安全用電第二講 防雷

關(guān)于安全用電第二講防雷課堂訓練人體站在干燥的木梯上檢修照明電路下列情況不造成觸電的是：？A、一手握緊火線，一手握零線B、一手握火線C、一手握火線，一手扶墻壁分析：一手握火線另一手握零線，電流形成回路；一手握墻壁，電流通過人體進入墻壁也形成回路當然會觸電√第2頁,共64頁，2024年2月25日，星期天復習小結(jié)1、接地電網(wǎng)里的單相觸電比不接地電網(wǎng)里的危險性（）。1、避免單線觸，操作時必須（）。2、遇到高壓輸電線斷線落地的情況，在接地點附近的人應(yīng)采取什么措施避免危險？應(yīng)雙腳并攏或單腳跳離危險區(qū)3、安全用電原則是什么？不接觸低壓帶電體，不靠近高壓帶電體4、防止直接觸電基本措施？絕緣措施、間距和屏護大穿上膠鞋或站在干燥的木凳上第3頁,共64頁，2024年2月25日，星期天5、防止觸及意外帶電體基本措施？電氣保護接地和電氣保護接零6、一般低壓系統(tǒng)中，保護接地電阻值應(yīng)（）。7、保護接地是（）低壓系統(tǒng)的主要安全措施。8、保護接零除中性點必須采用工作接地外，必須將保護線（）。9、保護接零適用于（

）的三相四線制低壓電網(wǎng)。10、剩余電流保護器按工作原理分為哪三類？電壓動作型、電流動作型（RCD)、交流脈沖型11、一般情況下：（）的電壓是安全的，水下作業(yè)安全電壓是（）。小于4歐姆中性點不接地中性點接地6V重復接地36V以下第4頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第三章防雷保護第5頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1、過電壓：電氣線路或電氣設(shè)備上出現(xiàn)的超過正常工作電壓要求的電壓過電壓內(nèi)部過電壓操作過電壓諧振過電壓外部過電壓直接雷過電壓感應(yīng)雷過電壓侵入波過電壓一、防雷裝置的種類與作用第6頁,共64頁，2024年2月25日，星期天2、雷電的形成原理（1）雷云（2）導電通道（3）先導放電（4）主放電階段（回擊放電）第7頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第8頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共64頁，2024年2月25日，星期天雷電災害

估計在大地上，每秒受到數(shù)十次的地閃。雷電造成的災害是世界上十大自然災害之一，對人們的生命財產(chǎn)構(gòu)成巨大威脅。例：①在美國，雷害的直接年損約為20億美元。②據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年死于雷擊的人數(shù)有數(shù)百人(據(jù)某些資料此數(shù)目為一千多或人員傷亡三千多)；50％以上的森林火災是由雷擊引發(fā)的；我國每年因雷擊造成的財產(chǎn)損失估計在50～100億元之巨。3、雷電與人類的關(guān)系第10頁,共64頁，2024年2月25日，星期天配電柜被損壞第11頁,共64頁，2024年2月25日，星期天建筑物被燒毀第12頁,共64頁，2024年2月25日，星期天電路板及元器件損壞第13頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共64頁，2024年2月25日，星期天廣東惠陽市元祥制品廠遭雷擊現(xiàn)場圖第16頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共64頁，2024年2月25日，星期天人類生存離不開雷電雷電發(fā)生在大氣中，但它和大氣及地球發(fā)生的相互作用不只是一種破壞關(guān)系。雷電與首次產(chǎn)生氨基酸有關(guān)，而可能是生物進化中不可缺少一環(huán)。閃電可能是人類第一個火種的源泉。閃電放電有固氮作用，有利于農(nóng)作物生長。閃電導致臭氧的產(chǎn)生，在一定程度上，有利于人類。閃電引燃林火，只要不過度，也會對森林生態(tài)平衡起到良好的調(diào)節(jié)作用，它抑制一種植物的過度生長，又保持土壤的肥力。第20頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1）雷暴日：為了統(tǒng)計雷電活動的頻繁度，采用雷暴日為單位，在一天內(nèi)只要聽到雷聲就算一個雷暴日。平均年雷暴日不超過15日的地區(qū)叫少雷區(qū)；平均年雷暴日超過40日的地區(qū)叫多雷區(qū)；平均年雷暴日超過90日的地區(qū)叫強雷區(qū)；

廣東省雷州半島和海南島一帶是雷電活動最頻繁的地區(qū)3、雷電流的特征參數(shù)第21頁,共64頁，2024年2月25日，星期天全國雷電災害事故在各地區(qū)的分布圖第22頁,共64頁，2024年2月25日，星期天2）幅值：指雷電的脈沖電流達到的最高值。其值不同地方差異很大。我國雷電流幅值大小的經(jīng)驗計算公式P為出現(xiàn)雷電流大小幅值的概率

第23頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

3）雷電流的波形E點與D點之間的時間即定義為波頭時間，用

t1

表示G點與D點之間的時間即定義為波長時間，用t2

表示由于波長時間也是波形曲線衰減到半幅值所需要的時間,它習慣上也被稱為半幅值時間。這里t1和t2一般采用

s作單位。第24頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

指雷云直接通過人體、建筑物或設(shè)備等對地所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象。產(chǎn)生的高溫可達到某些物體的燃點或熔點，強大的沖擊波可使建筑物或設(shè)備毀壞。（1）閃電對人體的生理效應(yīng)4、大氣過電壓的基本形式直接雷直接雷危害簡析第25頁,共64頁，2024年2月25日，星期天①人的心臟停止供血。當血液停止循環(huán)約4分鐘即可導致死亡；②呼吸停止。a）當電流通過胸部，使肌肉收縮，呼吸受到阻礙，但無生命危險；b）當電流通過腦下部的呼吸中樞，人就要長期停止呼吸了；③雷擊對人體神經(jīng)系統(tǒng)的效應(yīng)；④雷擊對人體的熱效應(yīng)。第26頁,共64頁，2024年2月25日，星期天①由于瞬間產(chǎn)生大熱量，致使物體內(nèi)部的水分大量變成蒸汽，并形式膨脹產(chǎn)生爆炸，產(chǎn)生沖擊波。（2）雷電產(chǎn)生的沖擊波（機械）效應(yīng)和次聲波效應(yīng)②雷雨云迅速放電而突然收縮會產(chǎn)生0.1~10Hz的次聲波，對人、畜有傷害作用。第27頁,共64頁，2024年2月25日，星期天（3）閃電的光輻射效應(yīng)

閃電的強大電流，使得閃電通道內(nèi)的氣體分子和原子被激發(fā)到高能級，從而產(chǎn)生光輻射。造成升溫、升壓現(xiàn)象。所以在雷雨云下，一般都伴隨著雷暴高壓。第28頁,共64頁，2024年2月25日，星期天4）雷電的磁效應(yīng)

在雷電流通過的周圍，將有強大的電磁場產(chǎn)生，使附近的導體或金屬結(jié)構(gòu)以及電力裝置中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，可達幾十萬伏，足以破壞一般電氣設(shè)備的絕緣；在金屬結(jié)構(gòu)回路中，接觸不良或有空隙的地方，將產(chǎn)生火花放電，引起爆炸或火災。第29頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1）靜電感應(yīng)：指云中放電使云中電荷突然消失，導致地面物體靜電感應(yīng)的電荷產(chǎn)生很高的電壓，引起放電，但比直接雷電流小，相應(yīng)破壞程度小于直接雷。

2）電磁感應(yīng)：指直接雷擊電流在閃電通道周圍空間產(chǎn)生磁場，使附近金屬導體上激發(fā)感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流，致使某些用電設(shè)備電擊而毀壞。感應(yīng)雷擊第30頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感應(yīng)雷擊示意圖第31頁,共64頁，2024年2月25日，星期天雷暴引起直接雷及感應(yīng)雷過電壓直擊雷或鄰近雷擊:擊在外部防雷系統(tǒng)，如保護框架（工業(yè)裝置上.）電纜上等。浪涌電流在接地電阻Rst上引起電壓降。閉合環(huán)路感應(yīng)產(chǎn)生過電壓信息系統(tǒng)電源系統(tǒng)L1L2L3PEN20kVRst2c1a1b12a2b11a1b遠處雷擊:擊在遠處架空輸送線纜上雷云之間的放電通過架空線纜引起感應(yīng)雷電波及過電壓。在野外,雷電擊中通信線纜2a2b2c第32頁,共64頁，2024年2月25日，星期天鄰近建筑物之間危險的浪涌雷擊幾100kA幾10kV幾100kV幾kA幾10kA幾10kV通信線纜OV230V~幾10kA幾kAWater/Gas幾kA幾

幾kA幾

幾kA幾

230V第33頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

由于架空線路或架空金屬管道上遭受直接雷或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的高壓沖擊雷電荷，可能沿線路或管道侵入室內(nèi)。雷電波侵入而造成的雷害事故，約占雷電總數(shù)的一半以上。侵入波第34頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

公元前1500年殷商甲骨文中就有“雷”字，稍晚的西周青銅器上亦有“電”字，它指的就是閃電。中國古代對雷電的認識東漢哲學家王充（27~97年）北宋科學家沈括（1031~1095）明代科學家方以智（1611~1671）1、最早見諸文字記載的對雷電作科學觀察的學者：防雷技術(shù)歷史沿革第35頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

王充在《論衡》中對雷電就作過如下描述:“雷者火也。以人中雷而死，即詢其身，中火則須發(fā)燒憔。中身則皮膚灼嘻，臨其尸上聞火氣，一驗也。道術(shù)之家，以為雷燒石色赤，投于井中，石憔井寒，激聲大鳴，若雷之狀，二驗也。人傷于寒，寒氣入腹，腹中素暖，溫寒分爭，激氣雷鳴，三驗也。當雷之時，電光時見，大若火之摧，四驗也。當雷之擊，時或播人室屋及地草木，五驗也。夫論雷之為火有五驗，言雷為天怒無一效。

沈括著《夢溪筆談》描述更詳:“內(nèi)侍李舜舉家曾為雷暴所震。其堂之西屋，雷火自窗間出，赫然出槽。人以為堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然，墻壁窗紙皆黔。有一木格，其中雜貯諸器，其漆器銀扣者，銀悉熔流在地，漆器皆不焦灼。有一寶刀，極堅鋼，就刀室中熔為汁，而室亦儼然。人必謂火當先焚草木，然后流金石.今乃金石皆揀而草木無一毀者，非人情所測也。佛書言，‘龍火得水而熾，人火得水而滅夕，此理信然?！?/p>

方以智進一步概括之:“雷火所及，金石銷熔而漆器不壞?！钡?6頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

2、關(guān)于雷擊人與物留下紋跡的現(xiàn)象

最早論述的人也是王充。當時人們有鬼神之念者說雷擊死者的尸體上的紋跡乃天神寫的罪狀，他在《論衡》卷六的《雷虛篇》中斥為虛妄之言.理由是天若要百姓知其罪，就應(yīng)讓人看清所寫的字，可是無人識尸體上的字跡，所以它根本不是什么天神之書，乃是火燒之痕跡而已。

3、關(guān)于尖端放電產(chǎn)生的電暈現(xiàn)象

《漢書西域傳》載:“元始中(公元3年)······矛端生火。”晉《搜神記》云:公元304年，成都王發(fā)兵鄴城，夜間見“戟鋒皆有火光，遙望如懸燭?！蔽覀?nèi)袅粜募毑旃艜胰ス湃颂砑拥纳衩刂f，當可更多地看出他們記敘到的一些自然界的物理現(xiàn)象。歷史上還有無云而雷這種罕見現(xiàn)象的記載，《太平御覽》記有?！扒囟懒晏鞜o云而雷。”“成帝建始四年，無云而風，夭雷如擊連鼓音，可四、五刻，隆隆如車聲?！钡?7頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

我國歷代也有少數(shù)進步學者勇敢地反對以神鬼說明雷電及其災害，包括唯物主義和唯心主義者，除王充、沈括這兩位著名學者外，文學家柳宗元就是其中較杰出的一位，他在《斷刑論下》中說:“夫雷霆雪霜者特一氣耳，非有心于物者也?！薄按合闹欣做?，或發(fā)而震，破巨石，裂大木，木石豈為非常之罪也哉”宋代理學家程朱等人吸收佛學的優(yōu)點，在哲理思索上下功夫，反對雷災是天神懲罪之說。陸佃在《埤雅》(初名《物性門類》)中說:“電、陰陽、激耀，與雷同氣發(fā)而為光者也?！薄捌涔鉃殡?，其聲為雷?！敝祆湔J為雷電是“陰陽之氣，閉結(jié)之極，忽然迸散出。”元代末劉基(1311一1375年，他就是被傳為神化人物的劉伯溫)在《劉文正公文集》中講;“雷何物也?曰雷者，大氣之郁而激發(fā)也，陰氣團于陽，必迫，迫極而迸，進而聲為雷，光為電?！?、反對以神鬼說明雷電及其災害第38頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

對雷電現(xiàn)象作了忠實客觀記述，反對以鬼神來說明雷電及其災害。在這一千多年歷史中，他們的認識比起同時期的歐美學者，是更接近科學的，可惜他們只停留在觀察自然界，作理性思辯，沒有動手制作儀器，變革所研究的對象，進行實驗工作，尋找其規(guī)律。因而對雷電的認識沒有什么大的變化。早于歐美逾千年以上，而研究并明了其本質(zhì)卻又晚于歐美百余年。這一現(xiàn)象在其他自然科學領(lǐng)域也存在。第39頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

在歐洲中世紀，相當多的人把雷電當作神的意志，認為只能靠祈禱和敲響教堂里的鐘，才能避免雷電的襲擊。對閃電的認識帶有迷信色彩。據(jù)慕尼黑1784年出版的一本書統(tǒng)計，在此之前的33年內(nèi)共有386個教堂的尖頂遭到雷擊，103名教堂司鐘員在鐘樓內(nèi)敲鐘時死于雷擊。在意大利威尼斯城的圣馬可鐘樓，從1388到1762年間，9次毀于雷擊。位于Brittany城的24個教堂，1718年4月14日夜間全部遭受雷擊，一個教堂被徹底毀掉，2個司鐘員斃命。歐美雷電科學建立1、中世紀第40頁,共64頁，2024年2月25日，星期天3、18世紀①把實驗室中的電（地電）和自然界的閃電（天電）聯(lián)系起來，即科學猜想。英國倫敦皇家學會館長的豪克斯比，1706年用玻璃棒摩擦起電，發(fā)現(xiàn)靜電放電產(chǎn)生的閃光與閃電很相似。英國華爾1707年用琥珀摩擦起電，發(fā)現(xiàn)放電不僅產(chǎn)生閃光，而且產(chǎn)生類似雷鳴的響應(yīng)。第41頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

這張圖形象地表明本杰明·富蘭克林著名的閃電實驗，他于1752年發(fā)現(xiàn)閃電帶電。富蘭克林把一個金屬鑰匙綁住風箏線端，在雷雨天把風箏放到天上去。很幸運他沒有被電擊。

②將云中的閃電引到地面來作實驗鑒定，是雷電科學發(fā)展史上關(guān)鍵的一步。解決了雷的定性認識。美國科學家富蘭克林（1706~1790），以科學的理性思維探索了雷電的本質(zhì)。第42頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

“崗亭實驗”，所謂崗亭就是設(shè)計的一個可以容納一個人的小房子，有遮雨的頂蓋，在頂蓋上方豎起一根鐵棒，上端磨尖，鐵棒固定在絕緣底座上，小房子置于高塔或教堂頂上，人可以在小房內(nèi)觀察、作實驗。

法國著名科學家巴黎Navarre學院物理學教授AbbéNollet在1753年在他別墅里就建立了這樣的一個“崗亭”。第43頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

1751年富蘭克林著作《電的實驗與觀察》，指出：“關(guān)于尖端的功能的知識，可以為人們利用來保護房屋、教堂、船等避免閃電襲擊，其方法是在這些物體的最高頂上固定一支更高的鍍金的磨尖鐵棒，在其下端接一導線掛在建筑物外通到地下，對于船則是通到水中。”

③避雷針防雷法，開創(chuàng)了雷電科學的重要分支防雷技術(shù)這一新領(lǐng)域。至今仍是防雷的基本方法。第44頁,共64頁，2024年2月25日，星期天20世紀防雷技術(shù)的進展1、從富蘭克林發(fā)明避雷針到20世紀初，防雷技術(shù)無進展的兩個原因。①建筑物已有避雷針作了有效保護；②大氣電學的理論探索進展很少。2、進入20世紀，防雷技術(shù)才有了新的進展。①電訊的發(fā)展，出現(xiàn)了最早的電話避雷器；②電力的發(fā)展，出現(xiàn)了電力避雷器、避雷線；③避雷線的應(yīng)用，建筑物的避雷裝置出現(xiàn)了避雷帶；④避雷帶在建筑物的應(yīng)用，出現(xiàn)了籠式避雷網(wǎng)；第45頁,共64頁，2024年2月25日，星期天3、70年代后，防雷技術(shù)又面臨新的問題。

①微電子設(shè)備頻頻遭損壞；

②航天部門頻頻遭到雷擊；

4、防雷技術(shù)已進入一個新的時期。

①KSC的防雷系統(tǒng)；

KSC的防雷系統(tǒng)首次將雷電遙測預警納入防雷工程；

②消雷工程——人工影響閃電的工程；

觸發(fā)閃電、人工引雷第46頁,共64頁，2024年2月25日，星期天防雷的裝置一般由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器---專門用來接受直接雷擊的物體。常用防雷裝置避雷針避雷線避雷帶避雷網(wǎng)避雷器5、常用防雷裝置的種類和作用第47頁,共64頁，2024年2月25日，星期天避雷針：利用尖端放電原理。避雷針高于被保護物，其作用是將雷電吸引到避雷針本身上來并安全地將雷電流引入大地，從而保護了設(shè)備。避雷針的本質(zhì)：引雷。采用鍍鋅圓管或鍍鋅鋼管針長：1m以下時，直徑>12mm針長：1～２m時，直徑>16mm第48頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

圖中頂角α稱為避雷針的保護角．對于平原地區(qū)α取45°；對于山區(qū)，保護角縮小，α取37°。單支避雷針保護范圍計算折線法避雷針在地面上的保護半徑為

r=1.5h。在被保護物高度hx水平面上的保護半徑為當hx<h/2時，rx=（h-hx）P=haP；當hx<h/2時，rx=（1.5h-2hx）P。P計算如下：第49頁,共64頁，2024年2月25日，星期天例題：有一座防雷建筑物，高10m其屋頂最遠的一角距離一高50m的煙囪15m遠。煙囪上裝有一根2.5m避雷針。試計算此避雷針能否保護該建筑物。解：避雷針高度h=52.5m,避雷針在地面上的保護半徑

r=1.5h=1.5×52.5=78.75（m），避雷針對煙囪頂部水平面的保護半徑rx=（1.5h-2hx）P=（78.75-20）×1=58.75（m）

58.75m>15m，能保護第50頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

雙支等高避雷針隨著所要求保護的范圍增大。單支避雷針的高度要升高，但如果所要求保護的范圍比較狹長（如長方形），就不宜用太高的單支避雷針，這時可以采用兩支較矮的避雷針。第51頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

每支避雷針外側(cè)的保護范圍和單支避雷針的保護范圍相同；兩支避雷針中間的保護范圍由通過兩避雷針的頂點以及保護范圍上部邊緣的一最低點O作一圓弧來確定。h0=h-D/(7P)

兩避雷針之間高度為hx水平面上保護范圍的一側(cè)的最小寬度

bx=1.5（h0—hx）．

當兩避雷針間距離D=7hP時，h0=0，這意味著此時兩避雷針之間不再構(gòu)成聯(lián)合保護范圍。需要注意的是，雷電時期內(nèi)，在避雷針接地裝置附近，由于跨步電壓甚高，人員接近時有觸電的危險，一般在避雷針接地裝置附近約10米的范圍內(nèi)是比較危險的。雙支避雷針保護范圍計算第52頁,共64頁，2024年2月25日，星期天避雷線（又稱架空地線）采用截面不小于鍍鋅鋼絞線避雷帶和避雷網(wǎng)主要用類保護建筑物特別是高層建筑物。主要用來保護架空線路。110kV及以上架空輸電線路防雷措施是沿全線架設(shè)避雷線第53頁,共64頁，2024年2月25日，星期天避雷器避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián)，且安裝在被保護設(shè)備電源側(cè)避雷器的類型閥式避雷器管型避雷器保護間隙氧化鋅避雷器第54頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1）閥式避雷器閥型避雷器分普通型和磁吹型兩類火花間隙用銅片沖制而成，每對間隙用云母墊圈隔開，在雷電過電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。閥片具有非線性特性，正常電壓下其電阻很大，而過電壓下其電阻就變得很小。閥式避雷器組成由火花間隙和閥片第55頁,共64頁，2024年2月25日，星期天2）排氣式避雷器（通稱管型避雷器）組成產(chǎn)氣管內(nèi)部間隙外部間隙適于室外架空場所，主要是架空線路上僅用作線路上雷電過電壓特別大或絕緣薄弱點的防雷保護。它能免除線路絕緣的沖擊閃絡(luò)，并使建弧率降為零。實質(zhì)上是一種具有較高熄弧能力的保護間隙第56頁,共64頁，2024年2月25日，星期天3）保護間隙（羊角避雷器）只用于室外且負荷不重要的線路上

a)雙支柱瓷瓶單間隙b)單支柱瓷瓶單間隙C)雙支柱瓷瓶雙間隙

第57頁,共64頁，2024年2月25日，星期天4）ZnO避雷器氧化鋅避雷器，其閥片以氧化鋅為主要材料，氧化鋅具有很理想的非線性伏安特性。無火花間隙只有壓敏電阻片的避雷器。在正常工頻電壓下，它呈現(xiàn)極大的電阻，能迅速有效地阻斷工頻續(xù)流