地制宜地采取防雷措施,防止或減少雷擊建(構(gòu))筑物所發(fā)生的人身傷亡和文物、財(cái)產(chǎn)損失,以及雷擊電磁脈沖引發(fā)的電氣和電子系統(tǒng)損壞或錯(cuò)誤運(yùn)行,做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理,制定本規(guī)范。1.0.2本規(guī)范適用于新建、擴(kuò)建、改建建(構(gòu))筑物的防雷設(shè)計(jì)。,86,(二)、術(shù)語,2.0.5防雷裝置用于減少閃擊擊于建(構(gòu))筑物上或建(構(gòu))筑物附近造成的物質(zhì)性損害和人身傷亡,由外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置組成2.0.18閃電電涌侵入(名稱的變化)2.0.26電氣系統(tǒng)由低壓供電組合部件構(gòu)成的系統(tǒng)。也稱低壓配電系統(tǒng)或低壓配電線路。2.0.27電子系統(tǒng)由敏感電子組合部件構(gòu)成的系統(tǒng)。,87,(三)、建筑物的防雷分類(3.0.2為強(qiáng)制性條款),1、第一類防雷建筑物凡制造、使用或貯存火炸藥及其制品的危險(xiǎn)建筑物,因電火花而引起爆炸、爆轟,會造成巨大破壞和人身傷亡者。具有0區(qū)或20區(qū)爆炸危險(xiǎn)場所的建筑物。(GB50057-94:為0區(qū)或10區(qū))具有1區(qū)或21區(qū)爆炸危險(xiǎn)場所的建筑物,因電火花而引起爆炸,會造成巨大破壞和人身傷亡者。(GB50057-94:僅為1區(qū))(注:爆轟-爆炸物中一小部分受到引發(fā)或激勵后,爆炸物整體瞬間爆炸的現(xiàn)象或過程?;馂?zāi)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)的變化是由于爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50058-92也在修訂中,本標(biāo)準(zhǔn)采用了GB50058的修編內(nèi)容,用“20”、“21”、“22”代表了粉塵的分區(qū),原來用“10”、11”區(qū)表示),88,2、第二類防雷建筑物,(1)國家級重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物。(2)國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站和飛機(jī)場、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。(3)國家級計(jì)算中心、國際通訊樞紐等對國民經(jīng)濟(jì)有重要意義的建筑物。(4)國家特級和甲級大型體育館。(新增條)(5)制造、使用或貯存火炸藥及其制品的危險(xiǎn)建筑物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。,89,第二類防雷建筑物(續(xù)),(6)具有1區(qū)或21區(qū)(新增)爆炸危險(xiǎn)場所的建筑物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。(7)具有2區(qū)或22區(qū)(由原11區(qū)調(diào)整)爆炸危險(xiǎn)場所的建筑物。(8)有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。(9)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.05次/a(0.06調(diào)整)的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物以及火災(zāi)危險(xiǎn)場所。(10)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.25次/a(0.3調(diào)整)的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。,90,3、第三類防雷建筑物,(1)省級重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物及省級檔案館。(2)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.01(由0.12調(diào)整)次/a且小于或等于0.05(由0.06調(diào)整)次/a的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物以及火災(zāi)危險(xiǎn)場所。(3)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.05(0.06調(diào)整)次/a且小于或等于0.25(0.3調(diào)整)次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。(4)在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū),高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地區(qū),高度在20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。,91,4、人員密集的公共建筑,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50016-2006第5.3.15條文解釋本條規(guī)定的人員密集的公共建筑主要指:設(shè)置有同一時(shí)間內(nèi)聚集人數(shù)超過50人的公共活動場所的建筑。如賓館、飯店,商場、市場,體育場館、會堂、公共展覽館的展覽廳,證券交易廳,公共娛樂場所,醫(yī)院的門診樓、病房樓,養(yǎng)老院、托兒所、幼兒園,學(xué)校的教學(xué)樓、圖書館和集體宿舍,公共圖書館的閱覽室,客運(yùn)車站、碼頭、民用機(jī)場的候車、候船、候機(jī)廳(樓)等。,92,5、建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù),N=kNgAe其中:k:2:位于山頂和曠野孤立1.7:沒有接地的金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑1.5:河(湖)邊、山坡下、山地中小處、地下水露頭處、土山頂、山谷風(fēng)口及特別潮濕的建筑物1.0:一般情況Ng=0.1Td(Ng=0.024Td1.3)Ae=LW+2(L+W)(H(200-H))1/2+H(200-H)10-6L、W、H為長、寬、高。(適用于H100m),93,(四)、防雷措施的一般規(guī)定(4.1.1、4.1.2強(qiáng)條),4.1.2各類防雷建筑物應(yīng)設(shè)內(nèi)部防雷裝置,并應(yīng)符合下列規(guī)定:1在建筑物的地下室或地面層處,以下物體應(yīng)與防雷裝置做防雷等電位連接:建筑物金屬體。金屬裝置。建筑物內(nèi)系統(tǒng)。進(jìn)出建筑物的金屬管線。2除本條1款的措施外,外部防雷裝置與建筑物金屬體、金屬裝置、建筑物內(nèi)系統(tǒng)之間,尚應(yīng)滿足間隔距離的要求。,94,(五)、接閃器的設(shè)置,1、接閃器的構(gòu)成獨(dú)立避雷針、架空避雷線以及直接裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷針或由其混合組成。2、避雷帶避雷帶應(yīng)沿易受雷擊的部位(見附錄B)敷設(shè),女兒墻、屋角、屋脊、屋檐和檐角等;當(dāng)建筑物比較高時(shí),首先應(yīng)沿屋頂周邊敷設(shè)避雷帶,避雷帶應(yīng)設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直線上或其外。,95,96,關(guān)于暗敷避雷帶問題,利用屋頂鋼筋作接閃器及暗敷避雷帶,其前提是允許屋頂遭雷擊時(shí)混凝土?xí)幸恍┧槠撾x以及一小塊防水、保溫層遭破壞。這對建筑物的結(jié)構(gòu)一般無損害,但建筑物下方不應(yīng)有行人通過、車輛放置、及建筑物的出入口,以保證安全。GB/T21431-2008建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范規(guī)定”高層建筑物不應(yīng)利用建筑物女兒墻內(nèi)鋼筋作為暗敷避雷帶?!?97,避雷網(wǎng)格,第一類防雷建筑物5m5m或6m4m第二類防雷建筑物10mm或12m8m第三類防雷建筑物20m20m或24m16m,98,3、避雷針,(1)滾球法,99,3、避雷針,(2)、地面上的避雷針,接閃桿在hx高度的xx上的保護(hù)半徑rx=(h(2hrh))1/2(h(2hrhx)接閃桿在地面上的保護(hù)半徑ro=(h(2hrh)))1/2h:接閃桿高度;hr:滾球半徑;hx:被保護(hù)物的高度,100,3、避雷針,(3)、問題1-屋面上避雷針的保護(hù)范圍如何計(jì)算?,(錯(cuò)誤圖r0大于屋頂寬度),(正確圖)避雷帶、避雷針頂端同時(shí)支撐球體,101,問題2-避雷針設(shè)置的越高對設(shè)備保護(hù)越有利?,設(shè)置避雷針的目的就是利用避雷針的尖端效應(yīng)吸引閃電,保護(hù)附近的突出的室外設(shè)備如天線等。避雷針并不是越高越好,過高的避雷針將導(dǎo)致其接閃能力越強(qiáng),雷電對避雷針附近的設(shè)備的沖擊次數(shù)會增加。避雷針不能用于保護(hù)室內(nèi)的弱電設(shè)備。,102,4、接閃器的材料、規(guī)格,避雷帶,架空接閃線宜采用截面不小于50mm2熱鍍鋅鋼絞線或銅絞線。(參數(shù)調(diào)整),避雷線,103,金屬屋面(第一類防雷建筑物除外),板間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通,例如,銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接等;金屬板下面無易燃物品時(shí),其最小厚度要求為不銹鋼、熱鍍鋅鋼、鈦和銅板0.5mm,鋁板0.65mm,鋅板0.7mm,鉛板:2mm;金屬板下面有易燃物品時(shí),其最小厚度要求為不銹鋼、熱鍍鋅鋼和鈦板4mm;銅板5mm;鋁板7mm;金屬板無絕緣被覆層。注:薄的油漆保護(hù)層或1mm厚瀝青層或0.5mm厚聚氯乙烯層均不屬于絕緣被覆層。,104,關(guān)于彩鋼保溫板,5.2.7的條文說明:上層鋼板厚度不應(yīng)小于0.5mm,中間保溫層為非易燃物,下層鋼板一般不會被擊穿,且能阻擋上層板被擊穿時(shí)的熔化物。,105,1、4.3.3(強(qiáng)條)(第二類防雷建筑物)專設(shè)引下線不應(yīng)少于2根,并應(yīng)沿建筑物四周和內(nèi)庭院四周均勻?qū)ΨQ布置,其間距沿周長計(jì)算不宜大于18m。當(dāng)建筑物的跨度較大,無法在跨距中間設(shè)引下線,應(yīng)在跨距兩端設(shè)引下線并減小其他引下線的間距,專設(shè)引下線的平均間距不應(yīng)大于18m。4.4.3-(類似,同上),(六)、引下線,106,(六)、引下線,2、在建筑物引下線附近防接觸電壓時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定之一:(新增內(nèi)容)利用建筑物金屬構(gòu)架和建筑物互相連接的鋼筋在電氣上是貫通且不少于10根柱子組成的自然引下線,這些柱子包括位于建筑物四周和建筑物內(nèi)。引下線3m范圍內(nèi)土壤地表層的電阻率不小于50km。注:例如,采用5cm厚瀝青層或15cm厚礫石層的這類絕緣材料層通常符合本要求。外露引下線,其距地面2.7m以下的導(dǎo)體用耐1.2/50s沖擊電壓100kV的絕緣層隔離。例如用至少3mm厚的交聯(lián)聚乙烯層。用護(hù)欄、警告牌使接觸引下線的可能性降至最低限度。,107,關(guān)于2.7m,2.7m的高度是參照IEC62305-3的規(guī)定考慮的:即以人站立向上伸手的平均高度2.5m加上0.2m長的空氣間隙的距離之和。,108,引下線,3、在建筑物外引下線附近防跨步電壓時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定之一:(新增內(nèi)容)利用建筑物金屬構(gòu)架和建筑物互相連接的鋼筋在電氣上是貫通且不少于10根柱子組成的自然引下線,這些柱子包括位于建筑物四周和建筑物內(nèi)。引下線3m范圍內(nèi)土壤地表層的電阻率不小于50km。注:例如,采用5cm厚瀝青層或15cm厚礫石層的這類絕緣材料層通常符合本要求。用網(wǎng)狀接地裝置對地面作均衡電位處理。用護(hù)欄、警告牌使進(jìn)入距引下線3m范圍內(nèi)地面的可能性減小到最低限度。,109,(七)、接地裝置,1、接地裝置的類型按GB21714.3的規(guī)定,接地裝置的類型分為A、B二類即A型接地體-單獨(dú)設(shè)置的水平和/或垂直接地體不少于2個(gè)接地極在土壤電阻率很低,接地電阻很容易低于10時(shí),無其他要求土壤電阻率較高,接地電阻不易達(dá)到10以下時(shí),對各類防雷建筑物的接地體有一定長度要求B型接地體-利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋或圍繞建筑物的環(huán)型人工接地體,110,接地裝置,2、第一類防雷建筑物(1)、獨(dú)立的外部防雷裝置設(shè)置獨(dú)立接地體沖擊接地電阻值,不大于10。(2)、不獨(dú)立的外部防雷裝置接地裝置應(yīng)圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體每根引下線的沖擊接地電阻不應(yīng)大于10其接地裝置應(yīng)和電氣和電子系統(tǒng)等接地裝置及所有進(jìn)入建筑物的金屬管道相連,此接地裝置可兼作防雷電感應(yīng)接地之用。(3)、沖擊接地電阻值與工頻接地電阻值的換算方法。,111,(2)、第二類、第三類防雷建筑物,共用接地裝置:外部防雷裝置的接地應(yīng)和防雷電感應(yīng)、內(nèi)部防雷裝置、電氣和電子系統(tǒng)等接地共用接地裝置,并應(yīng)與引入的金屬管線做等電位連接。外部防雷裝置的專設(shè)接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體。共用接地裝置的接地電阻應(yīng)按50Hz電氣裝置的接地電阻確定,以不大于其按人身安全所確定的接地電阻值為準(zhǔn)。當(dāng)有電子系統(tǒng)時(shí)以設(shè)備最小接地電阻值要求為準(zhǔn)。,112,(八)、防側(cè)擊,1、高度超過45m的建筑物,水平突出外墻的物體,如陽臺、平臺等,當(dāng)滾球半徑45m球體從屋頂周邊避雷帶外向地面垂直下降接觸到上述物體時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的防雷措施。2、高于60m的建筑物,其上部占總高度20%并超過60m的部位應(yīng)防側(cè)擊。-新變化3、外墻內(nèi)外豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端應(yīng)與防雷裝置等電位連接。,113,(九)、其他防雷措施,1、固定在建筑物上的節(jié)日彩燈、航空障礙信號燈及其他用電設(shè)備和線路,應(yīng)根據(jù)建筑物的防雷類別采取相應(yīng)的防止雷電波侵入的措施。無金屬外殼或保護(hù)網(wǎng)罩的用電設(shè)備應(yīng)處在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)從配電箱引出的配電線路應(yīng)穿鋼管。鋼管的一端應(yīng)與配電箱和PE線相連;另一端應(yīng)與用電設(shè)備外殼、保護(hù)罩相連,并應(yīng)就近與屋頂防雷裝置相連。當(dāng)鋼管因連接設(shè)備而中間斷開時(shí)應(yīng)設(shè)跨接線。在配電箱內(nèi)應(yīng)在開關(guān)的電源側(cè)裝設(shè)級試驗(yàn)的電涌保護(hù)器,其電壓保護(hù)水平應(yīng)不大于2.5kV,標(biāo)稱放電電流值應(yīng)根據(jù)具體情況確定。,114,其他防雷措施,2、露天堆場糧、棉及易燃物大量集中的露天堆場,當(dāng)其年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.05時(shí),應(yīng)采用獨(dú)立接閃桿或架空接閃線防直擊雷。獨(dú)立接閃桿和架空接閃線保護(hù)范圍的滾球半徑可取100m。在計(jì)算雷擊次數(shù)時(shí),其高度可按可能堆放的高度計(jì)算,其長度和寬度可按可能堆放面積的長度和寬度計(jì)算。3、屋頂非導(dǎo)電性物體屋頂不處在接閃器保護(hù)范圍內(nèi)的非導(dǎo)電性物體,當(dāng)它沒有突出由接閃器形成的平面0.5m以上時(shí),可不附加增設(shè)接閃器的保護(hù)措施。,115,(十)、防雷區(qū),1、防雷區(qū)(LPZ)的概念,116,防雷區(qū)(LPZ),2、防雷區(qū)的劃分LPZOA區(qū):本區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭到直接雷擊和導(dǎo)走全部雷電流;本區(qū)內(nèi)的電磁場強(qiáng)度沒有衰減(直擊雷非防護(hù)區(qū))LPZOB區(qū):本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對應(yīng)的雷電流直接雷擊;本區(qū)內(nèi)的電磁場強(qiáng)度沒有衰減(直擊雷防護(hù)區(qū))LPZ1區(qū):本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到直接雷擊,流經(jīng)各導(dǎo)體的電流比LPZOB區(qū)更??;本區(qū)內(nèi)的電磁場可能衰減,這取決于屏蔽措施(第一屏蔽防護(hù)區(qū))LPZn+1:后續(xù)屏蔽防護(hù)區(qū),進(jìn)一步減小流入電流和電磁場強(qiáng)度的防護(hù)區(qū)。,117,LPZ,3、防雷分區(qū)的作用確定等電位連接的位置(防雷區(qū)界面處)確定等電位連接導(dǎo)體的最小截面(16mm2、6mm2)確定SPD的安裝位置(防雷區(qū)界面處)確定SPD的選型(T1/T2/T3)計(jì)算H1或H2,決定是否增加屏蔽措施、或確定設(shè)備的擺放位置。,118,1、等電位連接的意義將分開的各金屬物體直接用連接導(dǎo)體(稱為等電位連接導(dǎo)體)或經(jīng)電涌保護(hù)器連接到防雷裝置(或接地裝置)上,以減小雷電流引發(fā)的電位差。2、實(shí)施等電位連接的位置穿過防雷區(qū)界面的所有導(dǎo)電物、電氣和電子系統(tǒng)的線路均應(yīng)在界面處做等電位連接。3、等電位連接實(shí)施建筑物的等電位連接包括總等電位
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