防雷防靜電課件

第五章

防雷與防靜電第一節(jié)雷電的危害空氣中不同的氣團(tuán)相遇后,凝成水滴或冰晶,形成積云。積云在運(yùn)動(dòng)中分離出電荷,當(dāng)其積聚到足夠數(shù)量時(shí),就形成帶電雷云占在帶有不同電荷的雷云之間,或在雷云及由其感應(yīng)而生的存在于建筑物等上面的不同電荷之間發(fā)生擊穿放電,即為雷電。造成危害的雷電有以下三種:

1.直擊雷（雷云很低，周?chē)鸁o(wú)異性電荷雷云，在地面突出物上感應(yīng)出異性電荷）2.雷電感應(yīng)（靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)）3.雷電侵入波（由于雷擊，在架空線路或金屬管道上產(chǎn)生高壓沖擊波，并沿線路或管道的兩個(gè)方向迅速傳播，侵入室內(nèi)，這種情況稱(chēng)為雷電侵入波或高電位侵入。）雷電的形成及種類(lèi)雷電在放電過(guò)程中,可能出現(xiàn)靜電效應(yīng)、電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)和效應(yīng)等。雷電電流泄入大地時(shí),對(duì)建筑物或電氣設(shè)備、設(shè)施會(huì)造成大危害;在接地體周?chē)鷷?huì)有很高的沖擊電流,將對(duì)人體形成危險(xiǎn)的沖擊接觸電壓和跨步電壓,人體會(huì)直接遭受雷擊,造成傷亡。一、雷電的危害二、防雷裝置1、常用防雷裝置的種類(lèi)和作用

防雷工作：

◆電氣設(shè)備防雷……發(fā)電廠、變配電所和架空電力線路的防雷；

◆建筑物防雷……工業(yè)和民間防雷裝置的構(gòu)成：接閃器、引下線和接地裝置。

◆避雷針、線、網(wǎng)、帶都只是接閃器。除避雷器外，它們都是利用其高出被保護(hù)物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過(guò)引下線和接地裝置把雷電流泄人大地，使被保護(hù)物免受雷擊?！?1)避雷針利用尖端放電原理，使其保護(hù)范圍內(nèi)所有電氣設(shè)備或建筑物免遭直擊雷的破壞。

◆(2)避雷線（架空地線）避雷線主要用來(lái)保護(hù)輸電線路。◆(3)避雷器用來(lái)紡織防止沿線侵入變電所(或發(fā)電廠)的雷電侵入波對(duì)電氣設(shè)備的破壞，把雷電侵入波限制在避雷器殘壓值范圍內(nèi)，從而使變壓器及其他電氣設(shè)備可免受過(guò)電壓的危害。常用防雷裝置的種類(lèi)和作用◆(4)避雷帶

接閃器……沿建筑物屋頂四周易受雷擊部位明設(shè)的作為防雷保護(hù)用的金屬帶

引下線……沿外墻作引下線

接地裝置……接地網(wǎng)多用在民用建筑特別是山區(qū)。使用避雷帶(網(wǎng))的保護(hù)性能比避雷針的要好。◆(5)避雷網(wǎng)

明裝避雷網(wǎng)……沿建筑物屋頂上部明裝金屬網(wǎng)格作為接閃器，沿外墻裝引下線接到接地裝置上。一般建筑物中常采用這種方法。

籠式避雷網(wǎng)……把整個(gè)建筑物中的鋼筋結(jié)構(gòu)連成一體，構(gòu)成一個(gè)大型金屬網(wǎng)籠。包括：全部明裝避雷網(wǎng)、全部暗裝避雷網(wǎng)、部分明裝避雷網(wǎng)部分暗裝避雷網(wǎng)等幾種。應(yīng)用：高層建筑中結(jié)構(gòu)中鋼筋較多，把它們從上到下與室內(nèi)的上下水管、熱力管道、煤氣管道、電氣管道、電氣設(shè)備及變壓器中性點(diǎn)等均連接起來(lái)，形成一個(gè)等電位的整體，（籠式暗裝避雷網(wǎng)）

避雷針

◆組成：接閃器(針尖)，接地引下線、接地裝置

◆原理：本質(zhì)上不是避雷，而是招雷或引雷。利用高聳空間的有利位置，當(dāng)附近空中有雷電放射時(shí)，便不斷地把雷電引向自身并將雷電流迅速地泄入大地消散，從而防止避雷針保護(hù)范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物或電氣設(shè)備遭受直擊雷的破壞。單支避雷針保護(hù)范圍單支避雷針保護(hù)范圍像一個(gè)由它所支撐的錐形“帳篷”：

◆當(dāng)避雷針的高度為h時(shí)，“帳篷”的上半部空間為從針頂向下作450的斜線；

◆在距地面h／2處轉(zhuǎn)折，與地面上距針底1.5h處的連線構(gòu)成保護(hù)空間的下部。

避雷器避雷器用來(lái)防止沿輸電線路傳送過(guò)來(lái)的雷擊波過(guò)電壓對(duì)保護(hù)電氣設(shè)備的破壞。

◆安裝布置：將它接于導(dǎo)線和地之間，與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)。

◆原理：在正常情況下，避雷器中無(wú)電流流過(guò)。線路上傳來(lái)危及被保護(hù)設(shè)備絕緣的過(guò)電壓波時(shí)，避雷器立即動(dòng)作，使雷電波電荷泄入大地，將過(guò)電壓限制在一定的水平。當(dāng)電壓作用過(guò)去以后，避雷器又能自動(dòng)切斷工頻續(xù)流，使電力系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。

氧化鋅避雷器MOA

結(jié)構(gòu)原理：

A、閥片以氧化鋅(ZnO)為主要原料，附以少量能產(chǎn)生非線性特征的金屬氧化物，經(jīng)高溫熔燒而成。

B、具有很理想的伏安特性，其非線性系數(shù)很小。

C、當(dāng)作用在氧化鋅閥片上的電壓超過(guò)某一值(此值稱(chēng)為動(dòng)作電壓)時(shí)，閥片將發(fā)生“導(dǎo)通”。

“導(dǎo)通”后氧化鋅閥片上的殘壓與流過(guò)它的電流基本無(wú)關(guān)，為一定值。

D、在工作電壓下，流經(jīng)氧化鋅閥片的電流很小，僅為1mA，不會(huì)使氧化鋅閥片燒壞，因此氧化鋅避雷器不用串聯(lián)間隙來(lái)隔離工作電壓。

優(yōu)點(diǎn)：

(1)無(wú)間隙。

在工作電壓下，ZnO閥片實(shí)際上相當(dāng)于一絕緣體，不會(huì)使ZnO閥片燒壞，可以不串聯(lián)間隙來(lái)隔離工作電壓。

(2)無(wú)續(xù)流。當(dāng)作用在ZnO閥片上的電壓超過(guò)閥片的起始動(dòng)作電壓時(shí)，將發(fā)生導(dǎo)通；ZnO閥片上的殘壓受其良好的非線性特性所控制。當(dāng)過(guò)電壓過(guò)去后，ZnO閥片導(dǎo)通狀態(tài)終止，又相當(dāng)于一絕緣體，因此不存在工頻續(xù)流。

(3)通流容量大。

ZnO閥片得通流容量大，可用于限制內(nèi)部過(guò)電壓。

(4)性能穩(wěn)定，抗老化能力強(qiáng)，耐污性能好。不受大氣環(huán)境的影響，能用于各種絕緣介質(zhì)，也特別適合于高海拔地區(qū)和SF6全封閉組合電器。

(5)適于大批量生產(chǎn)，造價(jià)低廉。

4、防雷接地◆接地裝置的作用：裝設(shè)接地裝置能減小接地電阻，從而能降低雷電流通過(guò)避雷針(線)或避雷器時(shí)在它們產(chǎn)生的過(guò)電壓，保證輸配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和人身安全。

◆對(duì)接地電阻的規(guī)定：對(duì)于大接地短路電流(I＞50A)的電力設(shè)備的接地電阻要求符合R≤2000／IΩ。當(dāng)I＞4000A時(shí)，要求R≤0．5Ω。

◆接地電阻的類(lèi)型：

A、工頻(或直流)接地電阻R

在工作接地與保護(hù)接地中，接地電阻為工頻(或直流)通過(guò)時(shí)的電阻?！艚拥仉娮璧念?lèi)型：

A、工頻(或直流)接地電阻R

B、沖擊接地電阻Rch在防雷接地中，雷電沖擊電流流過(guò)時(shí)的電阻，其值為沖擊電壓的幅值與沖擊電流的幅值之比。沖擊接地電阻實(shí)際上是阻抗（接地體本身電感的作用），因而具有沖擊電壓幅值超前沖擊電流幅值的特點(diǎn)。一般要求小于10Ω。

◆接地裝置沖擊接地電阻值Rch與工頻接地電阻值R不同。

A、火花效應(yīng)由于雷電流的幅值很大，會(huì)使地中的電流密度增大，從而使地中的電場(chǎng)強(qiáng)度增加。當(dāng)?shù)刂械碾妶?chǎng)強(qiáng)度超過(guò)土壤的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)后，土壤內(nèi)靠近接地體的部分會(huì)發(fā)生局部火花放電，使土壤電導(dǎo)增大，從而使接地電阻下降，小于工頻電流作用下的接地電阻值。

降低接地電阻的方法

(1)加大接地體尺寸。增大尺寸，會(huì)減小其接地電阻。對(duì)于一些簡(jiǎn)單接地體和輸電線路桿塔的接地裝置效果較好，但對(duì)于發(fā)電廠、變電所的接地網(wǎng)，會(huì)增加投資，甚至受場(chǎng)地的限制根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

(2)利用自然接地體?！糇匀唤拥伢w：建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)的鋼骨架、水電廠進(jìn)水口擋污柵、閘門(mén)、引水管等本身具有較低的接地電阻。

◆在設(shè)計(jì)發(fā)、變電所接地網(wǎng)時(shí)，應(yīng)充分考慮利用這些自然接地體與主網(wǎng)相連，以達(dá)到降低接地網(wǎng)接地電阻的目的。這在在水電廠在技術(shù)上易實(shí)現(xiàn)，且有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

(3)引外接地。

引外接地是指將發(fā)電廠和變電所的主接地網(wǎng)與區(qū)域以外某一低土壤電阻率區(qū)域敷設(shè)的輔助接地極相連的方法，以達(dá)到降低整個(gè)接地系統(tǒng)接地電阻的目的。(4)換土。

對(duì)于某些位于高土壤電阻率地區(qū)的發(fā)電廠和變電所的接地網(wǎng)，如果采用其他方法降阻有困難，可采用換土的方法，即用電阻率低的土壤來(lái)代替電阻率高的土壤，以獲得較低的接地電阻。

(5)采用降阻劑。在接地體周?chē)耐寥乐屑尤腚x子生成物(即降阻劑)，以改善土壤的導(dǎo)電性能，從而降低接地裝置的接地電阻。

◆此方法缺點(diǎn)：有效期短，僅能維持兩年左右；對(duì)接地體有腐蝕作用，回縮短接地裝置的壽命。

目前正在開(kāi)發(fā)使用長(zhǎng)效降阻劑，它可以克服以上缺點(diǎn)。一、直擊雷防護(hù)

裝設(shè)避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶是直擊雷防護(hù)的主要措施。

避雷針?lè)知?dú)立避雷針和附近避雷針。獨(dú)立避雷針是離開(kāi)建筑物單獨(dú)裝設(shè)的。一般情況下，其接地裝置應(yīng)單設(shè)。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。變電站防雷措施：①裝設(shè)避雷針；②進(jìn)出變電站的線路架設(shè)避雷線；③每段（條）母線上裝設(shè)避雷器；第二節(jié)雷電措施五、人身防雷：

雷雨時(shí)，盡量不在室外，野外逗留。野外遇雷雨時(shí)，應(yīng)尋找有寬大金屬構(gòu)架或有防雷設(shè)施的建筑物內(nèi)躲避，不能站在高大的樹(shù)下躲雨（保持8m距離以外）。不要站在河邊、湖邊、水池旁，避免接觸靠近高處的金屬物體及與之相連的金屬體，要離開(kāi)小山，小丘等高處。不要與許多人擁擠在一起，應(yīng)分別選擇最低處，或立即蹲下，盡可能縮小自己的目標(biāo)，將手上、身上的金屬物放棄。在室內(nèi)時(shí)離電線、電話(huà)線、天線及金屬管道1.5米以下，室內(nèi)禁止使用室外天線。雷雨時(shí)，關(guān)閉門(mén)窗，防止球形雷侵入。在汽車(chē)、火車(chē)、輪船上遇到雷雨時(shí)，因這些交通工具就是一種避雷器，電流會(huì)通過(guò)它們的金屬外殼傳到地面，車(chē)內(nèi)的人在安全上大多不成問(wèn)題，所以最好留在交通工具內(nèi)，待雷雨過(guò)后方可下去。預(yù)防雷電錯(cuò)誤的知識(shí)：如有人以為腳穿膠鞋，身披雨衣便為自己包裹了一層絕緣體，可萬(wàn)無(wú)一失，其實(shí)這樣毫無(wú)防雷作用。另外，通常遭到雷擊的人，可能心臟及呼吸驟然停止，若在數(shù)分鐘內(nèi)能得到人們的幫助，緊急采取心臟胺摩、人工呼吸等急救措施，絕大多數(shù)遭受雷擊者都會(huì)起死回生的。

第三節(jié)靜電的產(chǎn)生與危害A．接觸起電

接觸起電可發(fā)生在固體-固體、液體-液體或固體-液體的分界面上。氣體不能由這種方式帶電，但如果氣體中懸浮有固體顆?；蛞旱?，則固體顆?；蛞旱尉梢杂山佑|方式帶電，以致這種氣體能夠攜帶靜電電荷。B．破斷起電

不論材料破斷前其內(nèi)部電荷分布是否均勻，破斷后均可能在宏觀范圍內(nèi)導(dǎo)致正負(fù)電荷分離，產(chǎn)生靜電。這種起電稱(chēng)破斷起電。固體粉碎、液體分裂過(guò)程的起電都屬于破斷起電。C．感應(yīng)起電

導(dǎo)體能由其周?chē)囊粋€(gè)或一些帶電體感應(yīng)而帶電。任何帶電體周?chē)加须妶?chǎng)，電場(chǎng)中的導(dǎo)體能改變周?chē)妶?chǎng)的分布，同時(shí)在電場(chǎng)作用下，導(dǎo)體上分離出極性相反的兩種電荷。如果該導(dǎo)體與周?chē)^緣則將帶有電位，稱(chēng)感應(yīng)帶電。導(dǎo)體帶有電位，加上它帶有分離開(kāi)來(lái)的電荷。因此，該導(dǎo)體能夠發(fā)生靜電放電。D．電荷遷移

當(dāng)一個(gè)帶電體與一個(gè)非帶電體相接觸時(shí)，電荷將按各自導(dǎo)電率所允許的程度在它們之間分配，這就是電荷遷移。當(dāng)帶電霧滴或粉塵撞擊在固體上(如靜電除塵)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有力的電荷遷移。當(dāng)氣體離子流射在初始不帶電的物體上時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的電荷遷移。

一、靜電的產(chǎn)生二、靜電的危害靜電的危害很多，它的第一種危害來(lái)源于帶電體的互相作用。在飛機(jī)機(jī)體與空氣、水氣、灰塵等微粒摩擦?xí)r會(huì)使飛機(jī)帶電，如果不采取措施，將會(huì)嚴(yán)重干擾飛機(jī)無(wú)線電設(shè)備的正常工作，使飛機(jī)變成聾子和瞎子；在印刷廠里，紙頁(yè)之間的靜電會(huì)使紙頁(yè)粘合在一起，難以分開(kāi)，給印刷帶來(lái)麻煩；在制藥廠里。由于靜電吸引塵埃，會(huì)使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的純度；在放電視時(shí)熒屏表面的靜電容易吸附灰塵和油污，形成一層塵埃的薄膜，使圖像的清晰程度和亮度降低；就在混紡衣服上常見(jiàn)而又不易拍掉的灰塵，也是靜電搗的鬼。

靜電的第二大危害，是有可能因靜電火花點(diǎn)燃某些易燃物體而發(fā)生爆炸。漆黑的夜晚，我們脫尼龍、毛料衣服時(shí)，會(huì)發(fā)出火花和“叭叭”的響聲，這對(duì)人體基本無(wú)害。但在手術(shù)臺(tái)上，除電火花會(huì)引起麻醉劑的爆炸，傷害醫(yī)生和病人；在煤礦，則會(huì)引起瓦斯爆炸，會(huì)導(dǎo)致工人死傷，礦井報(bào)廢。

靜電危害起因于用電力和靜電火花，靜電危害中最嚴(yán)重的靜電放電引起可燃物的起火和爆炸。

工藝控制——從工藝角度采取措施基本措施人防靜電——去除人為靜電第四節(jié)消除靜電危害的措施泄露導(dǎo)走——靜電接地1、工藝控制法：工藝控制法——從工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)、材料選擇、操作管理等方面采取措施，限制靜電的產(chǎn)生和積累，使之達(dá)不到危險(xiǎn)的程度。1）限制輸送速度：

降低物料移動(dòng)摩擦速度；降低液體物料在管道中的流速?？刂屏魉偈菧p少靜電電荷產(chǎn)生的有效辦法。2）加速靜電消散：

工藝過(guò)程中，靜電產(chǎn)生和逸散同時(shí)存在；

區(qū)分靜電產(chǎn)生區(qū)、逸散區(qū)，并采取不同的措施；輸送管路選用兩種不同材料，使物料與不同材料摩擦形成相反的電荷，自動(dòng)逸散；適當(dāng)安排物料投入順序，降低靜電危險(xiǎn)性。消除附加源措施：避免液體在容器內(nèi)噴濺——從容器底部注油（注油管申至容器底部液面下）；減少油罐車(chē)頂部注油沖擊——改變注油管出口處幾何形狀（圓筒形＜斜口形＜T形）；降低罐內(nèi)油面電位——過(guò)濾器不宜離管出口太近（需30s緩沖時(shí)間）；消除雜質(zhì)——油罐內(nèi)混入雜質(zhì)，靜電發(fā)生量增大。

油中含水5%，會(huì)使起電效應(yīng)增大10～50倍。降低爆炸性混合物濃度4)采用靜電消除器高壓主機(jī)釋放正負(fù)離子，可瞬間完成物件離子平衡。適合整卷材料或片狀板材或薄膜的靜電消除。靜電接地——與大地連接是消除導(dǎo)體上靜電簡(jiǎn)單而又有效的方法，是防靜電中最基本的措施。1）靜電接地連接：

靜電跨接、直接接地、間接接地把設(shè)備上的各部分經(jīng)過(guò)接地極與大地可靠連接。2）接地連接原則：金屬導(dǎo)體應(yīng)做靜