雷電防護(hù)知識(shí)培訓(xùn)技巧

1、雷電的防護(hù)徐書璋馬鞍山市氣象局2012年9月5日主要內(nèi)容 一、雷電的產(chǎn)生。 二、雷電的危害。 三、雷電的防護(hù)。一、雷電的產(chǎn)生 雷云的形成主要有兩種假說：1、威爾遜假說： 根據(jù)大量科學(xué)測(cè)試可知，地球本身就是一個(gè)電容器，通常大地穩(wěn)定帶負(fù)電荷50萬庫(kù)侖左右，而地球山空存在一個(gè)正電荷的電離層，兩者之間形成一個(gè)已充電的電容器。它們之間的電壓為300KV左右，并且場(chǎng)強(qiáng)為上正下負(fù)。 當(dāng)?shù)孛婧目諝庠诘孛媸軣岙a(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，這些水成物在地球靜電場(chǎng)的作用下被極化，負(fù)電荷在上，正電荷在下。它們?cè)谥亓ψ饔孟缕湎陆邓俣缺仍频我?，在其路徑上與其他云滴發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是其中一部分被水成物捕獲，一部分被反彈回去。而

2、反彈回去的云粒子帶走水成物前端的部分正電荷，使水成物帶負(fù)電。由于水成物下降速度快，而云粒子下降速度慢，因此帶正、負(fù)兩種電荷的微粒被分開。2、摩擦生電及云塊切割磁力線 雷電的出現(xiàn)是與氣流、風(fēng)速密切相關(guān)而且與地球磁場(chǎng)有關(guān)系。 雷雨云內(nèi)部的不停運(yùn)動(dòng)和相互摩擦而使雷云產(chǎn)生大量的正、負(fù)電荷的小微粒。當(dāng)它們?cè)谒椒较驈臇|向西或從西向東迅速移動(dòng)，它與地球磁力線切割，云中的電荷產(chǎn)生定向移動(dòng)。若云由西向東移動(dòng)，而地球的磁力線由南極指向北極，因此大量的正電荷向上移動(dòng)，負(fù)電荷向下移動(dòng)。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到2530KV/CM時(shí)，將引起雷云間強(qiáng)烈放電。二、雷電的危害 雷電流也是電流，它具有電流的一切效應(yīng)，不同的是它在短時(shí)間內(nèi)

3、以脈沖的形式通過強(qiáng)雷電流：尤其是直擊雷，它的電流峰值有幾十KA,乃至幾百KA。 雷電的危害主要體現(xiàn)在雷電的熱效應(yīng)、電效應(yīng)、機(jī)械作用力和地電位反擊。1、雷電的熱效應(yīng) 雷擊在被擊物體上，在被擊物體中產(chǎn)生可觀的焦耳熱，由于雷電流作用時(shí)間很短，散熱影響可以忽略，被擊物體內(nèi)溫度發(fā)生劇烈升高，導(dǎo)致被擊物體燃燒或熔化。如1985年5月黑龍江大興安嶺火災(zāi)，2002年內(nèi)蒙大興安嶺火災(zāi)，2011年云南大理的森林火災(zāi)均是雷擊引起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失近100億元。2、雷電的電效應(yīng)1、靜電感應(yīng)引起的過電壓。2、電磁感應(yīng)引起的過電壓。3、雷電直接擊中線路引起的過電壓。 無論何種形式引起的過電壓，這些過電壓將沿著導(dǎo)線向兩端流

4、動(dòng)，侵入電氣設(shè)備，在設(shè)備上引起過電壓。當(dāng)過電壓高于設(shè)備的額定耐沖擊電壓時(shí)，設(shè)備就會(huì)損壞。3、雷電的機(jī)械效應(yīng) 通過雷電流的相鄰導(dǎo)體存在相互作用力，作用力大小于兩導(dǎo)體通過的雷電流乘積成正比，與導(dǎo)體間的距離成反比。4、地電位反擊三、雷電的防護(hù) 主要內(nèi)容1 建筑物防雷分類2 接閃器的設(shè)計(jì)3 引下線的設(shè)計(jì)4 接地5等電位連接的設(shè)計(jì)6 SPD的選擇與使用1、建筑物的分類 1 建筑物的防雷分類 建筑物應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按需要將工業(yè)和民用建筑物分為三類。 大型、復(fù)雜項(xiàng)目應(yīng)該進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來確定。 一個(gè)項(xiàng)目的不同組成部分，甚至一個(gè)建筑物的不同部位可能有不同的分類。 第一

5、類 防雷建筑物 1. 制造（使用、貯存）炸藥（火藥、起爆 藥、火工品等）大量爆炸物的建筑物，因 電火花而引起爆炸，會(huì)造成巨大破壞和人 身傷亡 2. 具有0區(qū)或20區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物。 3. 具有1（或21）區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物, 因電火花引起爆炸，會(huì)造成巨大破壞和人 身傷亡第二類 防雷建筑物 1 國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物 2 國(guó)家級(jí)會(huì)堂、辦公、展覽建筑物、大型火車站、國(guó)賓館、國(guó)家檔案館、大城市重要給水水泵房 3 國(guó)家級(jí)計(jì)算中心、國(guó)際通訊樞紐等 4 特級(jí)和甲級(jí)體育館 5 制造（使用、貯存）爆炸物質(zhì)的建筑物，且電火花不易引起爆炸 6 具有1區(qū)（或21區(qū)）爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，且電 花不易引起

6、爆炸 7 具有2區(qū)或11（22）區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物 8 工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼質(zhì)封閉所罐 9 預(yù)計(jì)N0.05次/a的部（?。┺k公建筑及重要或人員密集的公共建筑物 10 預(yù)計(jì)N 0.25次/a的住宅、辦公樓等民建第三類防雷建筑物 1 省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物、省級(jí)檔案館。 2 預(yù)計(jì)N0.012（0.01）次/a，0.06（0.05）次/a的部?。┺k公建筑及重要或人員密集的公共建筑物。 3 預(yù)計(jì)N0.06 （0.05）次/a， 0.3 （0.25）次/a的住宅、辦公樓等民建。 4 預(yù)計(jì)N0.06 （0.05）次/a的一般性工業(yè)建筑物。 5 綜合評(píng)估后確定需防雷的21區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災(zāi)

7、危險(xiǎn)環(huán)境。 6 Td15d/a地區(qū)，15m的煙囪、水塔等孤立建筑物。 Td 15d/a地區(qū)， 20m的煙囪、水塔等孤立建筑物。爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境 0區(qū)：正常情況下，能形成爆炸性混合物（氣體或蒸氣爆炸性）的爆炸危險(xiǎn) 場(chǎng)所。 1區(qū)：在正常情況下,可能形成爆炸性混合物的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所 2區(qū)：在正常情況下，不可能形成爆炸性混合物的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所 20區(qū)：在正常情況下，能形成粉塵或纖維爆炸性混合物的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所 21區(qū)：在正常情況下，可能形成粉塵和纖維爆炸性混合物的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所 22區(qū)：在生產(chǎn)過程中，粉塵或纖維可燃物不可能爆炸但能引起火災(zāi)危險(xiǎn) 的場(chǎng)所2、避雷針的設(shè)計(jì) 原理：避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)均為金屬體，安

8、裝在比被保護(hù)物體高的位置上，從工作原理來看，兩者具有相同的保護(hù)功能，即吸引雷電。 避雷針宜采用園鋼或焊接鋼管制成，其直徑應(yīng)大于下列數(shù)值。接閃線（避雷帶）和接閃網(wǎng)（避雷網(wǎng)）及金屬屋面作接閃器對(duì)材料的要求 接閃線（避雷帶）和接閃網(wǎng)（避雷網(wǎng)）宜采用園鋼或扁鋼，優(yōu)先采用園鋼。圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm,扁鋼截面積不應(yīng)小于48平方毫米，其厚度不應(yīng)小于4毫米。 金屬屋面作接閃器，應(yīng)符合下列要求。 金屬板之間采用搭接時(shí)，其搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm，同時(shí)應(yīng)連成電氣通路。 金屬板下面無易燃物品時(shí)，其厚度不應(yīng)小于0.5mm; 金屬板下面有易燃物品時(shí)，其厚度，鐵板不應(yīng)小于4mm，銅板不應(yīng)小于5mm，鋁板不應(yīng)小于7mm

9、避雷網(wǎng)a b c接閃器布置避雷網(wǎng) 現(xiàn)代建筑物，一般使用籠式避雷網(wǎng)，通常是利用建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋來構(gòu)成的，即將建筑物屋面內(nèi)原有的鋼筋網(wǎng)格作接閃器使用，如右下圖所示。將梁、柱、樓板中的橫向和縱向鋼筋按防雷設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行電氣上的相互連接，這樣就將整個(gè)建筑物構(gòu)件中的所有鋼筋連接成一個(gè)統(tǒng)一的導(dǎo)電系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)大的立體法拉第籠。其中的縱向鋼筋兼作引下線試用，建筑物基礎(chǔ)中的接地鋼筋兼作接地體使用。 3、關(guān)于引下線 用于將雷電流從接閃器傳導(dǎo)至接地裝置的導(dǎo)體。 引下線間的距離：一類，12米；二類，18米；三類，25米。 引下線材料要求是8毫米直徑的圓鋼。煙囪的引下線應(yīng)12毫米。 引下線敷設(shè)的注意事項(xiàng)

10、：1、應(yīng)以最短的路徑接地。2、不應(yīng)有急彎。(1)、引下線的安裝 建筑物外的引下線敷設(shè)在人員可停留或經(jīng)過的區(qū)域時(shí)，應(yīng)采用下列一種或多種方法防止接觸電壓和旁側(cè)閃絡(luò)電壓對(duì)人員造成傷害： 1） 外露引下線在高2.7m以下部分穿不小于3mm厚的交聯(lián)聚乙烯管，該管應(yīng)能耐受100kV沖擊電壓（1.2/50s波形）。 2） 應(yīng)設(shè)立阻止人員進(jìn)入的護(hù)攔或警示牌。護(hù)攔與引下線水平距離不應(yīng)小于3 m。(2)、引下線的安裝 引下線上應(yīng)無附著的其他電氣線路，在通信塔或其他高聳金屬構(gòu)架起接閃作用的金屬物上敷設(shè)電氣線路時(shí)，線路應(yīng)采用直埋于土壤中的鎧裝電纜或穿金屬管敷設(shè)的導(dǎo)線。電纜的金屬護(hù)層或金屬管應(yīng)兩端接地，埋入土壤中的長(zhǎng)度

11、不應(yīng)小于10m。（3）、引下線安裝 引下線安裝與易燃材料的墻壁或墻體保溫層間距應(yīng)大于0.1m。 GB/T21714.3中5.3.4條規(guī)定對(duì)易燃材料的墻面，應(yīng)保證引下線與墻的距離大于0.1m。如不能實(shí)現(xiàn)，引下線截面不應(yīng)小于100mm2。（4）、引下線安裝 一般項(xiàng)目應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 引下線固定支架應(yīng)固定可靠，每個(gè)固定支架應(yīng)能承受49N(5Kgf)的垂直拉力。固定支架的高度不宜小于150mm，固定支架應(yīng)均勻，引下線的間距應(yīng)1.5-3.0米。（5）、引下線安裝 引下線可利用建筑物的鋼梁、鋼柱、消防梯等金屬構(gòu)件作為自然引下線，金屬構(gòu)件之間應(yīng)電氣貫通。當(dāng)利用混凝土內(nèi)鋼筋、鋼柱作為自然引下線并采用基礎(chǔ)鋼

12、筋接地體時(shí)，不宜設(shè)置斷接卡，但應(yīng)在室外墻體上留出供測(cè)量用的測(cè)接地電阻孔洞及與引下線相連的測(cè)試點(diǎn)接頭。暗敷的自然引下線（柱內(nèi)鋼筋）的施工應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50204中的規(guī)定。對(duì)混凝土柱內(nèi)鋼筋的連接，應(yīng)按工程設(shè)計(jì)文件要求采用土建施工的綁扎法、螺絲扣連接等機(jī)械連接或?qū)浮⒋詈傅群附舆B接。（6）、引下線安裝 引下線安裝中應(yīng)避免形成環(huán)路。避免形成銳角或直角。4、關(guān)于接地 接地裝置：接地體和接地線的總合，用于傳導(dǎo)雷電流并將其流散入大地。 接地體是埋入土壤中或混凝土基礎(chǔ)中作散流用的導(dǎo)體。接地體分為垂直接地體和水平接地體。 接地體所用材料要求，一般圓鋼扁鋼均可，一般應(yīng)優(yōu)先采用扁鋼

13、。（1）、人工接地的要求 接地分為人工接地和自然接地兩類。 人工鋼質(zhì)垂直接地體的長(zhǎng)度宜為2.5米，其間距以及水平接地體位5米，當(dāng)受地方限制時(shí)可適當(dāng)減小。 接地體在土壤中埋設(shè)深度應(yīng)大于0.5米，宜敷設(shè)在當(dāng)?shù)貎鐾翆右韵隆?接地體應(yīng)遠(yuǎn)離由于燒窯、煙道等高溫影響使土壤電阻率升高的地方。（2）、接地形式 接地分為兩種類型：A型接地和B型接地。 A型接地 B型接地A型A型1.不少于2個(gè)接地極2.在土壤電阻率很低，接地電阻很容易低 于10時(shí)，無 其他要求3.土壤電阻率較高，接地電阻不易達(dá)到 10以下時(shí)，對(duì)各類防雷建筑物的接地體有 一長(zhǎng)度要求。A型接地 1.不少于2個(gè)接地極 2.在土壤電阻率很低，接地電阻很容

14、易低 于10時(shí)，無 其他要求 3.土壤電阻率較高，接地電阻不易達(dá)到 10以下時(shí)，對(duì)各類防雷建筑物的接地體有一長(zhǎng)度要求。B型 第一類防雷建筑物：總長(zhǎng)度80%與土壤接觸環(huán)型地網(wǎng)的等效半徑re = A/ re l 第二類防雷建筑物： 800m時(shí)，A/5m 為800m至3000m時(shí)， A/（ -550）/50 3. 第三類防雷建筑物： 3000m時(shí) A/5m或A79m2（3）、共用接地 現(xiàn)代防雷一般采用共用接地。 共用接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)越來越為人們所認(rèn)識(shí)，它的最顯著的作用在于易實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)的等電位，防止地電位反擊。 尤其在城市環(huán)境里若設(shè)多個(gè)分設(shè)接地不容易做到真正彼此獨(dú)立。（在一座建筑物處要分別做幾

15、個(gè)互相沒有電氣聯(lián)系的地網(wǎng)是很困難的。因?yàn)橐蟾鞯鼐W(wǎng)之間最小要有數(shù)米乃至數(shù)十米的距離，同時(shí)又要與各種地下金屬管道、電纜金屬屏蔽層、各大金屬構(gòu)件都要有足夠距離就不易做到。）（4）、接地注意事項(xiàng) 請(qǐng)將框架結(jié)構(gòu)中的鋼筋龍骨看做接地主干線加以利用！ 不要從地下拉一根長(zhǎng)銅纜或扁鋼到高層機(jī)房?。ㄈ魹榈入娢贿B接方便而拉，該線纜請(qǐng)與每層結(jié)構(gòu)鋼筋等電位連接） 現(xiàn)代建筑基礎(chǔ)是最好的接地。4、等電位連接 等電位也是最基本最重要的防雷技術(shù)措施之一，在接地系統(tǒng)的接地電阻不易做得較小時(shí)尤為重要。它的主要作用是將分開的諸金屬物體直接用連接導(dǎo)體或經(jīng)電涌保護(hù)器連接到防雷裝置上以減小雷電流引起的電位差。（1）、等電位連接 建筑物頂

16、部和外墻上的接閃器必須與建筑物欄桿、旗桿、吊車梁、管道、設(shè)備、太陽(yáng)能熱水器、門窗、幕墻支架等外露的金屬物進(jìn)行電氣連接。（2）、等電位連接 在建筑物入戶處應(yīng)做總等電位連接帶。進(jìn)入建筑物的外來金屬導(dǎo)體應(yīng)在入戶做等電位連接。當(dāng)外來導(dǎo)電物、電氣和電子系統(tǒng)線路在不同地點(diǎn)進(jìn)入建筑物時(shí)，宜設(shè)若干等電位連接帶，并應(yīng)就近連到環(huán)形接地體或建筑物基礎(chǔ)接地體的鋼筋上。等電位接地施工方案圖通過SPD進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)等電位連接網(wǎng)絡(luò) 電氣安全的等電位連接網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)從直流至高頻的功能等電位連接網(wǎng)絡(luò)有區(qū)分，但這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)又要互相連接在一起。計(jì)算機(jī)房等電位網(wǎng)做法當(dāng)采用當(dāng)采用S型型或或M型型等電等電位連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，信息系位連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)

17、，信息系統(tǒng)的所有金屬組件，除統(tǒng)的所有金屬組件，除等電位連接點(diǎn)等電位連接點(diǎn)ERP(即接即接地基準(zhǔn)點(diǎn)地基準(zhǔn)點(diǎn))外，應(yīng)與共用外，應(yīng)與共用接地系統(tǒng)各組件有大于接地系統(tǒng)各組件有大于10 kV、1250s的的絕緣，如鋪以橡膠墊絕緣，如鋪以橡膠墊。S型型適用于模擬電路頻適用于模擬電路頻率率300KHZ以下的以下的(小型小型機(jī)房）。機(jī)房）。M型適用于當(dāng)數(shù)字電路型適用于當(dāng)數(shù)字電路的頻率達(dá)的頻率達(dá)MHz級(jí)時(shí)應(yīng)采級(jí)時(shí)應(yīng)采用用M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)型等電位連接網(wǎng)絡(luò)（大型）。（大型）。機(jī)柜接地方法 高頻等電位跨接線高頻等電位跨接線，其，其長(zhǎng)度宜短于長(zhǎng)度宜短于500mm。由于高頻集膚效應(yīng)，應(yīng)由于高頻集膚效應(yīng)，應(yīng)采用薄而寬的金

18、屬帶，采用薄而寬的金屬帶，銅或鋼材都可以。但與銅或鋼材都可以。但與其它鋼質(zhì)物連接時(shí)采用其它鋼質(zhì)物連接時(shí)采用鋼帶的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生鋼帶的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生直流電池的腐蝕效應(yīng)。直流電池的腐蝕效應(yīng)。兩端的連接應(yīng)有良好的兩端的連接應(yīng)有良好的電氣接觸，最好是焊接：電氣接觸，最好是焊接：若采用機(jī)械連接，每端若采用機(jī)械連接，每端應(yīng)用兩根螺桿或螺絲固應(yīng)用兩根螺桿或螺絲固定；定； 每臺(tái)外殼應(yīng)有兩根不每臺(tái)外殼應(yīng)有兩根不同長(zhǎng)度的同長(zhǎng)度的等電位跨接線等電位跨接線，長(zhǎng)度各為不同于干擾波長(zhǎng)度各為不同于干擾波(人們感興趣的人們感興趣的)波長(zhǎng)波長(zhǎng)14的倍數(shù)，并設(shè)在外的倍數(shù)，并設(shè)在外殼的對(duì)角處。殼的對(duì)角處。4、電涌保護(hù)器的安裝 基本

19、規(guī)定：各類防雷建筑物應(yīng)設(shè)防直接雷的外部防雷裝置，并應(yīng)采取防閃電電涌侵入的措施。(1)、SPD參數(shù)的選擇和使用 波形(10/350、8/20） 通流量(60KA,40KA,20A) 保護(hù)方式(TN、TT,共模保護(hù)) UP(2.5kv) 級(jí)聯(lián)配合浪涌的安裝位置防雷裝置（接閃器，引下線，接地裝置，過電壓保護(hù)器及其它連接導(dǎo)體的總和。）5、雷災(zāi)實(shí)例分析1989年8月12日9時(shí)55分因雷擊5號(hào)油罐發(fā)生爆炸 這次首先爆炸起火的5號(hào)罐是鋼筋混凝土罐，罐體壁有許多鋼盤，其中有不少組成了閉合回路，但沒有互相連結(jié)后接地。因此在發(fā)生雷擊時(shí)，這些閉合回路中，產(chǎn)生了很強(qiáng)的感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流。在鋼筋連接點(diǎn)，由于接觸電阻過大，產(chǎn)生了高溫成電火花，將油蒸氣引爆。 重慶開縣2007年5月23日下午4時(shí)發(fā)生雷擊的小學(xué) 上圖