防雷與防靜電課件

防雷與防靜電

第一部分防雷

自從有了人類以來，人類就對(duì)閃電感到神秘莫測，創(chuàng)造了好多神話、傳說。直到二百年前，富蘭克林證實(shí)雷電是電，并發(fā)明避雷針以后，人類才開始能主動(dòng)的去避免雷電造成的危害。打雷時(shí)，出現(xiàn)耀眼的閃光，發(fā)出震耳的轟嗚。打雷的時(shí)間短（一次雷擊時(shí)間約60毫秒），電流大（可高達(dá)幾萬~幾十萬安），電壓高（可高達(dá)數(shù)十萬~數(shù)百萬伏）。當(dāng)人類社會(huì)進(jìn)入電子信息時(shí)代后，雷災(zāi)出現(xiàn)的特點(diǎn)與以往有極大的不同，可以概括為：（1）受災(zāi)面大大擴(kuò)大，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；（2）從二維空間入侵變?yōu)槿S空間入侵。從閃電直擊和過電壓波沿線傳輸變?yōu)榭臻g閃電的脈沖電磁場從三維空間入侵到任何角落，無孔不入地造成災(zāi)害。（3）雷災(zāi)的經(jīng)濟(jì)損失和危害程度大大增加了，它襲擊的對(duì)象本身的直接經(jīng)濟(jì)損失有時(shí)并不太大，而由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)損失和影響就難以估計(jì)。雷電的本身并沒有變，而是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得人類社會(huì)的生產(chǎn)生活狀況變了。為此，當(dāng)今時(shí)代的防雷工作的重要性、迫切性、復(fù)雜性大大增加了，雷電的防御已從直擊雷防護(hù)到系統(tǒng)防護(hù)，我們必須站到歷史時(shí)代的新高度來認(rèn)識(shí)和研究現(xiàn)代防雷技術(shù)，提高人類對(duì)雷災(zāi)防御的綜合能力。

一、雷電的形成

有關(guān)雷云形成的假說很多，但至今尚未有一種被公認(rèn)為無懈可擊的完整學(xué)說，這里我們只介紹其中被認(rèn)為比較完善并經(jīng)常被推薦的假說。

根據(jù)大量科學(xué)測試可知，地球本身就是一個(gè)電容器。通常大地穩(wěn)定地帶負(fù)電荷50萬庫侖左右，而地球上空存在一個(gè)帶正電的電離層，這兩者之間便形成一個(gè)已充電的電容器，它們之間的電壓為300KV左右，并且場強(qiáng)為上正下負(fù)。

雷電的形成從上面的分析,好像雷云總是上層帶正電荷，下層帶負(fù)電荷。實(shí)際上氣流并不單是只有上下移動(dòng)，而比這種運(yùn)動(dòng)更為復(fù)雜。因此雷云電荷的分布也比上面講的要復(fù)雜得多。根據(jù)科學(xué)工作者大量直接觀測的結(jié)果,典型的雷云中的電荷分布大體如下圖所示。左端是按理論歸納的理想模式，右面是雷云常見的電荷實(shí)際分布。二、雷電的種類1、按危害方式分：直擊雷：雷電直接擊在建筑物上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力者。雷電感應(yīng)：雷電放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花。雷電波侵入：由于雷電對(duì)架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備。2、按形狀分：線形類、片形雷和球形雷。三、雷電的危害雷電的沖擊電壓很高，一般為幾十到幾千KV；雷電電流幅值很大，一般為幾十KA，最大可達(dá)幾百KA；雷電放電時(shí)間很短，一般為十幾微秒，最大為500毫秒。電作用的破壞：雷電的高電壓使電氣設(shè)備或線路的絕緣擊穿，造成停電、短路和爆炸；當(dāng)雷電流通過人體時(shí)，人將因雷擊而死亡。

熱作用的破壞：雷電流產(chǎn)生的高溫會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)與爆炸，特別是對(duì)易燃易爆物品。機(jī)械作用的破壞：雷擊有很強(qiáng)的破壞作用，建筑物、構(gòu)筑物受雷擊后將現(xiàn)遭到毀滅性破壞，發(fā)生倒塌、崩裂。雷公一年打脫2個(gè)億

辦公樓信息系統(tǒng)是重災(zāi)區(qū)來源：重慶晚報(bào)雷公威力大，一年擊脫我市2個(gè)億。昨日召開的氣象依法行政暨防雷管理工作會(huì)透露，我市的辦公樓信息系統(tǒng)是遭雷擊的重災(zāi)區(qū)。雷電災(zāi)害是聯(lián)合國“國際減災(zāi)十年”公布的最嚴(yán)重的10大自然災(zāi)害之一，我市是全國雷暴高發(fā)區(qū)，年平均雷暴日達(dá)41天，強(qiáng)雷暴的秀山地區(qū)最高年份雷暴日達(dá)到105天。從今年6月至今不完全統(tǒng)計(jì)，全市雷擊造成已11人死亡，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2億左右。防雷中心負(fù)責(zé)人介紹說，來自保險(xiǎn)公司的統(tǒng)計(jì)顯示，辦公樓的通信、計(jì)算機(jī)設(shè)備等信息系統(tǒng)是雷擊的重災(zāi)區(qū)，占整個(gè)雷擊損失的一半左右。這位負(fù)責(zé)人說，從今年6月開始，我市新建建筑物設(shè)計(jì)已要求要考慮建筑物信息系統(tǒng)防雷技術(shù)。據(jù)悉，為減少雷擊損失，我市將在2—3年內(nèi)，實(shí)現(xiàn)防雷行政管理的電子化和網(wǎng)絡(luò)化。（記者何英）雷電擊傷廣西26名中學(xué)師生來源：北京娛樂信報(bào)

據(jù)《南國今報(bào)》報(bào)道，6日上午一場雷雨，為干旱的廣西武宣農(nóng)村帶來了喜悅，卻也給三里中學(xué)帶來了建校40年來最大的災(zāi)害——26名師生在這場雷雨中被雷電擊傷，所幸沒有人員死亡。6日下午4時(shí)，記者聞?dòng)嵹s到武宣縣人民醫(yī)院內(nèi)一科，上午遭遇雷擊的23名三里中學(xué)的學(xué)生全部住在這里治療；另外3名教師因傷勢(shì)較輕，自己在家休息。三里中學(xué)初中二年級(jí)七班的潘澤西同學(xué)回憶說：“大約上午8時(shí)40分，我們當(dāng)時(shí)正在上第二節(jié)課。這時(shí)窗外下起了雨，雨點(diǎn)不大，接著就閃起了電?？砷W了兩三次電之后，突然一聲炸雷，我就感到全身麻木，動(dòng)彈不得了。中間有幾秒鐘眼前一片漆黑?！睋?jù)悉，當(dāng)天兩個(gè)教室同時(shí)遭雷擊，房頂被擊破。遭受雷擊的校舍位于學(xué)校所有建筑最低處，是一棟1960年代初期建校時(shí)建的磚瓦房。據(jù)帶路的雷老師介紹，該校早就被認(rèn)定是雷區(qū)。她1999年住在學(xué)校宿舍時(shí)，家里的電視機(jī)等電器就曾被擊壞過。四、防雷裝置防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置三部分。接閃器：作用是將雷電引至本身，沿引下線經(jīng)接地裝置流入大地，使被保護(hù)物免遭雷擊的破壞，常用的防雷裝置有避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷器和保護(hù)間隙等。引下線：用來連接接閃器和接地裝置。防雷裝置避雷針主要用來保護(hù)高聳弧立的建筑物或構(gòu)筑物及其周圍的設(shè)施，也常用來保護(hù)室外的變配電裝置。避雷線常線與架空線路同桿架設(shè)，用來保護(hù)架空線路。避雷網(wǎng)主要用來保護(hù)不頂縣城面積較大的建筑物。避雷帶常用來保護(hù)高層建筑的側(cè)面。避雷器是專用防雷設(shè)備，常與設(shè)備線路連接，用來保護(hù)線路、電氣設(shè)備及其他電氣設(shè)施。保護(hù)間隙是一種簡易的防雷裝置，主要用來保護(hù)線路和電氣設(shè)備。

防雷裝置避雷器的分類：保護(hù)間隙：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，便于自制，但性能較差，一般常用于電壓不高且不太重要的線路上或農(nóng)村線路上。管型避雷器：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用于10KV配電線路上，作為變壓器、開關(guān)、電容器、電纜頭等電氣設(shè)備的防雷保護(hù)。適用于工頻電網(wǎng)容量小、線路長、短路電流不在而雷電活動(dòng)又很強(qiáng)而且頻繁的農(nóng)村或山區(qū)。閥型避雷器：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用于3~~550KV電氣線路、變配電設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、開關(guān)等的防雷。適用于交直流電網(wǎng)，不受容量、線路長短、短路電流的限制，工業(yè)系統(tǒng)中的變配電所，電所設(shè)備及線路都能使用。氧化鋅避雷器：一種新型避雷器，無放電延時(shí)，大氣過電壓工作后無工頻續(xù)流，可經(jīng)受多重雷擊，殘壓低，通流量大，體積小，重量輕，運(yùn)行維護(hù)簡單，常用于0.25~~550KV電氣系統(tǒng)及電氣設(shè)備的防雷及過電壓保護(hù)，也適用于低壓側(cè)的過電壓保護(hù)。五、防雷措施1、架空線路防雷措施：①架設(shè)避雷線。電壓等級(jí)在60kV及以上全線架設(shè)，35kV在進(jìn)出變電所1.5~2kM架設(shè)；②提高線路本身絕緣水平；③三角形排列頂相裝設(shè)保護(hù)間隙；④裝設(shè)ZCH減少停電時(shí)間。防雷措施3、建筑物防雷措施：第一類防雷建筑物是指：制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥等；具有0區(qū)或10區(qū)爆炸環(huán)境的建筑物。所謂0區(qū)爆炸環(huán)境是指正常情況下能形成爆炸性混合物的場所；所謂10區(qū)是指粉塵或纖維爆炸性混合物的爆炸危險(xiǎn)場所。

防雷措施：1、裝設(shè)獨(dú)立避雷針或架空避雷線（網(wǎng)），使被保護(hù)建筑物及突出屋面的物體均處于保護(hù)范圍內(nèi)。

2、排放爆炸危險(xiǎn)氣體、蒸汽或粉塵的放散管、呼吸管的管口外的以下空間處于保護(hù)范圍內(nèi)。

3、排放爆炸性危險(xiǎn)氣體、蒸汽或粉塵的放散管、呼吸閥等，當(dāng)其排放物達(dá)不到爆炸濃度，長期點(diǎn)火燃燒，一排放就點(diǎn)火燃燒時(shí)，及發(fā)生事故時(shí)排放物才達(dá)到爆炸濃度的通風(fēng)管、安全閥，接閃器的保護(hù)范圍可保護(hù)到管帽。

4、獨(dú)立避雷針的桿塔、避雷線的端部和避雷網(wǎng)的各支柱處至少設(shè)一根引下線。

5、獨(dú)立避雷針和架空避雷線（網(wǎng)）的支柱及其接地裝置至被保護(hù)建筑物及與其有聯(lián)系的管道等金屬物之間的距離不得小于3M。

6、避雷線至屋面和突出屋面的風(fēng)帽、放散管等物體之間的距離不應(yīng)小于3M。

7、獨(dú)立避雷針，避雷線或架空避雷網(wǎng)應(yīng)有獨(dú)立的接地裝置，接地電阻不宜大于10Ω。8、在電源引入的總配電箱處宜裝設(shè)避雷器。防雷措施第二類防雷建筑物是指：國家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物、國家級(jí)的會(huì)堂、辦公、大型展覽建筑物，大型火車站、給水泵房等特別重要的建筑物、國家級(jí)計(jì)算中心、國際通信樞紐等對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有重要意義且裝有大量電子設(shè)備的建筑物、制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物，而電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者等。防雷措施：突出屋面的危險(xiǎn)氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管等管道其防雷保護(hù)要求：（1）金屬物體可不裝接閃器，但應(yīng)和屋面避雷裝置相連。（2）在屋面接閃器保護(hù)范圍之外的非金屬物體應(yīng)裝接閃器，并和屋面避雷裝置相連。（3）當(dāng)?shù)蛪壕€路全長采用埋地電纜或敷設(shè)在架空金屬線槽內(nèi)的電纜引入時(shí)，在入戶端應(yīng)將電纜金屬外皮、金屬線槽接地等。防雷措施第三類建筑物指不屬于一二類的建筑。防直擊雷的措施：

1、宜采用裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)（帶）、避雷針。避雷網(wǎng)（帶）應(yīng)沿屋角、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)。

3、平屋面的建筑物，當(dāng)其寬度不大于20M時(shí)，可僅沿周邊敷設(shè)一圈避雷帶。每根引下線的接地電阻不宜大于30Ω。其接地裝置宜與電氣設(shè)備等接地裝置共用。避雷的接地裝置宜與埋地金屬管道相連。在共用接地裝置宜與埋地金屬管道相連的情況下，接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)環(huán)形接地體。第二部分防靜電在高科技迅速發(fā)展的今天，靜電已成為現(xiàn)代工業(yè)的大敵。在石油、化學(xué)、紡織、印刷、軍需、兵器和電子等許多工業(yè)部門，生產(chǎn)過程中因靜電直接或間接引起的燃燒、爆炸、產(chǎn)品質(zhì)量差或停產(chǎn)等事故時(shí)有發(fā)生。靜電是人們看不見摸不著但又無處不在、無時(shí)不有。任何物體、人員甚至空氣都可能產(chǎn)生靜電，有時(shí)可能產(chǎn)生幾千甚至上萬伏靜電，如何降低靜電和控制ESD的發(fā)生？在空氣干燥的季節(jié)，當(dāng)你開門時(shí)偶爾會(huì)有電擊的感覺，這就是靜電放電（ESD）。當(dāng)你感覺電擊時(shí)，你身上的靜電電壓已超過2000伏！當(dāng)你看到放電火花時(shí)你身上的靜電已高達(dá)5000伏！當(dāng)你聽到放電聲音時(shí)，你身上的靜電已高達(dá)8000伏！人體自身的動(dòng)作或與其他物體的接觸，分離，摩擦或感應(yīng)等因素，可以產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。認(rèn)識(shí)靜電靜電是相對(duì)靜止的電荷。靜電現(xiàn)象是一種常見的帶電現(xiàn)象，在固體物質(zhì)的摩擦、粉碎、研磨過程，高電阻液體在管中流動(dòng)，液體注入容器發(fā)生沖擊、沖刷或飛濺時(shí)，都極易發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生靜電。靜電的特點(diǎn)是：靜電的特點(diǎn)是高電壓、低電量、小電流和作用時(shí)間短。靜電電壓很高，可達(dá)數(shù)萬伏，而靜電電壓能量很小，只不過數(shù)毫焦。絕緣體因?qū)ζ渖厦娴碾姾墒`力很強(qiáng)使靜電消散很慢；靜電帶電體周圍發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象及尖端放電，產(chǎn)生放電火花與電弧。靜電放電（ESD）是一個(gè)上升時(shí)間可以小于1ns（10億分之一秒）甚至幾百ps(1ps=10000億分之一秒)的非常快的過程，ESD可以產(chǎn)生幾十kv/m甚至更大的強(qiáng)電磁脈沖。一、靜電的產(chǎn)生物質(zhì)都是由分子組成，分子是由原子組成，原子是由帶負(fù)電的電子和帶正電荷的質(zhì)子組成。在正常狀況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞于原子核周圍，一經(jīng)外力即脫離軌道，離開原來的原子兒而侵入其他的原子因缺少電子數(shù)而帶有正電,而得到電子帶負(fù)電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會(huì)積累使物體帶上靜電。二、靜電的危害靜電的危害有三類引起火災(zāi)和爆炸：在有可燃液體（如油品）、爆炸性粉塵（如煤粉、鋁粉、棉麻塵）、爆炸性氣體場所都有可能因靜電火花引起火災(zāi)和爆炸。電擊：當(dāng)人體接觸或接近帶靜電物體時(shí)，發(fā)生瞬間電擊，通常生產(chǎn)工藝過程中靜電引起的電擊不致直接使人致命，但可能使工作人員從高處墜落或摔倒，造成二次事故。對(duì)于電容器、長距離線路及電纜等電量較大，發(fā)生電擊時(shí)的危險(xiǎn)較大，因此在進(jìn)行檢修或試驗(yàn)工作中應(yīng)先進(jìn)行放電。防礙生產(chǎn)和降低產(chǎn)品質(zhì)量。

三、靜電防治技術(shù)

1、容易產(chǎn)生靜電的的生產(chǎn)工藝：①固體物質(zhì)相互大面積摩擦?xí)r；②高電阻液體在管道中流動(dòng)且流速超過1m/s時(shí)、液體噴出管口時(shí)，注入容器發(fā)生沖擊、沖刷或飛濺時(shí)等；③液化氣體、壓縮氣體在管道中流動(dòng)、噴出管口時(shí)；④固體物質(zhì)粉碎、研磨過程，懸浮粉塵高速運(yùn)動(dòng)時(shí)；⑤在混合器中攪拌各種高電阻物質(zhì)時(shí)。靜電防治技術(shù)2、控制靜電的基本方法是：“接地”、“泄漏”

、“中和”、“屏蔽”以及“工藝控制”等。接地主要是消除導(dǎo)電體上的靜電，而不宜消除絕緣體上的靜電；為了靜電能及時(shí)“泄漏”走，必須為靜電提供泄漏通路；為了能“中和”掉靜電，必須提供相反符號(hào)的帶電粒子；為了能“屏蔽”靜電，必須提供具有屏蔽功能的環(huán)境以及在生產(chǎn)工藝中減少高阻物質(zhì)的互相摩擦等。靜電防治技術(shù)②泄漏法：消除絕緣體靜電危害還普遍采用增濕和加抗靜電劑。增濕：就是提高空氣的濕度，一般可裝空調(diào)設(shè)備并設(shè)噴霧器或掛濕布片，增濕主要是增加靜電沿絕緣體表面的泄露漏，為消除靜電危害，保持空氣相對(duì)濕度為70%以上為宜。加抗靜電劑：在易產(chǎn)生靜電的絕緣材料，如化纖、橡膠、石油中加入少量的抗靜電劑，能降低材料的電阻值，加速靜電泄漏。

靜電防治技術(shù)③靜電中和法：即在產(chǎn)生靜電荷的物體上或場所里，原地中和靜電荷，降低靜電電位，消除危害。采用感應(yīng)式消電器高壓靜電消電器離子風(fēng)消電器等。

靜電防治技術(shù)