防雷及防静电

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1、建 筑 物 防 雷学 习 目 的 主 要 内 容 重 点 内 容 学 习 目 的 主 要 内 容 重 点 内 容火灾案例： 北京故宫博物馆内，明清两代就发生25次，所谓火烧金銮殿就有两次，明永乐19年（1421年），因雷击起火，太和殿、中和殿、保和殿等三大殿毁于火中。 明嘉靖36年（1557年）因雷击起火，从三大殿到午门的三殿、二楼、十五门全部毁于火中。 1987年黑龙江发生了两次森林大火，其中一次就是由雷击造成的。 1989年8月2日黄岛油库的大火也是雷击所致，大火烧毁油罐5座，造成19人死亡，70余人受伤，直接经济损失3000余万元，间接损失数千万元。 通 过 讲 授 雷 电 种 类 及

2、其 危 害 、雷 电 保 护 装 置 、 避 雷 针 保 护 范 围 的计 算 方 法 （ 滚 球 法 ） 及 防 静 电 危 害 ，使 大 家 掌 握 防 雷 及 防 静 电 设 计 方 法 ，熟 悉 防 雷 措 施 ， 了 解 防 雷 装 置 的 种类 。 防 雷 装 置 及 相 关 计 算 （ 案 例 ） 防 静 电 危 害 （ 案 例 ） 雷 电 的 种 类 及 危 害 雷 电 参 数 防 雷 装 置 接 闪 器 保 护 范 围 的 确 定 避 雷 器 的 类 型 建 筑 物 防 雷 雷 电 的 起 因雷 电 的 种 类雷 电 的 危 害 雷 云 形 成 的 三 个 基 本 条 件 ：

3、v 空 气 中 应 有 足 够 的 水 蒸 气 ；v有 使 潮 湿 的 空 气 能 够 有 上 升 并 开始 凝 结 为 水 珠 的 气 象 或 地 形 条 件 ；v 使 气 流 能 强 烈 持 久 地 上 升 。 直 击 雷 感 应 雷 雷 电 波 侵 入 球 雷 直 接 击在 建 筑 物 或其 他 物 体 上的 雷 电 叫 直击 雷 。直 击 雷 感 应 雷 雷 电 波 侵 入 球 雷 感 应 雷 是由 于 雷 电 流 的强 大 电 场 和 磁场 变 化 产 生 的静 电 感 应 和 电磁 感 应 造 成 的 ，因 此 也 称 为 雷电 感 应 。直 击 雷 感 应 雷 雷 电 波 侵 入

4、 球 雷 感 应 雷 是由 于 雷 电 流 的强 大 电 场 和 磁场 变 化 产 生 的静 电 感 应 和 电磁 感 应 造 成 的 ，因 此 也 称 为 雷电 感 应 。直 击 雷 感 应 雷 雷 电 波 侵 入 球 雷 感 应 雷 是由 于 雷 电 流 的强 大 电 场 和 磁场 变 化 产 生 的静 电 感 应 和 电磁 感 应 造 成 的 ，因 此 也 称 为 雷电 感 应 。直 击 雷 感 应 雷 雷 电 波 侵 入 球 雷 由 于 雷 电 对 架 空 线 路 或 金 属导 体 的 作 用 ， 所 产 生 的 雷 电 波 就可 能 沿 着 这 些 导 体 侵 入 屋 内 ， 危及

5、人 身 安 全 或 损 坏 设 备 。直 击 雷 感 应 雷 雷 电 波 侵 入 球 雷 球 雷 是 一 个 炽 热 的 等 离 子 体 ，温 度 极 高 ， 通 常 沿 地 面 滚 动 或 在 空气 中 飘 行 ， 能 经 烟 囱 、 门 、 窗 和 其他 缝 隙 进 入 建 筑 物 内 部 ， 或 无 声 消失 ， 或 发 生 剧 烈 爆 炸 。直 击 雷 感 应 雷 雷 电 波 侵 入 球 雷 雷 电 具 有 以 下 四 方 面 的 破 坏 作 用 ： 电 效 应 热 效 应 机 械 效 应 电 磁 辐 射 雷 电 具 有 以 下 三 方 面 的 破 坏 作 用 ： 电 效 应 热 效

6、应 机 械 效 应 电 磁 辐 射 冲 击 电 压 可 击 毁电 气 设 备 的 绝 缘 ，烧 断 电 线 或 劈 裂电 杆 ， 造 成 大 规模 停 电 ； 绝 缘 设备 还 可 能 引 起 短路 ， 导 致 火 灾 或爆 炸 事 故 。 雷 电 具 有 以 下 三 方 面 的 破 坏 作 用 ： 电 效 应 热 效 应 机 械 效 应 电 磁 辐 射 巨 大 的 雷 电 流 通 过 导体 ， 在 极 短 的 时 间 内转 换 成 大 量 的 热 能 ，造 成 易 爆 品 燃 烧 或 造成 金 属 熔 化 、 飞 溅 而引 起 火 灾 或 爆 炸 事 故 。 雷 电 具 有 以 下 三 方

7、面 的 破 坏 作 用 ： 电 效 应 热 效 应 机 械 效 应 电 磁 辐 射 巨 大 的 雷 电 流 通 过 被 击物 时 ， 使 被 击 物 缝 隙 中的 气 体 剧 烈 膨 胀 ， 缝 隙中 的 水 分 也 急 剧 蒸 发 为大 量 气 体 ， 在 被 击 物 内部 出 现 强 大 的 机 械 压 力 ，致 使 被 击 物 遭 受 严 重 破坏 或 发 生 爆 炸 。 雷 电 具 有 以 下 三 方 面 的 破 坏 作 用 ： 电 效 应 热 效 应 机 械 效 应 电 磁 辐 射 一 般 一 次 闪 电 在 产 生 数 以万 计 电 流 脉 冲 同 时 向 周 围空 间 辐 射 电

8、 磁 波 ， 由 于 闪电 脉 冲 放 电 峰 值 大 ， 因 此对 架 空 天 线 、 电 缆 等 构 成严 重 威 胁 。 强 大 的 感 应 过电 压 和 脉 冲 电 流 可 能 使 线路 、 设 备 损 坏 。 只要一天之中能听见雷声就算一个雷暴日。年平均雷暴日就是指一年内的雷暴日数。我国把年平均雷暴日不超过15天的地区叫少雷区，超过40天的叫多雷区。雷 暴 日雷 电 流 幅 值雷 电 流 陡 度雷 电 冲 击 过 电 压 雷 暴 日雷 电 流 幅 值雷 电 流 陡 度雷 电 冲 击 过 电 压雷电的破坏作用主要是雷电流引起的。雷电流具有冲击特性。雷电流幅值即雷电流冲击电流的最大值，亦

9、即主放电时雷电流的最大值。 雷 暴 日雷 电 流 幅 值雷 电 流 陡 度雷 电 冲 击 过 电 压雷电流陡度即雷电流I随时间上升的速度。 雷 暴 日雷 电 流 幅 值雷 电 流 陡 度雷 电 冲 击 过 电 压 dtdiLiRu cz 防 雷 装 置 的 组 成 常 见 的 防 雷 装 置 形 式 v 接 闪 器v 引 下 线v 接 地 装 置 v 避 雷 针 保 护 露 天 发 电 、 变 配 电 装 置 和建 筑 物 ；v 避 雷 线 适 用 于 电 力 线 路 等 较 长 保 护 物 ；v 避 雷 网 （ 带 ） 主 要 用 来 保 护 建 筑 物 ；v 避 雷 器 专 用 防 雷 设

10、 备 ， 保 护 电 力 设 备 ； 确 定 方 法 保 护 角 法 （ 折 线 法 ） 滚 球 法 计 算 几 种 方 法 的 比 较 v保 护 角 法v滚 球 法 v保 护 角 法v滚 球 法 v保 护 角 法v滚 球 法 因此,当避雷针高度小于30米时:xXx xXx h2H51rH21h hHrH21h .,时时当30Hhr时 ；v双 支 避 雷 针 的 保 护 范 围（ 1）（ 2） h)h(2h2D r h)h(2h2D r v单 支 避 雷 线 的 保 护 范 围 单支避雷针具体计算1） 距 地 面 hr处 作 一 平 行 于地 面 的 平 行 线 ；2） 以 针 尖 为 圆 心

11、 ， hr为 半径 ， 作 弧 线 交 于 平 行 线的 A、 B两 点 ；3） 以 A、 B为 圆 心 ， hr为 半径 作 弧 线 ， 该 弧 线 与 针尖 相 交 并 与 地 面 相 切 。 从 此 弧 线 起 到 地 面止 就 是 保 护 范 围 ， 它 是一 个 锥 体 。 单支避雷针具体计算h)hh(2h)(hhBCOBOC r2r2r22 )hh(2h)h(hhBDBEED xrx2xr2r22 h)hh(2r r0 )hh(2hh)hh(2r xrxrx 在 三 角 形 OBC与 BED中 ： 因 为 r0=OC,rx=r0-ED， 所 以例题 单支避雷针计算例题例 ： 某 一

12、 类 防 雷 建 筑 物 ， 如 图 示 ， 在 距 其 一 边 5米处 有 一 30米 高 的 独 立 避 雷 针 ， 问 此 针 能 否 保 护该 建 筑 物 ？ 解 ： 已 知 h=30,hx=4,因 为 该 建 筑物 为 一 类 防 雷 建 筑 物 ， 故 hr=30m由 该 避 雷 针 在 hx高 度 上 的 保 护 半 径得建 筑 物 最 远 点 所 需 保 护 的 距 离显 然 r xr,故 该 建 筑 物 能 得 到 保 护 。)hh(2hh)hh(2r xrxrx 154)304(230)3030(2rx 9.435)(32)/(10r 22 单支避雷针计算例题例 ： 某 一

13、 类 防 雷 建 筑 物 ， 如 图 示 ， 在 距 其 一 边 5米处 有 一 30米 高 的 独 立 避 雷 针 ， 问 此 针 能 否 保 护该 建 筑 物 ？30米避雷针1米5米12m5米AB m172215512rm5hA 22xx .,: 点 m6185615rm6hB 22xx .,: 点 172254525h452H hh2hhh2HrA1 xrxrx .: 点m131H . m61864526h452H hh2hhh2HrB2 xrxrx .: 点m626H . 双支避雷针具体计算1） AEBC外 侧 的 保 护 范 围 ，按 照 单 支 避 雷 针 的 方 法确 定 ； 双

14、支避雷针具体计算2） C、 E点 位 于 两 针 间 的 垂 直 平 分线 上 。 在 地 面 每 侧 的 最 小 保 护宽 度 b0按 下 式 计 算 ： 在 AOB轴 线 上 ， 距 中 心 线 任 一 距离 X处 ， 其 在 保 护 范 围 上 边 线 上的 保 护 高 度 hx按 下 式 确 定 ： 该 保 护 范 围 上 边 线 是 以 中 心 线距 地 面 h r的 一 点 O 为 圆 心 ， 以 为 半 径 所 作 的圆 弧 AB。 2r0 2)(D/h)hh(2EOCOb 222rrx X2)(D/h)(hhh 22r 2)(D/h)(h 双支避雷针具体计算3） 两 针 间 A

15、EBC内 的 保 护范 围 ， ACO部 分 的 保 护范 围 按 以 下 方 法 确 定 ：在 任 一 保 护 高 度 hx和 C点 所 处 的 垂 直 平 面 上 ，以 hx作 为 假 想 避 雷 针 ，按 单 支 避 雷 针 的 方 法 逐点 确 定 。 确 定 BCC、 AEO、BEO部 分 的 保 护 范 围 的方 法 与 ACO部 分 的 相 同 。 双支避雷针具体计算4） 确 定 XX 平 面 上 的 保护 范 围 截 面 的 方 法 ：以 单 支 避 雷 针 的 保 护半 径 rx为 半 径 ， 以 A、B为 圆 心 作 弧 与 四 边 形AEBC相 交 ； 以 单 支 避雷

16、针 的 （ r0-rx)为 半 径 ，以 E、 C为 圆 心 作 弧 线与 上 述 弧 线 相 接 。 双支避雷针计算例题已 知 某 建 筑 尺 寸 如 图 ： 该 建 筑 物 两 侧5米 处 各 有 一 独 立 避 雷 针 保 护 ， 该 避雷 针 高 20米 ， 问 该 建 筑 物 （ 二 类 防雷 建 筑 ） 能 否 得 到 保 护 ？ 20米10米8米 双支等高避雷针计算例题 20米10米8米O点A点B点CD解：已知：H=20m，hr=45,D=30m 则（1）： m8hm815 230204545 hh x 22rOB . / 2)(D/h)(h 22r（2）以OB为假想避雷针，需保

17、护C点。 m5rm6486252334 82458815245815 hh2hhh2hr x xrxrx . .（3）D点能否保护？在hx=8m的高度上 双支等高避雷针计算例题20米10米8米O点A点B点CD（3）D点能否保护？在hx=8m的高度上A OCDD分析:只要D点落在红点区域才能得到保护,因此要求A:CDr o-rx B:DFCF 双支等高避雷针计算例题（3）D点能否保护？在hx=8m的高度上A OCDDE F G所以B点能被保护。因此该建筑物能被保护。B：是否EFDF m334COm15AO m5AFm5DF .; ; m411334155EF . COEFAOAF EFDF。 单

18、支避雷线的保护范围1、当避雷针高度H2hr，无保护范围2、当避雷针高度H2hr：（1）：H hr时，做法同单支避雷针；（2）： hr H 2hr时，3、避雷线两端的高度保护范围按单支避雷针方法确定。4、避雷线的高度应计及弧垂的影响。当等高支柱距离小于120米时，避雷线中点的弧垂宜采用2米，距离为120米至150米时，宜采用3米。 单支避雷线的保护范围 v 保 护 角 法 （ 折 线 法 ） ： 随 着 避 雷 针 高 度的 增 加 ， 其 保 护 范 围 成 比 例 增 加 ， 与 实 际情 况 不 符 ；v滚 球 法 ： 适 用 于 建 筑 物 防 雷 任 何 场 合 ， 接闪 器 可 单

19、独 或 任 意 组 合 ， 且 严 格 、 简 明 、合 理 ， 保 护 范 围 比 保 护 角 法 精 确 。 专门防雷装置主要用于保护电力设备； 防雷电波沿架空线侵入建筑物内的安全设施。1）当雷击电压超过一定值时，避雷器发生放电动作，将导线直接或经电阻接地，以限制过电压。2）在过电压作用过去后，能迅速截断在工频作用下的电弧，使系统恢复运行，避免供电中断。作 用基 本 要 求保 护 原 理分 类正常时，避雷器绝缘，无电流；雷电时，绝缘击穿，切断冲击波，保护电气设备。保护间隙、管型避雷器、阀形避雷器 （一）、防雷目的（二）、建筑物防雷分类与防雷措施（三）、例 题（四）、防雷装置检查要点 1、防

20、雷目的：保护人身安全、建筑物、防危险品爆炸或火灾、保护贵重物品。 2、一般原则：安全可靠、技术先进、经济合理 3、建筑物年预计雷击次数N计算 1）、建筑物年预计雷击次数N计算 N=KNgAe K-校正系数一般取1； 旷野K=2；金属屋面砖K=1.7；河、湖、山坡下、电阻率较小，潮湿建筑等K=1.5； 2）、雷击大地年平均密度计算 Ng=0.024Td 1.3 Td-年平均雷暴日（天/年） 3）、建筑物等效面积Ae,为实际面积向外扩大后的面积。 A：建筑物高度小于100米时，其每边的扩大宽度应按下列公式确定：B：当建筑物各部位的高等于或大于100米时，其每边的扩宽度应按等于建筑物的高H 计算。C

21、：当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。 H200HD 3、建筑物防雷措施一类防雷建筑：防直击雷、感应雷、防雷电波侵入二类防雷建筑：防直击雷、防雷电波侵入、感应雷三类防雷建筑：防直击雷 2、建筑物防雷总要求A、各类防雷建筑均应防直击雷；B、一类防雷建筑、二类防雷（4）（5）（6）建筑应防感应雷。C：应采用等电位连接 D：不是防雷建筑应采取防雷波侵入措施。1、建筑物防雷分类一类防雷建筑、二类防雷建筑、三类防雷建筑 在地势平坦的住宅小区内部设计一栋住宅楼：6层（层数不含地下室，地下室高2.2米）,三个单元,建筑物长L=6

22、米,宽W=13米,高H=20米,当地年平均雷暴日Td=33.2d/a,由于小区处于小区内部,则校正系数K =1,问该住宅楼是否该设防雷装置? 解： 2 6e Km020840 10H200HH200HWL2LWA . akm2822330240T0240Ng 23131d . . a047500208402821AKNN eg /.次因为住宅楼第三类防雷建筑要N0.06次/a，才设防雷。所以该住宅楼群中不是最高的也不在楼群边缘该住宅楼不需做防雷设施。 1、检查时间：雨季前作全面检查 雷雨后作巡视2、检查内容：（1）、外观：（2）、绝缘电阻（3）、泄漏电流测量（4）、工频放电电压的测量（5）、接

23、地装置也要定期检查和测定绝缘子是否完好；外部及引下线有无闪络或烧损；各部分联接是否良好；各种金属是否牢靠；腐蚀情况；运作指示器的外间隙和主、辅间隙有无变动；有否可能短路。 雷 电 的 种 类 防 雷 装 置 的 组 成 单 支 避 雷 针 保 护 范 围 的 计 算 静 电 火 灾 发 生 的 条 件 1989年 8月 12日 9时 55分 ， 山 东 省 青 岛市 黄 岛 的 一 座 2.3万 立 方 米 的 5号 油 罐 爆 炸 起火 ， 又 相 继 引 燃 旁 边 的 4号 罐 、 1号 罐 、 2号 、3号 罐 ， 有 600吨 原 油 泻 流 入 海 。 8月 16日 18时 ， 大

24、 火 足 足 燃 烧 了 104个 小 时 后 ， 被 扑 灭 。14名 消 防 官 兵 、 6名 油 库 职 工 为 灭 火 献 出 了生 命 ， 66名 消 防 人 员 和 12名 油 库 职 工 受 伤 ，大 火 烧 掉 了 3.6万 吨 原 油 ， 油 库 区 的 建 筑 、设 备 被 焚 毁 ， 变 成 一 片 废 墟 ， 直 接 损 失 四 、五 千 万 元 。 调 查 报 告 ： 5号 罐 是 1974年 建 成 的 半 地 下 式 构造 物 ， 东 西 长 72米 ， 南 北 宽 48米 ， 高 9米 ， 石砌 ， 预 制 钢 筋 混 凝 土 拱 梁 ， 铺 钢 筋 混 凝 土

25、 拱 板 ，上 覆 0.15 0.16m的 土 ， 罐 内 钢 筋 和 金 属 构 件互 不 连 接 ， 日 久 钢 筋 外 露 ， 故 有 容 易 因 雷 电 感应 产 生 火 花 的 先 天 性 缺 陷 。 4、 5号 罐 原 设 计 没有 避 雷 装 置 ， 1985年 因 雷 电 感 应 ， 4号 罐 金 属呼 吸 弯 管 与 泡 沫 弯 管 间 产 生 火 花 而 起 火 ， 于 是在 两 罐 四 周 加 装 了 八 支 避 雷 针 ， 罐 顶 铺 设 防 感应 雷 的 均 压 屏 蔽 网 ， 但 网 的 结 点 与 接 地 角 钢 未焊 ， 只 用 螺 丝 压 紧 。 5号 罐 的

26、 罐 内 钢 筋 和 金 属 构 件 互 不 连 接 ，日 久 钢 筋 外 露 ， 这 才 是 雷 击 起 火 的 真 正 原 因 ，大 的 雷 电 流 产 生 的 电 磁 感 应 使 露 在 外 面 的 钢 筋产 生 电 火 花 ， 火 花 在 罐 内 部 ， 点 燃 罐 内 的 油 蒸气 与 空 气 的 易 爆 气 体 ， 炸 毁 了 油 罐 。调 查 报 告 ： 经 测 量 ， 锈 蚀 的 压 接 屏 蔽 网 的 接 点 的 直 流电 阻 值 为 1.56， 网 与 接 地 角 钢 的 连 接 点 电 阻为 0.116， 大 大 超 过 规 定 的 安 全 限 值 0.03。 接 点 电 阻 不 得 超 过 0.03， 因 为 雷 电 流 很大 ， 在 结 点 会 产 生 很 大 的 电 位 降 ， 接 地 电 阻 是这 些 结 点 电 阻 与 导 线 电 阻 之 和 ， 会 在 避 雷 针 引下 线 上 出 现 很 高 的 电 压 ， 导 致 旁 侧 闪 烙 电 火 花 。