雷電的危害與防護(hù)

關(guān)于雷電的危害與防護(hù)防雷電保護(hù)：雷電——20—30萬A，溫度2萬度。第2頁,共37頁，2024年2月25日，星期天一、雷電的分類與危害1、雷電：

雷云層—雷云層雷云層—大地

按形狀：

分類

按危害：感應(yīng)相反電荷放電片狀線狀球狀直擊雷感應(yīng)雷雷電侵入波球形雷第3頁,共37頁，2024年2月25日，星期天雷云形成機(jī)理：獲得比較廣泛認(rèn)同的雷云形成機(jī)理為水滴分裂起電理論。云是由許多微小的水滴組成的，離子吸附在水滴上，成為球電荷。由于水滴的質(zhì)量大，行動(dòng)笨拙；即使是直徑只有幾個(gè)微米的水滴，也是氣體離子的一個(gè)沉重包袱。所以云里的電荷移動(dòng)緩慢，不易達(dá)到電平衡。在大氣電場影響下，正負(fù)電荷在云的上下層分別積累。常常是正電荷聚集在云的上層，負(fù)電荷聚集在云的下層。當(dāng)帶電的云離地面較近時(shí)，云和地形成一個(gè)巨大的電容器。云和地各是電容器的一個(gè)極，云和地之間的大氣就是電介質(zhì)。雷雨時(shí)，兩極之間的電壓差別很大，能達(dá)每米幾萬伏。第4頁,共37頁，2024年2月25日，星期天云地放電過程：

當(dāng)雷云較低且附近無異電荷雷云時(shí)，大地感應(yīng)異電荷，在雷云與大地之間形成感應(yīng)電場，達(dá)到25—30KV/厘米時(shí)放電。放電初期，形成很細(xì)放電通道（先導(dǎo)通道），速度達(dá)100—1000KM/秒，當(dāng)先導(dǎo)通道距大地很近時(shí)放電，大地電荷與雷云電荷在放電通道內(nèi)中和。放電通道由大地向雷云發(fā)展，速度達(dá)15000—150000KM/秒。先導(dǎo)放電通道方向隨機(jī)，距地面一定高度時(shí)，其方向轉(zhuǎn)向感應(yīng)電荷集中的地方。第5頁,共37頁，2024年2月25日，星期天雷電發(fā)生過程示意圖先導(dǎo)通道主放電通道大地雷云帶電積雨云帶電積雨云第6頁,共37頁，2024年2月25日，星期天感應(yīng)過電壓——由于靜電感應(yīng)作用使線路出現(xiàn)過電壓。感應(yīng)過電壓形成：

先導(dǎo)放電過程中，先導(dǎo)通道中聚集負(fù)電荷，大地感應(yīng)正電荷，形成電場，在電場作用下，線路導(dǎo)線中的負(fù)電荷被排斥到遠(yuǎn)方，且逐漸漏入大地，導(dǎo)線聚集起收束縛的正電荷。在主放電過程中，先導(dǎo)通道負(fù)電荷與大地正電荷迅速中和，電場發(fā)生突變，導(dǎo)線正電荷獲得釋放，被釋放的電荷沿導(dǎo)線以電磁破的速度向兩側(cè)移動(dòng)，使所到之處電壓升高（感應(yīng)過電壓）。感應(yīng)過電壓一般不超過300KV，很少情況達(dá)到500—600KV，對110KV以上電力系統(tǒng)威脅減弱。第7頁,共37頁，2024年2月25日，星期天架空線上的感應(yīng)過電壓第8頁,共37頁，2024年2月25日，星期天雷電流陡度：雷電流陡度——雷電流隨時(shí)間上升（變化）的速度。（雷電流對時(shí)間的變化率）第9頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2、雷電的危害：（高電壓、大電流）1）電性質(zhì)破壞：雷電放電—極高沖擊電壓—擊穿絕緣—短路—火災(zāi)或爆炸（觸電）。巨大的雷電電流流入地下，可直接導(dǎo)致因接觸電壓或跨步電壓而產(chǎn)生觸電事故。雷雨季節(jié)，在雷擊點(diǎn)及避雷針的接地點(diǎn)附近，有跨步電壓觸電危險(xiǎn)。第10頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2）熱性質(zhì)破壞：電流—導(dǎo)體—電阻—熱能—焦灼（熔化）—火花（爆炸）3）機(jī)械性破壞：電流—木導(dǎo)體—水分—膨脹—爆裂4）雷電感應(yīng)：電流—水分—爆裂靜電斥力、電磁力、沖擊氣浪使爆裂危害加大。第11頁,共37頁，2024年2月25日，星期天5）電磁感應(yīng)：(D)

強(qiáng)大雷電電流—強(qiáng)大交變電磁場—閉合回路金屬物感應(yīng)電流—局部發(fā)熱—火花放電（引燃爆）6）雷電侵入波：

雷電沖擊電壓—進(jìn)入建筑物—擊穿絕緣—短路—放電（引燃爆）所以在雷雨期間，應(yīng)該將室內(nèi)電器電源插頭拔出，防止損壞。第12頁,共37頁，2024年2月25日，星期天黃島油庫雷擊感應(yīng)放電引發(fā)爆炸示意圖a雷電油庫避雷針汽油第13頁,共37頁，2024年2月25日，星期天7）反擊作用：雷擊防雷裝置—接閃器引線接地體高電壓—對近處管線、電氣—放電—絕緣破壞、管道燒穿（引燃爆）8）人遭雷擊：遭雷擊—立即呼吸麻痹—心室纖顫—腦部損傷—死亡（體內(nèi)灼傷）第14頁,共37頁，2024年2月25日，星期天雷電的主要危害：直擊雷——感應(yīng)過電壓——雷電波侵入——貴州小學(xué)7人死亡廣東茂名石化雷擊火災(zāi)第15頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、建筑物防雷措施1、建筑物防雷等級：一類：存儲（生產(chǎn)）爆炸物的建筑物；二類：國家級重點(diǎn)建筑物；三類：省級重點(diǎn)建筑物。

?；髽I(yè)大多為一類防雷建筑。第16頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2、防雷電措施：

避雷針——高大建筑、易燃易爆庫；避雷線——輸變電線路；避雷器——靠近變壓器電氣線路；避雷網(wǎng)——由各種避雷設(shè)施構(gòu)成的網(wǎng)。煙囪、水塔、井架和高大的建筑物，以及存有易燃、易爆的物質(zhì)的房屋上應(yīng)裝設(shè)避雷針。避雷針的接地要牢靠，接地電阻一般不要超過10Ω。第17頁,共37頁，2024年2月25日，星期天普通避雷針先導(dǎo)放電避雷針電感型避雷針第18頁,共37頁，2024年2月25日，星期天避雷針保護(hù)：保護(hù)范圍——即保護(hù)空間。過電壓保護(hù)規(guī)程規(guī)定：雷擊落于保護(hù)區(qū)內(nèi)的概率不超過0.1%）避雷針高度為h：地平面保護(hù)半徑為1.5h；上部呈錐形；在h/2向下保護(hù)范圍加大。

當(dāng)多個(gè)避雷針共同作用時(shí)，其外部保護(hù)范圍即為各自邊界，兩針間保護(hù)范圍與避雷針有效高度有關(guān)。第19頁,共37頁，2024年2月25日，星期天避雷線

為防止直擊雷危害，35kV及以下的高壓變配電裝置宜采用獨(dú)立避雷針或避雷線。第20頁,共37頁，2024年2月25日，星期天避雷線對輸電線的保護(hù)：實(shí)際避雷線有懸垂，受風(fēng)的作用偏移。保護(hù)角——通過避雷線的垂線和避雷線與導(dǎo)線連線的夾角。保護(hù)角越小，避雷線對導(dǎo)線的屏蔽作用就越大。一般保護(hù)角<20°時(shí)，雷繞擊導(dǎo)線的概率極?。ㄐ∮?.001）當(dāng)保護(hù)角>30°時(shí)，繞擊概率顯著增大。一般保護(hù)角確定為20°—30°。110KV以上輸電線路需全線安裝避雷線。第21頁,共37頁，2024年2月25日，星期天避雷帶第22頁,共37頁，2024年2月25日，星期天幾種常用避雷器避雷器常用——間隙式、閥式、管式、氧化鋅；閥式多用防雷電波侵入，一般安裝在配電變壓器高壓側(cè)；第23頁,共37頁，2024年2月25日，星期天管型避雷器保護(hù)：導(dǎo)線外部間隙外部電極內(nèi)部間隙內(nèi)部電極接地極產(chǎn)氣管工作原理：線路遭雷擊時(shí)，在大氣過電壓作用下，外部間隙、內(nèi)部間隙相繼被擊穿，雷電流經(jīng)地線泄入大地，形成線路與大地的短路。此時(shí)工頻短路電流繼續(xù)流過，產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧，使管子內(nèi)壁產(chǎn)生大量氣體，從管口噴出，吹滅電弧，管的內(nèi)部間隙及外部間隙回復(fù)絕緣。第24頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

管型避雷器經(jīng)多次使用，會使內(nèi)徑逐步擴(kuò)大，其遮斷電流的上下限隨之改變。當(dāng)內(nèi)徑增大20—25%時(shí)應(yīng)檢修。為防止管型避雷器誤操作，與輸電線額定電壓相對應(yīng)，外部間隙有其最小值。安裝于：變電所進(jìn)線端（需要泄放大量雷電流）；線路絕緣薄弱地點(diǎn)。第25頁,共37頁，2024年2月25日，星期天電力電容器不用管型避雷器防雷電侵入波，也最好不用閥式避雷器。原因：普通閥型避雷器在過電壓值低于避雷器的放電電壓時(shí)，沖擊過電壓使電容器充電。直到過電壓值達(dá)到避雷器的放電電壓時(shí)，閥型避雷器的間隙被擊穿，這時(shí)電容器將對避雷器放電。由于電容器與避雷器間阻抗很低，雷電流和電容器放電電流的綜合值很大，有可能損壞電容器和避雷器。目前多采用具有殘壓低、通流大、時(shí)間響應(yīng)快、能連續(xù)動(dòng)作、壽命又長的氧化鋅避雷器。

第26頁,共37頁，2024年2月25日，星期天由鋼筋水泥構(gòu)筑物中鋼筋網(wǎng)+外部裸露避雷裝置組成避雷網(wǎng)第27頁,共37頁，2024年2月25日，星期天防雷裝置——接閃器、引下線、接地裝置為了防止跨步電壓傷人，防直擊雷接地裝置距建筑物、構(gòu)筑物出入口和人行道的距離不應(yīng)少于3m。避雷針及其引下線與其他導(dǎo)體在空氣中的最小距離一般不宜小于3m

；第28頁,共37頁，2024年2月25日，星期天接閃器：（承接直擊雷放電的裝置）避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、屋頂上的永久性金屬物及金屬屋頂、混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋等。當(dāng)金屬屋面作接閃器時(shí)，金屬板之間不得絕緣，且搭接不少于100mm。一類建筑不得用作接閃器。第29頁,共37頁，2024年2月25日，星期天引下線：帶屏蔽功能的引下線外接引下線引下線采用圓鋼、扁鋼，不少于2條第30頁,共37頁，2024年2月25日，星期天接地裝置：（接地線、接地體）新型籠式接地體第31頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2、第一類防雷建筑物防雷措施：1）防直擊雷：裝設(shè)獨(dú)立避雷針、架空避雷線、架空避雷網(wǎng)，且均有獨(dú)立的接地裝置，沖擊接地電阻不大于10Ω；對排放爆炸性物質(zhì)的管道，其排放口應(yīng)在接閃器保護(hù)范圍之內(nèi)。對點(diǎn)燃排放、達(dá)不到爆炸濃度的排放管，接閃器可只保護(hù)到管口。第32頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2）防雷電感應(yīng)：建筑物內(nèi)管線及金屬物均應(yīng)接到防雷電感應(yīng)的基地裝置上；防雷電感應(yīng)的接地裝置，其工頻電阻不大于10Ω，且與電氣設(shè)備接地裝置共用。防雷電感應(yīng)接地干線與接地裝置的連接不得少于2處，其間距離不得超過16～24m。第33頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3）防治雷電波侵入：重要用戶全線采用電纜埋地敷設(shè)，入戶端將金屬電纜外皮接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上；架空管線，進(jìn)出建筑物處，與防雷電感應(yīng)的接地裝置相連。第34頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三、化工設(shè)備防雷（外置罐、管）1、罐頂鋼板厚度>4mm，裝有呼吸閥，可不裝設(shè)防雷裝置；2、罐頂鋼板厚度<4mm，雖裝呼吸閥，也應(yīng)在罐頂設(shè)避雷針；3、浮頂油罐可不設(shè)防雷裝置；4、非金屬易燃液體的儲罐應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的避雷針，同時(shí)應(yīng)有防感應(yīng)雷措施；5、覆土厚度>0.5m