雷電防護知識培訓技巧

1、雷電的防護徐書璋馬鞍山市氣象局2012年9月5日主要內(nèi)容 一、雷電的產(chǎn)生。 二、雷電的危害。 三、雷電的防護。一、雷電的產(chǎn)生 雷云的形成主要有兩種假說：1、威爾遜假說： 根據(jù)大量科學測試可知，地球本身就是一個電容器，通常大地穩(wěn)定帶負電荷50萬庫侖左右，而地球山空存在一個正電荷的電離層，兩者之間形成一個已充電的電容器。它們之間的電壓為300KV左右，并且場強為上正下負。 當?shù)孛婧目諝庠诘孛媸軣岙a(chǎn)生上升運動，這些水成物在地球靜電場的作用下被極化，負電荷在上，正電荷在下。它們在重力作用下其下降速度比云滴要大，在其路徑上與其他云滴發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是其中一部分被水成物捕獲，一部分被反彈回去。而

2、反彈回去的云粒子帶走水成物前端的部分正電荷，使水成物帶負電。由于水成物下降速度快，而云粒子下降速度慢，因此帶正、負兩種電荷的微粒被分開。2、摩擦生電及云塊切割磁力線 雷電的出現(xiàn)是與氣流、風速密切相關(guān)而且與地球磁場有關(guān)系。 雷雨云內(nèi)部的不停運動和相互摩擦而使雷云產(chǎn)生大量的正、負電荷的小微粒。當它們在水平方向從東向西或從西向東迅速移動，它與地球磁力線切割，云中的電荷產(chǎn)生定向移動。若云由西向東移動，而地球的磁力線由南極指向北極，因此大量的正電荷向上移動，負電荷向下移動。當電場強度達到2530KV/CM時，將引起雷云間強烈放電。二、雷電的危害 雷電流也是電流，它具有電流的一切效應，不同的是它在短時間內(nèi)

3、以脈沖的形式通過強雷電流：尤其是直擊雷，它的電流峰值有幾十KA,乃至幾百KA。 雷電的危害主要體現(xiàn)在雷電的熱效應、電效應、機械作用力和地電位反擊。1、雷電的熱效應 雷擊在被擊物體上，在被擊物體中產(chǎn)生可觀的焦耳熱，由于雷電流作用時間很短，散熱影響可以忽略，被擊物體內(nèi)溫度發(fā)生劇烈升高，導致被擊物體燃燒或熔化。如1985年5月黑龍江大興安嶺火災，2002年內(nèi)蒙大興安嶺火災，2011年云南大理的森林火災均是雷擊引起，造成直接經(jīng)濟損失近100億元。2、雷電的電效應1、靜電感應引起的過電壓。2、電磁感應引起的過電壓。3、雷電直接擊中線路引起的過電壓。 無論何種形式引起的過電壓，這些過電壓將沿著導線向兩端流

4、動，侵入電氣設備，在設備上引起過電壓。當過電壓高于設備的額定耐沖擊電壓時，設備就會損壞。3、雷電的機械效應 通過雷電流的相鄰導體存在相互作用力，作用力大小于兩導體通過的雷電流乘積成正比，與導體間的距離成反比。4、地電位反擊三、雷電的防護 主要內(nèi)容1 建筑物防雷分類2 接閃器的設計3 引下線的設計4 接地5等電位連接的設計6 SPD的選擇與使用1、建筑物的分類 1 建筑物的防雷分類 建筑物應根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按需要將工業(yè)和民用建筑物分為三類。 大型、復雜項目應該進行雷電災害風險評估來確定。 一個項目的不同組成部分，甚至一個建筑物的不同部位可能有不同的分類。 第一

5、類 防雷建筑物 1. 制造（使用、貯存）炸藥（火藥、起爆 藥、火工品等）大量爆炸物的建筑物，因 電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人 身傷亡 2. 具有0區(qū)或20區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。 3. 具有1（或21）區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物, 因電火花引起爆炸，會造成巨大破壞和人 身傷亡第二類 防雷建筑物 1 國家重點文物保護的建筑物 2 國家級會堂、辦公、展覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家檔案館、大城市重要給水水泵房 3 國家級計算中心、國際通訊樞紐等 4 特級和甲級體育館 5 制造（使用、貯存）爆炸物質(zhì)的建筑物，且電火花不易引起爆炸 6 具有1區(qū)（或21區(qū)）爆炸危險環(huán)境的建筑物，且電 花不易引起

6、爆炸 7 具有2區(qū)或11（22）區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物 8 工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險的露天鋼質(zhì)封閉所罐 9 預計N0.05次/a的部（?。┺k公建筑及重要或人員密集的公共建筑物 10 預計N 0.25次/a的住宅、辦公樓等民建第三類防雷建筑物 1 省級重點文物保護的建筑物、省級檔案館。 2 預計N0.012（0.01）次/a，0.06（0.05）次/a的部?。┺k公建筑及重要或人員密集的公共建筑物。 3 預計N0.06 （0.05）次/a， 0.3 （0.25）次/a的住宅、辦公樓等民建。 4 預計N0.06 （0.05）次/a的一般性工業(yè)建筑物。 5 綜合評估后確定需防雷的21區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災

7、危險環(huán)境。 6 Td15d/a地區(qū)，15m的煙囪、水塔等孤立建筑物。 Td 15d/a地區(qū)， 20m的煙囪、水塔等孤立建筑物。爆炸火災危險環(huán)境 0區(qū)：正常情況下，能形成爆炸性混合物（氣體或蒸氣爆炸性）的爆炸危險 場所。 1區(qū)：在正常情況下,可能形成爆炸性混合物的爆炸危險場所 2區(qū)：在正常情況下，不可能形成爆炸性混合物的爆炸危險場所 20區(qū)：在正常情況下，能形成粉塵或纖維爆炸性混合物的爆炸危險場所 21區(qū)：在正常情況下，可能形成粉塵和纖維爆炸性混合物的爆炸危險場所 22區(qū)：在生產(chǎn)過程中，粉塵或纖維可燃物不可能爆炸但能引起火災危險 的場所2、避雷針的設計 原理：避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)均為金屬體，安

8、裝在比被保護物體高的位置上，從工作原理來看，兩者具有相同的保護功能，即吸引雷電。 避雷針宜采用園鋼或焊接鋼管制成，其直徑應大于下列數(shù)值。接閃線（避雷帶）和接閃網(wǎng)（避雷網(wǎng)）及金屬屋面作接閃器對材料的要求 接閃線（避雷帶）和接閃網(wǎng)（避雷網(wǎng)）宜采用園鋼或扁鋼，優(yōu)先采用園鋼。圓鋼直徑不應小于8mm,扁鋼截面積不應小于48平方毫米，其厚度不應小于4毫米。 金屬屋面作接閃器，應符合下列要求。 金屬板之間采用搭接時，其搭接長度不應小于100mm，同時應連成電氣通路。 金屬板下面無易燃物品時，其厚度不應小于0.5mm; 金屬板下面有易燃物品時，其厚度，鐵板不應小于4mm，銅板不應小于5mm，鋁板不應小于7mm

9、避雷網(wǎng)a b c接閃器布置避雷網(wǎng) 現(xiàn)代建筑物，一般使用籠式避雷網(wǎng)，通常是利用建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋來構(gòu)成的，即將建筑物屋面內(nèi)原有的鋼筋網(wǎng)格作接閃器使用，如右下圖所示。將梁、柱、樓板中的橫向和縱向鋼筋按防雷設計規(guī)范要求進行電氣上的相互連接，這樣就將整個建筑物構(gòu)件中的所有鋼筋連接成一個統(tǒng)一的導電系統(tǒng)，構(gòu)成一個大的立體法拉第籠。其中的縱向鋼筋兼作引下線試用，建筑物基礎中的接地鋼筋兼作接地體使用。 3、關(guān)于引下線 用于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置的導體。 引下線間的距離：一類，12米；二類，18米；三類，25米。 引下線材料要求是8毫米直徑的圓鋼。煙囪的引下線應12毫米。 引下線敷設的注意事項

10、：1、應以最短的路徑接地。2、不應有急彎。(1)、引下線的安裝 建筑物外的引下線敷設在人員可停留或經(jīng)過的區(qū)域時，應采用下列一種或多種方法防止接觸電壓和旁側(cè)閃絡電壓對人員造成傷害： 1） 外露引下線在高2.7m以下部分穿不小于3mm厚的交聯(lián)聚乙烯管，該管應能耐受100kV沖擊電壓（1.2/50s波形）。 2） 應設立阻止人員進入的護攔或警示牌。護攔與引下線水平距離不應小于3 m。(2)、引下線的安裝 引下線上應無附著的其他電氣線路，在通信塔或其他高聳金屬構(gòu)架起接閃作用的金屬物上敷設電氣線路時，線路應采用直埋于土壤中的鎧裝電纜或穿金屬管敷設的導線。電纜的金屬護層或金屬管應兩端接地，埋入土壤中的長度

11、不應小于10m。（3）、引下線安裝 引下線安裝與易燃材料的墻壁或墻體保溫層間距應大于0.1m。 GB/T21714.3中5.3.4條規(guī)定對易燃材料的墻面，應保證引下線與墻的距離大于0.1m。如不能實現(xiàn)，引下線截面不應小于100mm2。（4）、引下線安裝 一般項目應符合下列規(guī)定： 1 引下線固定支架應固定可靠，每個固定支架應能承受49N(5Kgf)的垂直拉力。固定支架的高度不宜小于150mm，固定支架應均勻，引下線的間距應1.5-3.0米。（5）、引下線安裝 引下線可利用建筑物的鋼梁、鋼柱、消防梯等金屬構(gòu)件作為自然引下線，金屬構(gòu)件之間應電氣貫通。當利用混凝土內(nèi)鋼筋、鋼柱作為自然引下線并采用基礎鋼

12、筋接地體時，不宜設置斷接卡，但應在室外墻體上留出供測量用的測接地電阻孔洞及與引下線相連的測試點接頭。暗敷的自然引下線（柱內(nèi)鋼筋）的施工應符合國家標準混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50204中的規(guī)定。對混凝土柱內(nèi)鋼筋的連接，應按工程設計文件要求采用土建施工的綁扎法、螺絲扣連接等機械連接或?qū)浮⒋詈傅群附舆B接。（6）、引下線安裝 引下線安裝中應避免形成環(huán)路。避免形成銳角或直角。4、關(guān)于接地 接地裝置：接地體和接地線的總合，用于傳導雷電流并將其流散入大地。 接地體是埋入土壤中或混凝土基礎中作散流用的導體。接地體分為垂直接地體和水平接地體。 接地體所用材料要求，一般圓鋼扁鋼均可，一般應優(yōu)先采用扁鋼

13、。（1）、人工接地的要求 接地分為人工接地和自然接地兩類。 人工鋼質(zhì)垂直接地體的長度宜為2.5米，其間距以及水平接地體位5米，當受地方限制時可適當減小。 接地體在土壤中埋設深度應大于0.5米，宜敷設在當?shù)貎鐾翆右韵隆?接地體應遠離由于燒窯、煙道等高溫影響使土壤電阻率升高的地方。（2）、接地形式 接地分為兩種類型：A型接地和B型接地。 A型接地 B型接地A型A型1.不少于2個接地極2.在土壤電阻率很低，接地電阻很容易低 于10時，無 其他要求3.土壤電阻率較高，接地電阻不易達到 10以下時，對各類防雷建筑物的接地體有 一長度要求。A型接地 1.不少于2個接地極 2.在土壤電阻率很低，接地電阻很容

14、易低 于10時，無 其他要求 3.土壤電阻率較高，接地電阻不易達到 10以下時，對各類防雷建筑物的接地體有一長度要求。B型 第一類防雷建筑物：總長度80%與土壤接觸環(huán)型地網(wǎng)的等效半徑re = A/ re l 第二類防雷建筑物： 800m時，A/5m 為800m至3000m時， A/（ -550）/50 3. 第三類防雷建筑物： 3000m時 A/5m或A79m2（3）、共用接地 現(xiàn)代防雷一般采用共用接地。 共用接地系統(tǒng)的優(yōu)點越來越為人們所認識，它的最顯著的作用在于易實現(xiàn)建筑物內(nèi)各個系統(tǒng)的等電位，防止地電位反擊。 尤其在城市環(huán)境里若設多個分設接地不容易做到真正彼此獨立。（在一座建筑物處要分別做幾

15、個互相沒有電氣聯(lián)系的地網(wǎng)是很困難的。因為要求各地網(wǎng)之間最小要有數(shù)米乃至數(shù)十米的距離，同時又要與各種地下金屬管道、電纜金屬屏蔽層、各大金屬構(gòu)件都要有足夠距離就不易做到。）（4）、接地注意事項 請將框架結(jié)構(gòu)中的鋼筋龍骨看做接地主干線加以利用！ 不要從地下拉一根長銅纜或扁鋼到高層機房?。ㄈ魹榈入娢贿B接方便而拉，該線纜請與每層結(jié)構(gòu)鋼筋等電位連接） 現(xiàn)代建筑基礎是最好的接地。4、等電位連接 等電位也是最基本最重要的防雷技術(shù)措施之一，在接地系統(tǒng)的接地電阻不易做得較小時尤為重要。它的主要作用是將分開的諸金屬物體直接用連接導體或經(jīng)電涌保護器連接到防雷裝置上以減小雷電流引起的電位差。（1）、等電位連接 建筑物頂

16、部和外墻上的接閃器必須與建筑物欄桿、旗桿、吊車梁、管道、設備、太陽能熱水器、門窗、幕墻支架等外露的金屬物進行電氣連接。（2）、等電位連接 在建筑物入戶處應做總等電位連接帶。進入建筑物的外來金屬導體應在入戶做等電位連接。當外來導電物、電氣和電子系統(tǒng)線路在不同地點進入建筑物時，宜設若干等電位連接帶，并應就近連到環(huán)形接地體或建筑物基礎接地體的鋼筋上。等電位接地施工方案圖通過SPD進行等電位聯(lián)結(jié)等電位連接網(wǎng)絡 電氣安全的等電位連接網(wǎng)絡和信息系統(tǒng)從直流至高頻的功能等電位連接網(wǎng)絡有區(qū)分，但這兩個網(wǎng)絡又要互相連接在一起。計算機房等電位網(wǎng)做法當采用當采用S型型或或M型型等電等電位連接網(wǎng)絡時，信息系位連接網(wǎng)絡時

17、，信息系統(tǒng)的所有金屬組件，除統(tǒng)的所有金屬組件，除等電位連接點等電位連接點ERP(即接即接地基準點地基準點)外，應與共用外，應與共用接地系統(tǒng)各組件有大于接地系統(tǒng)各組件有大于10 kV、1250s的的絕緣，如鋪以橡膠墊絕緣，如鋪以橡膠墊。S型型適用于模擬電路頻適用于模擬電路頻率率300KHZ以下的以下的(小型小型機房）。機房）。M型適用于當數(shù)字電路型適用于當數(shù)字電路的頻率達的頻率達MHz級時應采級時應采用用M型等電位連接網(wǎng)絡型等電位連接網(wǎng)絡（大型）。（大型）。機柜接地方法 高頻等電位跨接線高頻等電位跨接線，其，其長度宜短于長度宜短于500mm。由于高頻集膚效應，應由于高頻集膚效應，應采用薄而寬的金

18、屬帶，采用薄而寬的金屬帶，銅或鋼材都可以。但與銅或鋼材都可以。但與其它鋼質(zhì)物連接時采用其它鋼質(zhì)物連接時采用鋼帶的優(yōu)點是不會產(chǎn)生鋼帶的優(yōu)點是不會產(chǎn)生直流電池的腐蝕效應。直流電池的腐蝕效應。兩端的連接應有良好的兩端的連接應有良好的電氣接觸，最好是焊接：電氣接觸，最好是焊接：若采用機械連接，每端若采用機械連接，每端應用兩根螺桿或螺絲固應用兩根螺桿或螺絲固定；定； 每臺外殼應有兩根不每臺外殼應有兩根不同長度的同長度的等電位跨接線等電位跨接線，長度各為不同于干擾波長度各為不同于干擾波(人們感興趣的人們感興趣的)波長波長14的倍數(shù)，并設在外的倍數(shù)，并設在外殼的對角處。殼的對角處。4、電涌保護器的安裝 基本

19、規(guī)定：各類防雷建筑物應設防直接雷的外部防雷裝置，并應采取防閃電電涌侵入的措施。(1)、SPD參數(shù)的選擇和使用 波形(10/350、8/20） 通流量(60KA,40KA,20A) 保護方式(TN、TT,共模保護) UP(2.5kv) 級聯(lián)配合浪涌的安裝位置防雷裝置（接閃器，引下線，接地裝置，過電壓保護器及其它連接導體的總和。）5、雷災實例分析1989年8月12日9時55分因雷擊5號油罐發(fā)生爆炸 這次首先爆炸起火的5號罐是鋼筋混凝土罐，罐體壁有許多鋼盤，其中有不少組成了閉合回路，但沒有互相連結(jié)后接地。因此在發(fā)生雷擊時，這些閉合回路中，產(chǎn)生了很強的感生電動勢和感生電流。在鋼筋連接點，由于接觸電阻過大，產(chǎn)生了高溫成電火花，將油蒸氣引爆。 重慶開縣2007年5月23日下午4時發(fā)生雷擊的小學 上圖