建筑物的防雷及安全用電電子教案

1、建筑物的防雷與安全用電課題引入：1、請觀看下面圖片反映的自然現(xiàn)象云層對云層閃電云層對地閃電2、造成的危害舉例配電柜被損壞廠房被擊毀建筑物被燒毀人員被擊傷第六章 建筑物防雷與安全用電主要內(nèi)容：一、雷電的基本知識二、建筑防雷裝置和防護(hù)方法三、建筑防雷分級及要求學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解雷電的形式和危害 2、熟悉常用防雷裝置的構(gòu)成及相關(guān)知識3、初步掌握建筑防雷平面圖的識讀 4、了解我國對建筑防雷的要求和措施教學(xué)重點：三種防雷裝置的組成和工作原理及特征要求教學(xué)難點：電磁感覺雷和靜電感覺雷的防護(hù)機(jī)理課時安排：2學(xué)時適用班級：12工民建教學(xué)過程：第一節(jié)建筑物的防雷雷電的基本知識雷電是在云層之間或云層和大地之間發(fā)生

2、放電的一種季節(jié)性的自然現(xiàn)象。目前人類還不能完全掌握與利用雷電，仍處于防范其造成災(zāi)害的階段。 在雷雨季節(jié)時，地面的氣溫變化很不均，當(dāng)氣溫升高時，會形成一股上升的氣流。這種上升的氣流，因含有大量的水蒸汽，在受到高空中高速低溫氣流的吹襲，會凝結(jié)并分裂為一些小水滴和較大的水滴。它們帶有不同的電荷。形成機(jī)理淺析：較大的水滴帶有正電，并以雨的形式降落到地面，而較小的水滴帶有負(fù)電，仍飄浮在空中，而且有時會被氣流攜走，于是云就由于電荷的分離，形成帶有不同電荷的雷云。當(dāng)電荷積聚到一定程度，便沖破空氣的絕緣，形成云與云之間或云與大地之間的放電，進(jìn)而發(fā)出強(qiáng)烈的光和聲，這就是人們常見的雷電。雷云層和大地接近時，使地面

3、也感應(yīng)出相反電荷。1、雷電云圖2、雷電形成圖3、雷云放電演示流光放電梯級下行先導(dǎo)上行先導(dǎo)回?fù)艉罄m(xù)閃擊4、雷電活動規(guī)律雷電是不可避免的自然災(zāi)害。地球上任何時候都有雷電在活動。據(jù)統(tǒng)計，每秒鐘造就1800陣?yán)子?，往往伴隨600次閃電，其中就有100個炸雷擊落地面，造成建筑物破壞，斃傷人、畜等。因此，了解雷電生發(fā)生的規(guī)律，掌握正確的預(yù)防措施和自救方法是十分必要的。雷電活動從季節(jié)來講以夏季最活躍，冬季最少。從地區(qū)分布來講是赤道附近最活躍，并隨著緯度升高而減少，極地最少。另一種評價雷電活動的強(qiáng)弱的方式為“雷閃頻數(shù)”，也就是說1000km2內(nèi)一年共發(fā)生雷閃擊的次數(shù)。評價某一地區(qū)雷電活動的強(qiáng)弱，通常用“雷電日

4、” 方法。即以一年當(dāng)中該地區(qū)有多少天發(fā)生耳朵能聽到雷鳴的天數(shù)。雷電日天數(shù)越多，表示該地區(qū)雷電活動越強(qiáng)，反之則越弱。 我國平均雷電日的分布，分四個區(qū)域：西北地區(qū)一般在15日以下；長江以北地區(qū)在15-40天之間；長江以南在40天以上；北緯23度以南地區(qū)超過80天。廣東的雷州半島地區(qū)及海南省，是我國雷電活動最劇烈的地區(qū)，年平均雷電日高達(dá)120天及以上。 雷擊區(qū)：在同一地區(qū)內(nèi)，雷電活動有所不同，有些局部地區(qū)，雷擊要比鄰近地區(qū)多得多。如廣東的沙河，北京的十三陵等地。5、雷擊經(jīng)常發(fā)生的地區(qū)、有金屬礦床、河岸、地下水出口處、山坡與稻田接壤的地方和具有不同電阻率土壤的交界地段、湖沼、低洼地區(qū)和地下水位高的地方

5、也容易遭受雷擊；、地面上有較高的尖的建筑物，或在曠野有比較孤立、突出的建筑物也易遭受雷擊。6、放電時的特點、放電電流大，數(shù)值高達(dá)20750KA;、放電時間極短，大約幾十500s；、放電電壓高，數(shù)值達(dá)1001000KV，直擊雷沖擊電壓高達(dá)MV級；、放電時產(chǎn)生的溫度高達(dá)10002000。7、雷電的危害機(jī)械效應(yīng)：建筑物擊毀，傷害人畜及設(shè)備；熱效應(yīng)：在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱能，燒斷導(dǎo)線和設(shè)備，造成火災(zāi)。電氣效應(yīng)：破壞電氣設(shè)備和線路的絕緣，產(chǎn)生閃爍放電，甚至高壓竄入低壓，造成人身傷亡。 階段小結(jié)（擴(kuò)展）：尖端放電現(xiàn)象科學(xué)實驗表明：假如金屬球帶電，由于電荷同性相斥的作用，電子總是分布到金屬球的最外層表面

6、，并用逃離金屬球面的趨勢。球帶尖鋒部分的電子受到同性電荷往外排斥力最強(qiáng)，幫最容易被排斥離開金屬球，這就是通常說的“尖端放電”。此外當(dāng)帶電物體周圍的空氣越潮濕或帶有與帶電體相反電荷的離子時，帶電體也越容易放電。二、建筑物防雷裝置和措施（一）直擊雷雷電的破壞形式主要有四種，其中以直擊雷危害最大。 當(dāng)雷云較低，周圍又沒有帶異性電荷的云層，而地面上突出的樹木或建筑物等，被感應(yīng)出異性電荷，雷云就會通過這些物體與大地之間直接放電，這種直接擊中的雷擊，稱為直擊雷。雷電的數(shù)十萬至數(shù)百萬伏高電壓能使電氣設(shè)備、線路的絕緣層擊穿，產(chǎn)生火花，引起燃燒和爆炸。毀壞發(fā)電機(jī)、電力變壓器；燒斷電線、劈裂電桿造成大規(guī)模停電；引

7、起短路導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故。1、破壞形式實例：1989年8月12日青島市黃島油庫5號油罐遭雷擊爆炸，大火燒了60小時，火焰高300米，燒掉4萬噸原抽，燒毀10輛消防車，使19人喪生，74人受傷，還使630噸原油流入大海。2、直擊雷防護(hù)裝置和形式（1）防護(hù)裝置組成：接閃器、引下線、接地裝置。作用：將雷云電荷或建筑物感應(yīng)電荷迅速引導(dǎo)入地，以保護(hù)建筑物、電氣設(shè)備和人員安全。（2）防護(hù)原理及形式 接閃器：有避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)三種形式。安裝在建筑物頂端，以引導(dǎo)雷云與大地之間放電，使強(qiáng)大的雷電流通過引下線進(jìn)入大地，從而保護(hù)建筑物免遭雷擊。 避雷針通常設(shè)在被保護(hù)的建筑物頂端的突出部位。一般用鍍鋅圓鋼或焊接

8、鋼管制成，上部制成針尖形狀，長度約2m，圓鋼截面積不得小于100mm2, 鋼管厚度不得小于3mm。單針的保護(hù)范圍，雙支等高避雷針的保護(hù)范圍。 避雷帶用避雷帶代替避雷針，既美觀又實用。它是沿建筑物易受雷擊的部位，如屋脊、女兒墻、山墻等位置水平敷設(shè)的帶形導(dǎo)體。安裝時，每隔1m用支架固定在墻上或現(xiàn)澆在混凝土的支架上。 避雷網(wǎng)屋頂面積很大時，采用避雷網(wǎng)做接閃器較安全，它是由屋面上縱橫敷設(shè)的辟雷帶組成的網(wǎng)絡(luò)形狀的導(dǎo)體。安裝通常采用明裝和暗裝相結(jié)合的方式，高層建筑則將內(nèi)部的鋼筋連接成籠式避雷網(wǎng)。避雷帶組成的網(wǎng)絡(luò)形狀的導(dǎo)體。采用截面積不小于50 mm。的鍍鋅扁鋼和鍍鋅圓鋼，交叉點必須進(jìn)行焊接。避雷網(wǎng)宜采用暗

9、裝，其距屋面一般不大于20 mm。 引下線:是連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)線，其作用是將接閃器與接地裝置連接在一起，使雷電流構(gòu)成通路。 一般采用圓鋼或扁鋼制成，對鋼混結(jié)構(gòu)的建筑，采用混凝土中的主鋼筋作為引下線，所有金屬構(gòu)件之間必須焊接連成電氣通路。 接地裝置：接地體和接地線的總和。作用：把引下線引下的雷電流流散到大地土壤中去。接地極(或稱接地體)是深埋于地下的一個(組)導(dǎo)體，如采用一根25 m長，直徑小于10 mm的鍍鋅圓鋼豎直插入地面下，它與大地間有良好的接觸，被看作大地的一部分。 接地線可采用鍍鋅扁鋼或銅排將接地體連接成一個接地網(wǎng)。為便于測量接地裝置的接地電阻，在引下線接近地面的地方設(shè)斷接

10、夾子。 接地線：連接引下線和接地體的導(dǎo)體。為提高接地裝置可靠性，在建筑物外圍可安裝多個接地極，兩接地極的間距相隔5 m，環(huán)繞建筑物一周，并將每一組接地極用接地線和引下線連接起來。（3）建筑防雷平面圖 對建筑物的防雷要求，需用建筑防雷平面圖來表示。它是在屋面平面圖的基礎(chǔ)上繪制出來的，表示出建筑防雷裝置的類型和布置、材料的種類和規(guī)格及安裝要求。 常用的垂直接地體為直徑50mm、長2.5m的鋼管，最為經(jīng)濟(jì)合理。（4） 建筑物易受雷擊的部位再次引入：感應(yīng)雷：雷云放電時產(chǎn)生強(qiáng)大電場和磁場的變化，會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓(電磁感應(yīng))和雷電波侵入(靜電感應(yīng))兩種破壞形式。（二）感應(yīng)過電壓（電磁感應(yīng)雷 ）雷電放電時在

11、短時間內(nèi)產(chǎn)生大的電流變化，形成迅速變化的強(qiáng)大磁場，在金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，當(dāng)導(dǎo)體閉合時，產(chǎn)生很大感應(yīng)電流。如果導(dǎo)體環(huán)路有小的間隙，會在小間隙處出現(xiàn)很大的感應(yīng)電壓，將間隙處絕緣層擊穿，引起火花，發(fā)生火災(zāi)或爆炸。1、防護(hù)方式將建筑物的所有環(huán)形導(dǎo)體接成可靠的閉合回路。如各種金屬管道、建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋、導(dǎo)線的金屬保護(hù)管(套)。 原理：采用屏蔽、接地和等電位連接等方法，消除自身被感應(yīng)條件，從而實現(xiàn)防護(hù).2、室內(nèi)等電位連接（三）雷電波侵入（靜電感應(yīng)雷）輸電線路受到雷擊或靠近雷云層產(chǎn)生感應(yīng)靜電荷，當(dāng)云層上的電荷由于雷電突然消失，在導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷得不到釋放，致使以雷電波的形式高速流動而形成。危害

12、：摧毀線路上的電氣設(shè)備，破壞建筑物，威脅人們的生命和財產(chǎn)安全。 在低壓系統(tǒng)中，這類事故約占總雷害事故的70%。例如：雷雨天，室內(nèi)電氣設(shè)備突然爆炸起人或損壞；人在屋內(nèi)使用電器或打電話時突然遭電擊身亡都屬于這類事故。1、防護(hù)方式將低壓線路埋地敷設(shè)，線路采用架空線路直接引入建筑物時可在進(jìn)戶點安裝避雷器；進(jìn)入建筑物的金屬管道也要接地。 常用避雷器：FS閥式避雷器 FZ閥式避雷器2、防護(hù)裝置接地地網(wǎng)地線電源線路3、避雷器防護(hù)原理正常狀態(tài)時，避雷器的間隙保持絕緣狀態(tài)，不影響運行；當(dāng)高壓沖擊波來臨時，間隙被擊穿而接地，從而強(qiáng)行截斷沖擊波；雷電流通過以后，避雷器間隙又恢復(fù)絕緣狀態(tài)。舉例FS閥型避雷器。（四）球

13、形雷球形雷是一種球形、發(fā)紅光或極亮白光的火球，運動速度大約為2m/s。球形雷能從門、窗、煙囪等通道侵入室內(nèi)，極其危險。防護(hù)的方法待研究中。例如，1978年8月17日晚上，原蘇聯(lián)登山隊在高加索山坡上宿營，5名隊員鉆在睡袋里熟睡，突然一個網(wǎng)球大的黃色的火球闖進(jìn)帳蓬，在離地1米高處漂浮，唰地一聲鉆進(jìn)睡袋，頓時傳來咝咝烤肉的焦臭味，此球在5個睡袋中輪番跳進(jìn)跳出，最后消失,致使1人彼活活燒死,4個嚴(yán)重?zé)齻?。三、建筑防雷分級及要求凡制造、使用或儲存炸藥、火藥等大量爆炸物質(zhì)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的建筑物為一類防雷建筑。按建筑物防雷設(shè)計規(guī)范規(guī)定，劃分為如下三級：1、一類防雷的建

14、筑物(1) 防直擊雷的接閃器應(yīng)采用裝設(shè)在屋角、屋脊、女兒墻或屋檐上的避雷帶，并在屋面上裝設(shè)不大于10m10m的網(wǎng)格。(2) 為了防止雷電波的侵入，進(jìn)入建筑物的各種線路及金屬管道宜采用全線埋地引入，并在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼管及金屬管道與接地裝置連接。(3) 對于高層建筑，應(yīng)采取防側(cè)擊雷和等電位措施。一級防雷保護(hù)措施：此類建筑物指具有特別重要用途的建筑物。如國家級的會堂、辦公建筑、檔案館、大型博展建筑；特大型、大型鐵路樞紐站；國際性的航空港、通訊樞紐；國賓館、大型旅游建筑、國際港口、客運站等；另外，還有國家級重點文物保護(hù)的建筑物和構(gòu)筑物，高度超過100m的建筑物。 2、二類防雷的建筑物(1)

15、 防直擊雷宜采用裝設(shè)在屋角、屋脊、女兒墻或屋脊上的環(huán)狀避雷帶，并在屋面上裝設(shè)不大于15m15m的網(wǎng)格。(2) 為了防止雷電波的侵入，對全長低壓線路采用埋地電纜或在架空金屬線槽內(nèi)的電纜引入，在入戶端將電纜金屬外皮、金屬線槽接地，并與防雷接地裝置相連。(3) 其他防雷措施與一級防雷措施相同。二級防雷保護(hù)措施:此類建筑物指重要的或人員密集的大型建筑物。 如部、省級辦公樓；省級會堂、博展、體育、交通、通訊、廣播等建筑；以及大型商店、影劇院等。另外，還有省級重點文物保護(hù)的建筑物和構(gòu)筑物；19層及以上的住宅建筑和高度超過50m的其它民用建筑物；省級及以上大型計算中心和裝有重要電子設(shè)備的建筑物。 3、三類防雷的建筑物三級防雷保護(hù)措施:(1) 防直擊雷宜在建筑物屋角、屋檐、女兒墻或屋脊上裝設(shè)避雷帶或避雷針，當(dāng)采用避雷帶保護(hù)時，應(yīng)在屋面上裝設(shè)不大于20m20m的網(wǎng)格。對防直擊雷裝置引下線的要求，與一級防雷建筑物的保護(hù)措施對防直擊雷裝置引下線的要求相同。(2) 為了防止雷電波的