電氣安全-第7章

一、靜電產(chǎn)生的原理 靜電是由兩種不同的物體（物質(zhì)）互相摩擦，或物體與物體緊密接觸后又分離而產(chǎn)生的。此外，由于物體受熱、受壓、撕裂、剝離、拉伸、撞擊、電解，以及物體受到其他帶電體的感應(yīng)等，也可能產(chǎn)生靜電。不管物體的種類和性質(zhì)如何，均能產(chǎn)生靜電。

1.靜電產(chǎn)生的內(nèi)因 （1）物質(zhì)的逸出功不同物質(zhì)是由分子組成的。分子是由原子組成的。而原子是由原子核和其外圍的若干電子組成的。兩種物質(zhì)緊密接觸時(shí)，一種物體將失去電子帶正電，而另一種物體得到電子帶負(fù)電。如圖7-1所示，兩種物體接觸距離小于25×10－8cm時(shí)，在接觸界面上會(huì)產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，接觸面上形成雙電荷層，并產(chǎn)生接觸電位差，這是由于各種物質(zhì)逸出功不同的緣故。當(dāng)這兩種物體分離時(shí)，其中部分電荷回流，但仍然殘留有符號(hào)相反的電荷，即產(chǎn)生靜電。當(dāng)兩物體相互摩擦?xí)r，增加了兩種物質(zhì)達(dá)到25×10－8cm以下距離的接觸面積，并且不斷地接觸和分離，產(chǎn)生較多的靜電。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 逸出功是把電子從物質(zhì)內(nèi)部移到外部所要求外部作的功。兩物體相接觸時(shí)，逸出功較小的一方失去電子帶正電，而另一方就獲得電子帶負(fù)電。因此，人們把各種物質(zhì)按得失電子的難易，亦即按照起電性質(zhì)的不同，把帶正電的排在前面，把帶負(fù)電的排在后面，依次排列，構(gòu)成靜電序列。兩物體在靜電序列中的排位越近，其相互摩擦或接觸、分離后產(chǎn)生靜電量越小，反之則越大。下面是兩個(gè)典型的靜電序列： ①（＋）玻璃—頭發(fā)—尼龍—羊毛—綢—人造絲—棉紗—紙—麻—鋼鐵—聚苯乙烯—硬橡膠—醋酸纖維素—合成橡膠—聚酯纖維—丙綸聚乙烯—聚氯乙烯—聚四氟乙烯（－）； ②（＋）木棉—玻璃—云母—羊毛—毛皮—鉛—鎘—鋅—鋁—鉻—鐵—銅—鎳—銀—金—鉑（－）。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-1雙電荷層和接觸電位

此外，當(dāng)物質(zhì)含有雜質(zhì)時(shí)，有增加靜電產(chǎn)生量的傾向。 （2）物質(zhì)的電阻率不同由高電阻率物質(zhì)制成的物體，其導(dǎo)電性能差，帶電層中的電子移動(dòng)比較困難，構(gòu)成了靜電荷積聚的條件。例如，兩物體緊密接觸時(shí)，接觸界面上形成了雙電層，如物質(zhì)均為導(dǎo)體，縱然分離的速度很快，先分離部分的電子總能很容易地通過最后分離的接觸點(diǎn)泄漏返回原處，兩物體分開后仍然各自表現(xiàn)為電中性。但若此兩物體或其中之一由絕緣物質(zhì)構(gòu)成，物體分離后就有一部分電子回不到原來的物體上去，因而兩物體均出現(xiàn)帶電性。又例如，絕緣物體上吸附了帶電灰塵，電荷難以通過絕緣物泄漏掉，使物體對(duì)外顯示了電性。 第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 在電工領(lǐng)域，導(dǎo)體指體積電阻率10－7Ω·ｍ以下的物體，絕緣體指體積電阻率107Ω·ｍ以上的物體。在靜電領(lǐng)域，根據(jù)靜電積累和泄漏的特點(diǎn)，將材料分為靜電導(dǎo)體、靜電亞導(dǎo)體和靜電非導(dǎo)體。靜電導(dǎo)體指體積電阻率106Ω·ｍ以下或表面電阻率107Ω·cｍ以下的物體，即使上面載有電荷，也可瞬間消失，不容易積聚，不致引起靜電危害；靜電亞導(dǎo)體指體積電阻率106～1010Ω·ｍ或表面電阻率107～1011Ω·cｍ的物體，通常帶電量是不大的，產(chǎn)生的靜電積聚也不嚴(yán)重；靜電非導(dǎo)體指體積電阻率1010Ω·ｍ以上或表面電阻率1011Ω·Cｍ以上的物體，它們?nèi)菀追e聚靜電電荷，消散較慢，是防靜電工作的重點(diǎn)對(duì)象。油品的導(dǎo)電率一般都較低，即電阻率偏大，大多數(shù)都高于1010Ω·ｍ，如汽油、苯等電阻率在1011～1015Ω·ｍ之間，它們是容易起靜電的。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 必須指出，水是靜電的良導(dǎo)體，但當(dāng)少量水夾在絕緣油品中，因?yàn)樗闻c油品相對(duì)流動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生靜電，反而會(huì)使油品靜電量增加。金屬是良導(dǎo)體，但當(dāng)它與大地絕緣時(shí)，就和絕緣體一樣，也會(huì)帶有靜電。 鑒別固體表面導(dǎo)電性，可用表面電阻率來考核。表面電阻率在109Ω·Cｍ以下的物體表面，當(dāng)有良好靜電接地時(shí)，靜電荷就積累不起來。 （3）介電常數(shù)不同介電常數(shù)也稱電容率，是決定電容的一個(gè)因素。在具體配置條件下，物體的電容與電阻結(jié)合起來，決定了靜電的消散規(guī)律。如果液體相對(duì)介電常數(shù)大于20，并以連續(xù)性存在及接地，一般說來，不管是輸送還是儲(chǔ)運(yùn)，都不大可能積累靜電。

2.靜電產(chǎn)生的外因 （1）緊密的接觸和迅速的分離任何物體的表面都是不平滑的，相互接觸只能做到多點(diǎn)接觸，當(dāng)接觸距離小于25×10－8cm時(shí)，電子就有轉(zhuǎn)移，即形成了雙電層。如果分離的速度足夠迅速，物體即可帶電。 摩擦就是緊密接觸和迅速分離反復(fù)進(jìn)行的一種形式，從而促使了靜電的產(chǎn)生。 緊密接觸、迅速分離的形式還有如撕裂、剝離、拉伸、加捻、撞擊、擠壓、過濾及粉碎等。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* （2）附著帶電某種極性的離子或帶電粉塵附著在與地絕緣的固體上，能使該物體帶上靜電或改變其帶電狀況。物體獲得電荷的多少取決于物體對(duì)地電容及周圍條件，如空氣濕度、物體形狀等。人在有帶電微粒的場(chǎng)合活動(dòng)后，由于帶電微粒吸附于人體，因而人也會(huì)帶電。 （3）感應(yīng)起電在工業(yè)生產(chǎn)中，帶靜電的物體能使附近不相連的導(dǎo)體，如金屬管道、零件表面的不同部位出現(xiàn)帶有電荷的現(xiàn)象，這就是靜電感應(yīng)起電。靜電感應(yīng)是導(dǎo)體在靜電場(chǎng)中特有的現(xiàn)象。就是導(dǎo)體在電場(chǎng)中，在靜電場(chǎng)的作用下，其表面不同部位感應(yīng)出不同電荷或?qū)w上原有電荷重新分布的現(xiàn)象。由于靜電感應(yīng)，不帶電的導(dǎo)體可以變成帶電的導(dǎo)體，即不帶電的導(dǎo)體可以感應(yīng)起電。 圖7-2所示為靜電感應(yīng)、感應(yīng)起電和放電的全過程。圖中（A）表示中性導(dǎo)體；（B）表示靜電感應(yīng)，即表示該中性導(dǎo)體在外界電場(chǎng)作用下，其上電荷宏觀移動(dòng)而成為帶電體，帶有正電位，出現(xiàn)正的對(duì)地電壓；（C）表示該導(dǎo)體與接地體之間發(fā)生火花放電；（ｄ）表示該導(dǎo)體接地，其上正電荷泄入大地后，電荷宏觀移動(dòng)停止，該導(dǎo)體又變?yōu)榕c大地等電位；（ｅ）表示拆去接地線后，該導(dǎo)體帶電情況保持不變，仍與大地等電位；（ｆ）表示撤去外電場(chǎng)后，該導(dǎo)體成為帶負(fù)電荷的孤立帶電體，帶有負(fù)電位，出現(xiàn)負(fù)的對(duì)地電壓，這就是感應(yīng)起電；（g）表示經(jīng)感應(yīng)起電的導(dǎo)體再次與接地體之間發(fā)生火花放電，其上電荷通過火花放電被中和掉，而恢復(fù)為中性導(dǎo)體。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-2靜電感應(yīng)、靜電起電和放電 應(yīng)當(dāng)指出，圖7-2（B）中導(dǎo)體兩端雖然帶有極性相反的電荷，但導(dǎo)體仍然是一個(gè)等位體。這時(shí)導(dǎo)體處在靜電平衡狀態(tài)，其兩端極性相反的電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的附加電場(chǎng)正好抵消外電場(chǎng)，以保持導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零。至于導(dǎo)體外部，由于導(dǎo)體的存在，電場(chǎng)的分布會(huì)受到一定影響。 實(shí)際中，由于靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電，可能在導(dǎo)體（包括人體）上產(chǎn)生很高的電壓，導(dǎo)致危險(xiǎn)的火花放電。這是一個(gè)容易被人們忽視的危險(xiǎn)因素。靜電感應(yīng)的原理可用于靜電測(cè)量和消除有害靜電。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* （4）電解起電將金屬浸入電解溶液中，或在金屬表面形成液體薄膜，由于界面上的氧化還原反應(yīng)，金屬離子將向溶液擴(kuò)散，即在界面形成電流。隨著這一過程的進(jìn)行，界面上出現(xiàn)雙電層，形成電位差。在一定條件下，這個(gè)電位差足以阻止金屬離子繼續(xù)溶解，達(dá)到平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)遭到破壞時(shí)，金屬離子再度擴(kuò)散，又形成電流。 因此，固定的金屬與流動(dòng)的液體（電解液）之間將會(huì)產(chǎn)生電流。最常見的就是液體在管道內(nèi)流動(dòng)而帶電的現(xiàn)象。 在電解起電中，強(qiáng)酸性材料容易帶負(fù)電，強(qiáng)堿性材料容易帶正電。 （5）壓電效應(yīng)起電某些固體材料在機(jī)械力的作用下會(huì)產(chǎn)生電荷。壓電效

應(yīng)起電的特點(diǎn)是在試件同一表面上，同時(shí)存在分布不均勻的正負(fù)電荷。 壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷密度較小，但在局部面積上，同時(shí)存在分布不均勻的正負(fù)電荷，仍有可能具有引起爆炸的能量。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* （6）極化起電絕緣體在靜電場(chǎng)內(nèi)，其內(nèi)部和外表面能帶電荷，是極化作用的結(jié)果。在絕緣的容器內(nèi)盛裝帶電物體，容器外壁具有電性，就是此原因。 按分子結(jié)構(gòu)不同，極化分為兩類：一是非極性分子極化。在外電場(chǎng)作用下，構(gòu)成分子的正、負(fù)電荷發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，排列有序，在表面上分別出現(xiàn)束縛電荷。外電場(chǎng)愈強(qiáng)，束縛電荷也愈多；二是極性分子的極化。這些極性分子由于熱運(yùn)動(dòng)，電矩方向排列混亂，總體上不顯電性。在外電場(chǎng)作用下，電矩有沿外電場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)的傾向，但并非全部作有序排列。外電場(chǎng)愈強(qiáng)，分子排列愈整齊。 （7）噴出帶電粉體、液體和氣體從截面很小的開口處噴出時(shí)，這些流動(dòng)物體與噴口激烈摩擦，同時(shí)流體本身分子之間又互相碰撞，會(huì)產(chǎn)生大量的靜電。 （8）飛沫帶電噴在空間的液體，由于擴(kuò)展飛散和分離，出現(xiàn)了許多小滴組成的新的液面，產(chǎn)生靜電。 另外還有流淌、沉浮、凍結(jié)等多種產(chǎn)生靜電的方式。需要指出的是，產(chǎn)生靜電的方式不是孤立單一的，如摩擦中起電的方式就包括了接觸帶電、熱電效應(yīng)起電、壓電效應(yīng)起電等幾種形式。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 二、靜電放電引燃的條件 帶電體上的靜電荷總是要釋放掉的，電荷的釋放有自然逸散和各種形式的放電兩個(gè)途徑。靜電放電是電能轉(zhuǎn)換成熱能的過程，能將可燃物引燃，成為引起燃燒或爆炸的火源之一。 靜電放電以靜電積聚為前提，而被積聚的靜電只有同時(shí)具備以下條件時(shí)才能構(gòu)成放電危害，即： ①積聚起來的電荷能形成具有足以引起火花放電的靜電電壓； ②有適宜的放電間隙； ③放電達(dá)到能夠點(diǎn)燃可燃性氣體的最小能量； ④放電必須在爆炸性混合物的爆炸濃度范圍內(nèi)發(fā)生。 由于石油產(chǎn)品具有較高的電阻率，故產(chǎn)生靜電電荷積聚和靜電放電的概率很高，至于能否引燃可燃性油蒸汽，主要取決于放電能量是否大于油蒸汽的最小引燃能量和油蒸汽的濃度是否在爆炸范圍之內(nèi)。一般認(rèn)為，對(duì)存在油蒸汽的場(chǎng)所，當(dāng)具有金屬突出物時(shí)，油面電位不超過8～10KV是安全的，接近20KV時(shí)危險(xiǎn)程度很高。因此，輕質(zhì)油品裝油過程中的安全油面電位規(guī)定為12KV。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 三、生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生靜電的工藝方式

在化工生產(chǎn)中，根據(jù)工藝過程的特點(diǎn)，有的工序和工作較容易產(chǎn)生靜電，見表7-1。表7-1容易產(chǎn)生靜電的工序和工作介質(zhì)狀態(tài)第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 7.2靜電的特點(diǎn)和危害

一、靜電的特點(diǎn)

1.靜電的電量少而電壓高 生產(chǎn)工藝過程中局部范圍內(nèi)產(chǎn)生的靜電的電量一般都只是微庫侖級(jí)的，即電量很小，但是，這樣小的靜電量，在一定的條件下會(huì)形成很高的靜電電壓。高靜電電壓容易產(chǎn)生火花，可能引起火災(zāi)或爆炸事故。 平板電容器是由兩塊極板中間隔以絕緣材料組成的。電容器充電時(shí)，一個(gè)極板帶正電荷，另一極板帶負(fù)電荷。而兩種材料緊密接觸和分離后，也是一邊帶正電荷，另一邊帶負(fù)電荷，與電容器具有類似的性質(zhì)。依據(jù)電學(xué)知識(shí)，電容器的電容C、電容器極板上的電量Ｑ、電容器極板之間的電壓Ｕ之間保持以下關(guān)系C＝Ｑ／Ｕ 式中C———電容，Ｆ； Ｑ———電量，C；Ｕ———電壓，V。 如果緊密接觸的兩種材料分離前后，其上電荷沒有消散，即電量Ｑ保持不變，則電容C和電壓Ｕ保持反比關(guān)系。隨著兩種材料空間位置發(fā)生變化，電容C也發(fā)生變化，電壓Ｕ發(fā)生相應(yīng)的變化。電容越大，電壓越低；電容越小，電壓越高。在產(chǎn)生靜電的實(shí)際場(chǎng)所，電容的變化往往是很大的，這就有可能出現(xiàn)極高的電壓。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 以兩種平面接觸的材料為例。這兩種材料構(gòu)成平板電容器的兩個(gè)極板，其間電容為C＝εＳ／ｄ 式中ε———平板間介質(zhì)的介電常數(shù)，Ｆ／ｍ； Ｓ———平板面積，ｍ2；ｄ———平板間距離，ｍ。 兩種材料緊密接觸時(shí)，其間距離ｄ1極小，只有25×10－8cm；假定分離以后，其間距離增大至ｄ2＝1cm，則前后電容之比 即電容減小為原來的400萬倍，而電壓則增高為原來的400萬倍。如果這兩種材料的接觸電位差為0.01V，分離1cm后兩者之間的電位差驟升至40KV。當(dāng)然，兩種材料分離時(shí)，其上正、負(fù)電荷多少有些回流而中和，電壓比上面計(jì)算的要小一些。但是，其間電壓仍可能有幾千伏，還是相當(dāng)高的。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 不僅平面接觸產(chǎn)生靜電有這種情況，而且通過其他方式產(chǎn)生靜電也都有類似情況。例如，傳動(dòng)皮帶離開轉(zhuǎn)動(dòng)輪時(shí)，電壓并不高，但轉(zhuǎn)到中間位置時(shí)，由于對(duì)地距離增大，電容減小，靜電電壓增高很多；液體或粉體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)電壓也不很高，但當(dāng)注入儲(chǔ)罐、料倉或容器時(shí)，也由于對(duì)地距離驟然增大，電容減小，靜電電壓卻升高很多。橡膠行業(yè)的靜電可高達(dá)數(shù)萬伏，如不采取有效措施，很容易引起火災(zāi)。 當(dāng)人體與大地絕緣時(shí)，由于衣服之間，衣服與人體之間，衣服與其他裝備或器具、鞋與地面之間的接觸-分離，人體可帶上靜電。在不同條件下，人體靜電可能高達(dá)數(shù)千至1萬多伏。此外，人體由靜電感應(yīng)也可能帶上靜電。 粉體靜電也可能達(dá)到數(shù)千至1萬多伏。飛機(jī)飛行時(shí)，靜電電壓可能高達(dá)數(shù)萬至數(shù)十萬伏。油料注入罐內(nèi)時(shí)，罐內(nèi)油的電位可高達(dá)數(shù)千至數(shù)萬伏。蒸汽和氣體的靜電比固體、粉體或液體的靜電要弱一些，但也可能達(dá)到萬伏以上。 靜電電壓雖然很高，但因其電量很小，所以能量也很小，靜電能量一般不超過數(shù)焦耳。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 2.靜電放電 靜電放電是靜電消失的主要途徑之一，一般是電位較高，能量較小，處于常溫常壓條件下的氣體擊穿。電極材料可以是導(dǎo)體或絕緣體，電場(chǎng)多數(shù)是不均勻的。如圖7-3所示，靜電放電形式主要有以下三種形式。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-3靜電放電形式

（1）電暈放電電暈放電發(fā)生在帶電體尖端附近或其他曲率半徑很小處附近的局部區(qū)域。在這很小的區(qū)域內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度很高，使氣體分子發(fā)生電離，形成電暈放電。較強(qiáng)的電暈放電伴有嘶嘶聲和淡紫色光。如果電暈放電不繼續(xù)發(fā)展，則沒有引燃危險(xiǎn)。 （2）刷形放電刷形放電是火花放電的一種。其放電通道有很多分支，而不集中在一點(diǎn)。放電時(shí)伴有啪啪的響聲。由于絕緣體束縛電荷的能力很強(qiáng)，其上電荷很難移動(dòng)，于是表面上容易出現(xiàn)刷狀放電通道。刷形放電的火花能量比較分散，但對(duì)引燃能量較低的爆炸性混合物，也有引燃的危險(xiǎn)性。由于絕緣體上的電荷不能通過一次刷形放電全部放盡，同一個(gè)絕緣體上可能發(fā)生多次刷形放電，從而有多次引燃的可能性。 （3）火花放電這里所說的火花放電是指放電通道集中的火花放電，即電極上有明顯放電火集中點(diǎn)的放電。火花放電時(shí)有短促的爆裂聲和明亮的閃光， 除上述幾種放電外，對(duì)于靜電，也可能發(fā)生沿絕緣固體表面進(jìn)行的放電，即沿面放電（閃絡(luò)）；對(duì)于空間電荷，還可能發(fā)生云狀放電。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 和通常氣體放電一樣，靜電放電也受電場(chǎng)均勻程度、電極極性和材料、電壓作用時(shí)間、氣體狀態(tài)等因素的影響。 尖端放電也是靜電放電的一般規(guī)律。平衡時(shí)，導(dǎo)體上的靜電電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，而且電荷分布與導(dǎo)體的幾何形狀有關(guān)。導(dǎo)體表面曲率越大的地方，電荷密度越??；導(dǎo)體表面曲率越小的地方，電荷密度越大。因此，在導(dǎo)體的尖端電荷集中，電荷密度很大，尖端附近電場(chǎng)很強(qiáng)，易發(fā)生放電。因?yàn)檫@種放電發(fā)生在尖端，所以這種放電叫尖端放電。

3.絕緣體上的靜電消散很慢 絕緣體對(duì)其上電荷的束縛力很強(qiáng)，如不經(jīng)放電，則其上靜電電荷消散很慢。靜電的消散有兩個(gè)途徑：二是與空氣中的自由電子或離子互相中和；二是通過絕緣體本身及其相連接的物體向大地泄漏，或與異性電荷中和。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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4.靜電屏蔽 導(dǎo)體在靜電場(chǎng)中達(dá)到平衡時(shí)，其空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零［見圖7-4（a）］。如果空腔導(dǎo)體的空腔內(nèi)有電荷，且其外表面接地［見圖7-4（b）］，則外表面上的感應(yīng)電荷泄入大地，導(dǎo)體外部場(chǎng)強(qiáng)為零，這兩種現(xiàn)象都叫做靜電屏蔽。在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，可利用靜電屏蔽原理防止靜電的危害。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-4靜電屏蔽原理 二、靜電的危害 工藝過程中產(chǎn)生的靜電可能引起爆炸和火災(zāi)，也可能給人以電擊，還可能妨礙生產(chǎn)。

1.爆炸和火災(zāi) 爆炸和火災(zāi)是靜電最大的危害。靜電能量雖然不大，但因其電壓很高而容易發(fā)生放電，出現(xiàn)火花放電。如果所在場(chǎng)所有易燃物品，又有由易燃物品形成的爆炸性混合物，包括爆炸性氣體和蒸汽，以及爆炸性粉塵等，即可能由靜電火花引起爆炸或火災(zāi)。 一些輕質(zhì)油料及化學(xué)溶劑，如汽油、煤油、酒精、苯等容易揮發(fā)與空氣形成爆炸性混合物。在這些液體的載運(yùn)、攪拌、過濾、注入、噴出、流出等工藝過程中，容易由靜電火花引起爆炸和火災(zāi)。與輕質(zhì)油料相比，重油和渣油的危險(xiǎn)性較小，但其靜電的危險(xiǎn)仍然是存在的，而且也有爆炸和火災(zāi)的事例。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液體作業(yè)中靜電爆炸和火災(zāi)約占全部靜電爆炸和火災(zāi)總數(shù)的一半。 金屬粉末、藥品粉末、合成樹脂和天然樹脂粉末、燃料粉末、農(nóng)作物粉末等都能與空氣形成爆炸性混合物。在這些粉末的磨制、干燥、篩分、收集、輸送、倒裝及其他有摩擦、撞擊、噴射、振動(dòng)的工藝過程中，都比較容易由靜電火花引起爆炸或火災(zāi)。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 橡膠、塑料、造紙等行業(yè)經(jīng)常用到一些化學(xué)溶劑，也能形成爆炸性混合物。在其原料攪拌、制品擠壓和分離、摩擦等工藝過程中，容易引起火災(zāi)，甚至引起爆炸。 氫氣、乙炔等氣體極易形成爆炸性混合物。易燃液體的蒸汽或氣體高速噴射時(shí)容易由靜電火花引起爆炸。水蒸汽高速噴射時(shí)也能引起所在場(chǎng)所里的爆炸性混合物爆炸。對(duì)于靜電來說，人體相當(dāng)于導(dǎo)體，電荷能夠經(jīng)人體泄入大地。但當(dāng)人體與地面絕緣（如人穿膠底鞋）時(shí)，則人體成為孤立導(dǎo)體，與大地之間一般保持有數(shù)百皮法的電容，人體靜電電壓可達(dá)數(shù)千至數(shù)萬伏。當(dāng)人體對(duì)地電容為350ｐＦ時(shí)，由人體靜電導(dǎo)致的放電火花完全可能引燃甲醇、乙醇等與空氣形成的爆炸性混合物。 對(duì)于靜電引起的爆炸和火災(zāi)，就行業(yè)性質(zhì)而言，以煉油、化工、橡膠、造紙、印刷、粉末加工等行業(yè)事故最多。就工藝種類而言，以輸送、裝卸、攪拌、噴射、開卷和卷纏、涂層、研磨等工藝過程事故最多。 對(duì)于靜電引起的爆炸和火災(zāi)，就事故發(fā)生的時(shí)間而言，以氣候干燥的冬季事故較多，而以比較潮濕的夏季事故較少。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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2.靜電電擊對(duì)人體的危害 靜電電擊只發(fā)生在靜電放電的瞬間，通過人體的電流為瞬時(shí)沖擊電流，其危害主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。 ①直接傷害。一般生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電所引起的電擊不會(huì)造成致命危險(xiǎn)。但具有靜電特征的雷電或電容器上的殘留電荷，因其電壓高、容量大，有時(shí)可能危及人的生命。 ②二次傷害。人體遭受電擊時(shí)，由于身體失去平衡，從高空墜落，摔傷或觸碰機(jī)械造成傷害，靜電電擊造成的二次傷害對(duì)人身安全威脅最大。 ③精神緊張。人體受到靜電電擊的刺激就會(huì)造成精神緊張，以至妨礙正常工作，或因誤操作而發(fā)生的各種事故。 當(dāng)人體電容為90ｐＦ時(shí)，不同電壓下靜電電擊的程度可參考表7-2。由表可知，當(dāng)靜電電壓為3KV左右時(shí)，人體即有明顯的電擊感覺。如果帶電體是絕緣體，確定發(fā)生電擊的界限也是很困難的。一般認(rèn)為，電壓10KV、面電荷密度10-5C／m2的帶電絕緣體是可能引起電擊的。對(duì)于帶電情況很不均勻的絕緣體、包含有局部低電阻率區(qū)域的絕緣體，以及近旁有金屬導(dǎo)體的絕緣體，也要特別注意防止電擊的危險(xiǎn)性。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*表7-2靜電電擊時(shí)人體的反應(yīng)

3.靜電妨礙生產(chǎn) 在某些生產(chǎn)過程中，如不消除靜電，將會(huì)妨礙生產(chǎn)或降低產(chǎn)品質(zhì)量。在紡織行業(yè)及有纖維加工的行業(yè)，特別是隨著滌綸、腈綸、錦綸等合成纖維材料的應(yīng)用，靜電問題變得十分突出。例如，在抽絲過程中，每根絲都要從直徑為百分之幾毫米的小孔擠出，產(chǎn)生較多靜電，由于靜電電場(chǎng)力的作用，會(huì)使絲漂動(dòng)、黏合、糾結(jié)等，妨礙工作；在紡紗、織布過程中，由于橡膠輥軸與絲、紗摩擦及其他原因產(chǎn)生的靜電，可能導(dǎo)致亂紗、掛條、纏花、斷頭等，妨礙工作；在織布、印染等過程中，由于靜電電場(chǎng)力的作用，可能吸附灰塵等，降低產(chǎn)品質(zhì)量，甚至影響纏卷，使纏卷不緊。 在粉體加工行業(yè)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電除帶來火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)外，還會(huì)降低生產(chǎn)效率、影響產(chǎn)品質(zhì)量。例如，粉體篩分時(shí)，出于靜電電場(chǎng)力的作用而吸附細(xì)微的粉末，使篩目變小，降低生產(chǎn)效率；在球磨過程中，由于鋼球吸附一層粉末，不但會(huì)降低生產(chǎn)效率，而且這一層粉末脫落下來混進(jìn)產(chǎn)品之中，還會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量；計(jì)量時(shí)，由于計(jì)量器吸附粉體還會(huì)造成測(cè)量誤差：粉體裝袋時(shí)，由于靜電斥力的作用，粉體四散飛揚(yáng)，既損失粉體，又污染環(huán)境等。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 在塑料和橡膠行業(yè)，由于制品與輥軸的摩擦，制品的擠壓和拉伸，會(huì)產(chǎn)生較多靜電。除火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)外，由于靜電不能迅速消散會(huì)吸附大量灰塵，而為了清掃灰塵要花費(fèi)很多時(shí)間；在印花或繪畫的情況下，靜電力使油墨移動(dòng)會(huì)大大降低產(chǎn)品質(zhì)量；塑料薄膜也會(huì)因靜電而纏卷不緊等。 在印刷行業(yè)，由于紙張帶上不少靜電，靜電電壓可超過3000V。因此，紙張運(yùn)動(dòng)受到妨礙，可能導(dǎo)致紙張不能分開，粘在傳動(dòng)帶上，套印不準(zhǔn)，折收不齊；油墨受力移動(dòng)會(huì)降低印刷質(zhì)量等。 在感光膠片行業(yè)，由于膠片與輥軸的高速摩擦，膠片靜電電壓可高達(dá)數(shù)千至數(shù)萬伏。如在暗室中發(fā)生放電，膠片將因感光而報(bào)廢；同時(shí)，膠卷基片如吸附灰塵或纖維會(huì)降低膠片質(zhì)量，還會(huì)造成涂膜不勻等。

第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 在食品行業(yè)，食品粉由于靜電而吸附在工藝設(shè)備的內(nèi)壁上，往往一時(shí)不能清除。而在改制另一種食品時(shí)，這些殘留在設(shè)備內(nèi)壁上的食品粉可能脫落下來，混合進(jìn)去，而降低制品質(zhì)量。當(dāng)然，食品行業(yè)還會(huì)遇到其他粉體行業(yè)遇到的靜電危害。 在電子技術(shù)行業(yè)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電還可能引起計(jì)算機(jī)、繼電器、開關(guān)等設(shè)備中電子元件的誤動(dòng)作；還可能對(duì)無線電通訊設(shè)備、磁帶錄音機(jī)產(chǎn)生干擾，例如，飛機(jī)上靜電放電電流超過5μA時(shí)，即無法進(jìn)行無線電通訊；還可能擊穿集成電路的絕緣等。 此外，在精密制造行業(yè)，由于靜電吸附粉塵會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量。在醫(yī)院、辦公樓等其他場(chǎng)所，靜電也有與上述類似的危害。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 7.3靜電的防護(hù)技術(shù) 消除靜電的危害有兩條主要途徑，其一是創(chuàng)造條件加速工藝過程中所產(chǎn)生的靜電的泄漏和中和，限制靜電的積累，使其不超過安全限度；其二是控制工藝過程，限制靜電的產(chǎn)生。 消除靜電危害的措施大致可以分為以下三類。 第一類是泄漏法。這種方法是采取接地、增濕、加入抗靜電劑、涂導(dǎo)電涂層等措施，以加快消除生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的靜電電荷，防上靜電的積累。 第二類是中和法。這種方法是采用各種靜電中和器（如感應(yīng)靜電消除器、高壓靜電消除器、放射線靜電消除器等），在帶靜電體附近使空氣電離，通過 氣體導(dǎo)電使已經(jīng)產(chǎn)生的靜電得到中和而消除，避免靜電的積累。 第三類是工藝控制法。這類方法是在材料選擇、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面采取的措施，控制靜電的產(chǎn)生，使之不超過危險(xiǎn)程度。 常用的消除靜電危害的措施主要有靜電接地、增濕、加抗靜電添加劑、利用靜電中和器及工藝控制等。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 下面介紹幾種預(yù)防靜電的方法，以及在生產(chǎn)過程中消除靜電的具體措施。

一、防止形成危險(xiǎn)混合物

1.以不可燃物質(zhì)代替可燃物質(zhì) 在許多化工生產(chǎn)工藝過程中使用著有機(jī)溶劑和易燃液體。如果不影響工藝過程的進(jìn)行，最好以不可燃介質(zhì)代替可燃物質(zhì)。這樣做既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠，不僅防止了靜電的引燃，而且杜絕了一切著火的根源。

2.降低爆炸性混合物的濃度 可在爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所采用通風(fēng)裝置或排氣裝置，及時(shí)排散爆炸性混合物。

二、工藝控制 工藝控制是從工藝上采取適當(dāng)?shù)拇胧?，限制和避免靜電的產(chǎn)生和積累。工藝控制的方法應(yīng)用很廣，是消除靜電危害的主要方法之一。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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1.控制摩擦速度或流速 降低流速和摩擦速度等工藝參數(shù)可限制靜電的產(chǎn)生。資料表明對(duì)同一種油品，其流速愈高，管徑愈大，則靜電生成量也愈大。例如，對(duì)罐車裝油試驗(yàn)表明：平均流速為2ｍ/ｓ時(shí)，測(cè)得油面電位為2300V；當(dāng)平均流速為1.7ｍ/ｓ時(shí)，油面電位為580V?？梢娍刂屏魉偈菧p少靜電荷產(chǎn)生的有效措施。如規(guī)定汽車罐車浸沒裝油最大線速不應(yīng)超過7ｍ/ｓ，鐵路罐車用大鶴管裝油，流速不得大于5ｍ/ｓ，目的是為了減少靜電的產(chǎn)生。 為了限制產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電，烴類燃油在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流速與管徑應(yīng)滿足以下關(guān)系。 v2Ｄ≤0.64 式中v——流速，ｍ/ｓ；Ｄ——管徑，ｍ。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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符合上式要求的最大流速與管徑的關(guān)系見表7-3。在某些情況下，流速超過表7-3所列數(shù)值也是可能的。但是，當(dāng)初始裝油或油料帶有水分時(shí)，必須將流速限制在1ｍ/ｓ以下，否則，將會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電。如鐵路槽車和汽車油罐車裝油時(shí)鶴管未浸沒前的初速，油罐進(jìn)油時(shí)進(jìn)油管未淹沒前的初速，內(nèi)浮盤未起浮前的油品流速都必須限制在1ｍ/ｓ以下，然后才能逐漸提高流速。當(dāng)管徑超過25cm、流速超過1ｍ/ｓ時(shí)，為了防止危險(xiǎn)的靜電，引入罐內(nèi)的注油管出口浸入深度不應(yīng)小于50cm，并不應(yīng)小于管徑的2倍。表7-3最大流速與管徑的關(guān)系第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 上規(guī)定是指單一品種純凈產(chǎn)品在管道內(nèi)的正常流動(dòng)速度。當(dāng)處于其他情況時(shí)，應(yīng)按照表7-4中的規(guī)定。表7-4其他情況時(shí)的管內(nèi)流速 流速和液體電阻率也有十分密切的關(guān)系，見表7-5。表7-5液體電阻率與允許流速的關(guān)系第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 粉體在管道中的允許輸送速度取決于粉體的性質(zhì)、載荷量、電阻率及管道內(nèi)壁的光滑程度等。

2.加速靜電電荷的消散 （1）區(qū)分靜電的產(chǎn)生區(qū)和逸散區(qū)在產(chǎn)生靜電的任何工藝過程中，總是包括產(chǎn)生和逸散兩個(gè)區(qū)域。在靜電產(chǎn)生的區(qū)域，分離出相反極性的電荷稱為帶電過程。在靜電逸散區(qū)域，電荷自帶電體上泄漏消散。 正確區(qū)分靜電的產(chǎn)生區(qū)和逸散區(qū)，在兩個(gè)區(qū)域中可以采取不同的防靜電危害措施，增強(qiáng)消除靜電的效果。如在粉體物料的氣流輸送中，空送系統(tǒng)及管道是靜電產(chǎn)生區(qū)，而接受料斗、料倉是靜電逸散區(qū)。在料斗和料倉中，裝設(shè)接地的導(dǎo)電鋼柵，可有效地消除靜電。而在產(chǎn)生區(qū)裝設(shè)上述裝置，反而會(huì)增加靜電和靜電火花的產(chǎn)生。 輸送液體物料時(shí)，在管道末端加緩沖器，靜電主要在管道中產(chǎn)生，而在液體的接受容器逸散。在管道末端加裝一直徑較大的“松弛容器”，以利用流速減慢時(shí)靜電消散顯著的特點(diǎn)，可大大消除液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)積累的靜電。 對(duì)于粉體物料，可以在料斗前裝設(shè)緩沖容器，增加在消散區(qū)的停留時(shí)間，并控制緩沖器的最大直徑，以使靜電得到逸散。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* （2）對(duì)設(shè)備和管道選用適當(dāng)?shù)牟牧先藶榈厥股a(chǎn)物體在不同材料制成的設(shè)備中流動(dòng)，例如，物體與甲材料摩擦帶正電，與乙材料摩擦帶負(fù)電，以使得物體上的靜電相互抵消，從而消除靜電的危險(xiǎn)。以上材料除滿足工藝上的要求外，還應(yīng)有一定的導(dǎo)電性。此時(shí)還可以采用： ①生產(chǎn)設(shè)備上可鑲配與生產(chǎn)物料相同的材料； ②選用材料的混合比例，使物料與設(shè)備摩擦不產(chǎn)生靜電； ③選用對(duì)靜電導(dǎo)電性較好的材料制作設(shè)備和工具，為限制火花放電和感應(yīng)帶電的危險(xiǎn)，設(shè)備和工具的泄漏電阻應(yīng)為107～109Ω。 （3）適當(dāng)安排物料的投入順序在某些攪拌工藝過程中，適當(dāng)安排加料順序，可降低靜電的危險(xiǎn)性。例如，在某液漿攪拌過程中，先加入汽油及其他溶質(zhì)攪拌時(shí)，液漿表面電壓小于400V；而最后加入汽油時(shí)，液漿表面電壓則高達(dá)10KV以上。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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3.消除產(chǎn)生靜電的附加源 產(chǎn)生靜電的附加源如液流的噴濺；容器底部積水受到注入流的攪拌；在液體或粉體內(nèi)夾入空氣或氣泡；粉塵在料斗或料倉內(nèi)沖擊；液體或粉體的混合攪動(dòng)等。只要采取相應(yīng)的措施，就可以減少靜電的產(chǎn)生。 ①為了避免液體在容器內(nèi)噴濺，應(yīng)從底部注油或?qū)⒂凸苎由熘寥萜鞯撞恳好嫦隆? ②為了減輕從油槽車頂部注油時(shí)的沖擊，從而減少注油時(shí)產(chǎn)生的靜電，應(yīng)改變注油管出口處的幾何形狀，這樣做對(duì)降低油槽內(nèi)油面的電位有一定的效果。幾種注油管頭如圖7-5所示。 ③為了降低罐內(nèi)油面電位，過濾器不宜離管出口太近。一般要求從罐內(nèi)到出口有30ｓ緩沖時(shí)間，如滿足不了則需配置緩沖器或采取其他防靜電措施。物料進(jìn)油管與緩沖器之間尺寸按表7-6配置。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-5注油管頭示意第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*表7-6進(jìn)油管與緩沖器配置尺寸 ④消除雜質(zhì)。油罐或管道內(nèi)混有雜質(zhì)時(shí)，有類似粉體起電的作用，靜電發(fā)生量將增大。實(shí)踐證明，，油中含水5％會(huì)使起電效應(yīng)增大10～50倍。 油品采用空氣調(diào)和也是很不安全的。石油產(chǎn)品在生產(chǎn)輸送中要避免水、空氣及其他雜質(zhì)與油品之間，以及不同油品之間相混合。 對(duì)于粉體輸送，防止塵垢、雜物落入料斗，料斗應(yīng)有斜面，以減少?zèng)_擊。應(yīng)除掉粉體內(nèi)的雜質(zhì)，因?yàn)楦鞣N雜質(zhì)的沉降速度不一致，會(huì)形成二次分離，產(chǎn)生帶電塵霧，在懸浮的粒子中易造成火花放電。 ⑤降低爆炸性混合物濃度。該措施可消除或減輕爆炸性混合物的危險(xiǎn)。為此，可以采用通風(fēng)（抽氣）裝置及時(shí)排除爆炸性混合物；也可以在危險(xiǎn)空間充填惰性氣體，如二氧化碳和氮等，隔絕空氣或稀釋爆炸性混合物，以達(dá)到防火、防爆的目的。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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4.利用材質(zhì)的搭配控制產(chǎn)生靜電 一種材料與不同種類的其他材料接觸而后分離時(shí)，其上靜電電荷的數(shù)量和極性是隨其他材料不同而不同的。靜電序列反映的就是這一情況，即用同一物質(zhì)和兩種不同物質(zhì)摩擦?xí)r可能帶有不同數(shù)量和極性的電荷。用鋼鐵和聚氯乙烯摩擦，鋼鐵帶有正電荷；若鋼鐵和腈綸摩擦，鋼鐵就會(huì)帶負(fù)電荷。因此，在紡織等摩擦產(chǎn)生靜電的場(chǎng)合，可以人為地使生產(chǎn)物料與不同材料制成的設(shè)備發(fā)生摩擦，并且與一種材料制成的設(shè)備摩擦?xí)r，物料帶正電，而與另一種材料制成的設(shè)備摩擦?xí)r，物料帶負(fù)電，這樣使得物料上的靜電相互抵消，從而消除靜電的危險(xiǎn)。例如，氧化鋁粉經(jīng)過不銹鋼漏斗時(shí)靜電電壓為－100V，經(jīng)過蟲膠漆漏斗時(shí)靜電電壓為＋500V，如采用適當(dāng)選配兩種材料制成的組合漏斗，則靜電電壓可降低為零。采用這種方法應(yīng)當(dāng)注意所選用材料應(yīng)能適應(yīng)工藝上的要求，而且有一定的導(dǎo)電性，以防設(shè)備本身積累危險(xiǎn)的靜電；還應(yīng)當(dāng)注意是否由于物料變化而改變帶電的極性，由此可能使裝置失去消除靜電的作用。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 基于以上原理，在存在摩擦而且容易產(chǎn)生靜電的場(chǎng)合，生產(chǎn)設(shè)備宜于鑲配與生產(chǎn)物料相同的材料。在某些情況下，還可以考慮采用位于靜電序列中段的金屬材料制成生產(chǎn)設(shè)備，以減輕靜電的危害。例如，采用夾有導(dǎo)電纖維織成的材料制成的袋式過濾器具有較好的抗靜電性能。 選用導(dǎo)電性較好的材料可限制靜電的產(chǎn)生和積累。例如，為了減少皮帶上的靜電，除皮帶輪應(yīng)采用導(dǎo)電材料制作外，皮帶也宜采用導(dǎo)電性較好的材料制作，或者在皮帶上涂以導(dǎo)電性涂料等。但應(yīng)避免在皮帶上涂蠟，如用金屬齒輪傳動(dòng)代替皮帶傳動(dòng)，則可消除產(chǎn)生靜電的根源。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，為了有利于靜電的泄漏，可采用導(dǎo)電性工具；為了減輕火花放電和感應(yīng)帶電的危險(xiǎn)，可采用電阻為107～109Ω左右的工具。在有靜電危險(xiǎn)的場(chǎng)所，工作人員不應(yīng)穿著絲綢、人造纖維或其他高絕緣衣料制作的衣服，以免產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 當(dāng)固體材料的體積電阻率和表面電阻率分別低于107Ω·ｍ和108Ω·ｍ時(shí)，除火、炸藥關(guān)聯(lián)場(chǎng)所外，不會(huì)積累危險(xiǎn)的靜電；在爆炸性不大的場(chǎng)合，體積電阻率低于1010Ω·ｍ，表面電阻低于1011Ω也是可以允許的。當(dāng)液體電阻率低于108Ω·ｍ時(shí)，不會(huì)積累危險(xiǎn)的靜電。 在有靜電危險(xiǎn)的場(chǎng)所，宜采用導(dǎo)電性材料。導(dǎo)電性材料種類很多。其中，有摻入炭黑或金屬粉的橡膠、塑料、涂料；有摻入抗靜電劑的塑料；有摻入導(dǎo)電纖維的布料、紙料等。

三、靜電接地 接地是防靜電最基本、有效的措施。主要用來消除導(dǎo)體上的靜電，防止物體上存儲(chǔ)靜電，同時(shí)也限制了帶電物體的電位上升或由此產(chǎn)生的靜電放電，以及防止靜電感應(yīng)的危險(xiǎn)。 對(duì)于帶靜電的高電阻絕緣體，即使是緊密連接上直接接地的導(dǎo)體，其上靜電也很少變化。而且，在這高電阻的絕緣體附近，引進(jìn)一個(gè)接地的低電位導(dǎo)體，更容易帶來放電的危險(xiǎn)。對(duì)于移動(dòng)和懸浮流動(dòng)的粉塵體和流體類，如采取接地，移動(dòng)受到阻礙反而會(huì)產(chǎn)生大量靜電，因此不應(yīng)接地。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 單純?yōu)榱讼龑?dǎo)體上的靜電，接地電阻1000Ω即可。但如果是絕緣體上帶有靜電，為了防止火花放電，宜在絕緣體與大地之間保持106～109Ω的電阻。 在有火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所，為了避免靜電火花造成事故，應(yīng)采取下列接地措施。 ①凡用來加工、貯存、運(yùn)輸各種易燃液體、氣體和黏體易燃品的設(shè)備、貯存池、貯氣罐以及產(chǎn)品輸送設(shè)備、封閉的運(yùn)輸裝置、排注設(shè)備、混合器、過濾器、干燥器、升華器、吸附器等都必須接地。如果袋形過濾器由紡織品或類似物制成，建議用金屬絲穿縫，并予以接地。 ②廠區(qū)及車間的氧氣、乙炔等管道必須連接成一個(gè)連續(xù)的整體，并予以接地。其他所有可能產(chǎn)生靜電的管道和設(shè)備，如空氣壓縮機(jī)、通風(fēng)裝置和空氣管道，特別是局部排風(fēng)的空氣管道，都必須連接成連續(xù)的整體，并予以接地。如果管道由非導(dǎo)體材料制成，應(yīng)在管外或管內(nèi)繞以金屬絲，并將金屬絲接地。非導(dǎo)電管道上的金屬接頭也必須接地?？赡墚a(chǎn)生靜電的管道兩端和每隔200～300ｍ處均應(yīng)接地。平行管道相距10cm以上時(shí)，每隔20ｍ應(yīng)用連接線互相連接起來；管道之間或管道與其他金屬物件交叉或接近間距小于10cm時(shí)，也應(yīng)互相連接起來。 第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* ③注油漏斗、浮動(dòng)罐頂、工作站臺(tái)、磅秤、金屬檢尺等輔助設(shè)備或工具均應(yīng)接地。 ④汽車油槽車行駛時(shí)，由于汽車輪胎與地面有摩擦，汽車底盤上可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電電壓。為了導(dǎo)走靜電電荷，油槽車應(yīng)帶金屬鏈條，鏈條的一端和油槽車底端相連，另一端與大地接觸；油槽車裝卸油之前，應(yīng)同貯油設(shè)備跨接并接地；其他運(yùn)輸設(shè)備加油時(shí)，也應(yīng)將其不帶電的金屬部分互相連接成一個(gè)整體，并予以接地。裝卸完畢應(yīng)先拆除油管后拆除跨接線和接地線。 ⑤可能產(chǎn)生和積累靜電的固體和粉體作業(yè)中，壓延機(jī)、上光機(jī)、各種輥軸、磨、篩、混合器等工藝設(shè)備均應(yīng)接地。某些危險(xiǎn)性較大的場(chǎng)所，為了使轉(zhuǎn)軸可靠接地，可采用導(dǎo)電性潤(rùn)滑油或采用滑環(huán)、炭刷接地。 ⑥采用導(dǎo)電性地面實(shí)質(zhì)上也是一種接地措施。采用導(dǎo)電性地面不僅能導(dǎo)走設(shè)備上的靜電，還有利于導(dǎo)走聚集在人身上的靜電。導(dǎo)電性地面是指電阻率為108Ω·cm以下的地面。某些特殊的生產(chǎn)場(chǎng)所，不允許采用金屬地面，而必須采用橡膠等制成的地面。為了消除靜電的危害，可以采用導(dǎo)電橡膠或其他導(dǎo)電性材料制成的導(dǎo)電性地面（板）。這些材料并非真正的導(dǎo)體，而是電阻率在108Ω·cm以下的材料。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 經(jīng)驗(yàn)證明，采取這樣的措施，可以大大降低人體靜電電壓。例如，某工作現(xiàn)場(chǎng)，人在普通橡膠板上行走12ｍ，人體靜電電壓即高達(dá)7500V，而當(dāng)給橡膠板刷上導(dǎo)電涂料以后，人行走時(shí)產(chǎn)生的靜電電壓不超過150V。采用導(dǎo)電橡膠或?qū)щ娡苛蠒r(shí)，地板與接地導(dǎo)體的接觸面積不宜小于10cm2。靜電接地裝置也應(yīng)當(dāng)連接牢靠，并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，可以同其他目的的接地共用一套接地裝置。

四、增濕 所謂增濕，就是采取措施提高易帶靜電的非導(dǎo)體附近或整個(gè)環(huán)境的濕度，使非導(dǎo)體表面形成一層很薄的水膜，降低表面電阻，加速靜電的泄漏，限制靜電電荷的積累。增濕的作用主要是使靜電沿絕緣體表面加速泄漏，而不是增加通過空氣的泄漏量。因此，增濕法只對(duì)表面易被水潤(rùn)濕的非導(dǎo)體才有效，如醋酸纖維素、硝酸纖維素、紙張、橡膠等。增濕對(duì)于表面不能形成水膜，即不能被水潤(rùn)濕的絕緣體，如純滌綸、聚四氟乙烯、聚乙烯等，其增溫對(duì)消除靜電是無效的。對(duì)于表面水分蒸發(fā)很快和孤立的非導(dǎo)體是無效的，空氣增濕以后，雖然其表面上能形成水膜，但沒有靜電泄漏的途徑，對(duì)消除靜電也是無效的；而且，在這種情況下，一旦發(fā)生放電，由于能量釋放比較集中，火花還比較強(qiáng)烈。基于同樣理由，增濕對(duì)于懸浮粉體靜電是無效的。增濕對(duì)消除液體靜電也是無效的。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 增濕還能提高爆炸性混合物的最小引燃能量，這是有利于安全的。至于允許增濕與否以及提高濕度的允許范圍，需根據(jù)生產(chǎn)的具體情況確定。從消除靜電危害的角度考慮，保持相對(duì)濕度在70％以上較為適宜。當(dāng)相對(duì)濕度低于30％時(shí)，產(chǎn)生的靜電是比較強(qiáng)烈的。因此，有靜電危險(xiǎn)的場(chǎng)所，相對(duì)濕度不應(yīng)低于30％。 用增濕法消除靜電的效果是很顯著的。例如，某粉體篩選過程中，相對(duì)濕度低于50％時(shí)，測(cè)得容器內(nèi)靜電電壓為40KV；相對(duì)濕度為65％～80％時(shí)，靜電電壓降低為18KV。

五、使用抗靜電添加劑 抗靜電添加劑是一種導(dǎo)電性和吸濕性都較好的化學(xué)物質(zhì)。在非導(dǎo)電體中加入這種添加劑，可以大大降低非導(dǎo)體的體電阻或表面電阻，從而可加速靜電泄漏，消除靜電危害。 抗靜電添加劑的種類很多。按化合物分類，可分成陽離子或陰離子傳導(dǎo)性化合物和電子傳導(dǎo)性化合物兩大類；按使用對(duì)象可分為樹脂用、液體用、紙用和纖維用等數(shù)種；使用方法有混合、涂敷、浸漬、噴涂等幾種。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 磺酸鹽、季銨鹽等可用作塑料和化纖行業(yè)的抗靜電添加劑；油酸鹽、環(huán)烷酸鹽、鉻鹽、合成脂肪酸鹽等物質(zhì)可用作石油行業(yè)的抗靜電添加劑；炭黑、金屬粉等可用作橡膠行業(yè)的抗靜電添加劑。橡膠在液態(tài)加入10％～20％的炭黑，固化后的體積電阻率即有明顯降低。 抗靜電添加劑是一種能減少靜電危害的化學(xué)性雜質(zhì)，使用防抗電添加劑是從根本上消除靜電危險(xiǎn)的辦法。但是生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品或使用一種材料，是否能夠加入和加入什么類型的化學(xué)抗靜電添加劑，要看最終的使用目的和物料的工藝狀態(tài)。在使用中還應(yīng)注意防止由此而產(chǎn)生的毒性和腐蝕等危害。 一般只需加入千分之幾、萬分之幾或更為微量的添加劑，即可顯著消除生產(chǎn)過程中危險(xiǎn)的靜電。例如，某工藝過程中，藥粉靜電電壓高達(dá)24000V，加入0.3％的石墨以后，電壓降為5400V，而加入0.85％的石墨粉以后，電壓降低為500V。 應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于懸浮狀粉塵和蒸汽的靜電，因其每一微小的顆粒（或小珠）都是互相絕緣的，所以任何抗靜電添加劑都不起作用。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*

六、裝靜電消除器 靜電消除器是一種能將中性氣體分子電離，以產(chǎn)生消除靜電所必需的離子（一般為正、負(fù)離子對(duì)）的設(shè)備。當(dāng)帶電體附近裝有靜電消除器時(shí)，靜電消除器便電離出離子，所產(chǎn)生的離子中與帶電物體極性相反的離子則朝帶電物體移動(dòng)，并和帶電物體的電荷進(jìn)行中和，從而達(dá)到消除靜電的目的。它已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)薄膜、紙、布、粉體等行業(yè)的生產(chǎn)中。在石油化工工業(yè)中可以普遍使用。根據(jù)離子產(chǎn)生方法，靜電消除器大致可分為三種。 ①外接電源式靜電消除器利用尖端電暈放電原理，在放電針處產(chǎn)生大量離子，因此，又稱為電暈放電式靜電消除器。 ②感應(yīng)靜電消除器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝，是一種比較安全的靜電消除器。 ③放射線式靜電消除器利用放射線對(duì)氣體的電離作用，產(chǎn)生消除靜電所需的離子。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 七、防止人體帶電 預(yù)防人體帶電有兩個(gè)目的，其一是預(yù)防靜電電擊或由此引起的高處墜落等二次事故，預(yù)防人體的“不快感和恐怖感”而導(dǎo)致工作效率降低。其二是預(yù)防人體靜電帶電的放電，而引起可燃性物質(zhì)的爆炸和火災(zāi)。

1.人體靜電帶電的原因 ①人體自身活動(dòng)產(chǎn)生靜電帶電。 ②人體與其他帶電體接觸，電荷遷移到人體，引起人體帶電。 ③人體接近帶電體，靜電感應(yīng)引起帶電。

2.防止人體帶電的方法 ①人體接地。在特殊危險(xiǎn)場(chǎng)所的操作工人，為了避免由于人體帶電后對(duì)地放電所造成的傷害，一般情況下操作工人應(yīng)先接觸設(shè)置在安全區(qū)內(nèi)的金屬接地棒，以消除人體電位，然后再操作。如油罐計(jì)量人員上罐時(shí)用手握一下盤梯下部裸露的扶手。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* ②穿防靜電鞋。防靜電鞋的電阻值為1×105～1×108Ω，目的是將人體接地，防止人體和鞋本身帶電，同時(shí)也防止人體萬一觸及帶電的低壓線而發(fā)生的觸電事故。穿防靜電鞋，必須考慮所穿襪子為薄尼龍襪或?qū)щ娦砸m子，嚴(yán)禁在鞋底上粘貼絕緣膠片，并應(yīng)做定期檢查。 ③穿防靜電工作服。這不僅可降低人體電位，同時(shí)可以避免服裝帶高電位所引起的危害。 ④工作地面導(dǎo)電化。操作人員穿防靜電鞋，要有效地消除人體靜電的先決條件是人必須站在導(dǎo)電性地板上，為此必須使工作地面導(dǎo)電化。最簡(jiǎn)單的方法是灑水，有些場(chǎng)所不能灑水，則必須采用導(dǎo)電地面，如導(dǎo)電橡膠板等。 ⑤危險(xiǎn)場(chǎng)合嚴(yán)禁脫衣服。在防爆廠房且介質(zhì)最小點(diǎn)燃能量較小的危險(xiǎn)場(chǎng)所工作時(shí)不準(zhǔn)脫衣服、梳理頭發(fā)等。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 7.4雷電的產(chǎn)生、種類及危害 雷擊是一種自然現(xiàn)象。它不僅能擊斃人畜、劈斷樹木、破壞建筑物及各種工農(nóng)業(yè)設(shè)施，還能產(chǎn)生極高的過電壓和極大的電流，破壞電氣設(shè)備及電力線路造成大規(guī)模停電，甚至引起火災(zāi)和爆炸。歷年來，由于雷擊引起石油化工企業(yè)火災(zāi)和爆炸事故是很多的，因此，石油化工企業(yè)中防雷也是一項(xiàng)很重要的安全措施，應(yīng)給予足夠的重視。

一、雷電的產(chǎn)生 雷電是一種大氣中的放電現(xiàn)象，雷云是構(gòu)成雷電的基本條件。雷云在形成過程中，某些云積聚起正電荷，另一些云積聚起負(fù)電荷。 云是由地面蒸發(fā)的水蒸汽形成的。水蒸汽上升過程中，遇到上部冷空氣凝成小水滴，進(jìn)而聚集形成云；此外，水平移動(dòng)的冷氣團(tuán)或熱氣團(tuán)，在其前鋒交界面上也會(huì)形成積云。云中水滴受強(qiáng)氣流吹襲時(shí)，分裂成較小的水滴和較大的水滴，分別帶負(fù)電和正電。較小的水滴被氣流帶走，形成帶負(fù)電的雷云。較大的水滴留在后方形成帶正電的雷云。也有人根據(jù)冰晶組成的云帶正電荷而水滴組成的云帶負(fù)電荷的發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為水滴結(jié)冰過程中發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移，冰晶帶正電，水帶負(fù)電，遇強(qiáng)烈氣流把水帶走后，形成帶相反電荷的雷云。由此可見，水蒸汽和強(qiáng)烈氣流是形成雷云的必要條件。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 隨著電荷的積累，雷云的電位逐漸升高。當(dāng)帶不同電荷的雷云互相接近到一定程度，或雷云與大地凸出物接近到一定程度時(shí)，發(fā)生激烈的放電，出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光。由于放電時(shí)溫度高達(dá)20000℃，空氣受熱急劇膨脹，發(fā)生爆炸的轟鳴聲。這就是閃電和雷鳴。

二、雷電的種類 按照雷電的危害方式，雷電主要可分為以下幾種。 1.直擊雷擊 如果雷云較低，周圍又沒有帶導(dǎo)電性電荷的雷云，就在地面凸出物上感應(yīng)出導(dǎo)電性電荷，此時(shí)大氣中有電荷的積云對(duì)地電壓可高達(dá)幾億伏。積云同地面凸出物之間的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到空氣的擊穿強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，這種雷云和大地之間的放電稱為直擊雷。直擊雷的放電過程如圖7-6所示。雷云接近地面時(shí)，在地面感應(yīng)出異性電荷，兩者組成一個(gè)巨大的電容器。雷云中的電荷分布是不均勻的，地面也是高低不平的，因此，其間電場(chǎng)強(qiáng)度也是不均勻的。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25～30KV/cm時(shí)，即發(fā)生雷云向大地發(fā)展的跳躍式先驅(qū)放電，延續(xù)時(shí)間為0.005～0.01ｓ，平均速度為100～1000Kｍ/ｓ，每次跳躍前進(jìn)約50ｍ，并停頓30～50μｓ。當(dāng)先驅(qū)放電達(dá)到大地時(shí)，即發(fā)生大地向雷云發(fā)展的極明亮的主放電。其放電時(shí)間僅50～100μｓ，放電速度約為光速的1/5～1/3，即約為60000～100000Kｍ/ｓ。主放電向上發(fā)展，到云端即告結(jié)束。主放電結(jié)束后繼續(xù)有微弱的余光，余光延續(xù)時(shí)間約0.03～0.15ｓ。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-6直擊雷放電過程

第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 約50％的直擊雷有重復(fù)放電性質(zhì)，平均每次雷擊有三四個(gè)沖擊，最多能出現(xiàn)幾十個(gè)沖擊。第一個(gè)沖擊的先驅(qū)放電是跳躍式先驅(qū)放電，第二個(gè)以下沖擊的先驅(qū)放電是箭形先驅(qū)放電。其放電時(shí)間僅約0.001ｓ。一次雷擊的全部放電時(shí)間一般不超過500ｍｓ。

2.感應(yīng)雷擊 感應(yīng)雷擊又稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)過電壓，分為靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種。 靜電感應(yīng)是由于雷云接近地面，在架空線路或其他導(dǎo)電凸出物頂部感應(yīng)出大量異性電荷引起的，如圖7-7所示。在雷云與其他部位放電后，架空線路或?qū)щ娡钩鑫镯敳康母袘?yīng)電荷失去束縛，以高電壓沖擊波的形式，沿線路或?qū)щ娡钩鑫飿O快地傳播。人們的研究表明，放電流柱會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電感應(yīng)。在先驅(qū)放電階段，由于流柱發(fā)展較慢，流柱中的電荷對(duì)鄰近的架空線路或?qū)щ娡钩鑫锂a(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電感應(yīng)。一旦主放電發(fā)生時(shí)，由于主放電速度比跳躍式先驅(qū)放電的高得多（100倍左右），放電通道中的正、負(fù)電荷迅速中和，架空線路或?qū)щ娡钩鑫锷系母袘?yīng)電荷將轉(zhuǎn)換成強(qiáng)烈的高電壓沖擊波。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-7靜電感應(yīng)過電壓

電磁感應(yīng)是由于雷擊后，巨大的雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)磁場(chǎng)引起的，如圖7-8所示。這種迅速變化的磁場(chǎng)能在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電壓。如是開口環(huán)狀導(dǎo)體，開口處可能由此引起火花放電；如是閉合導(dǎo)體環(huán)路，環(huán)路內(nèi)將產(chǎn)生很大的沖擊電流。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-8電磁感應(yīng)過電壓

3.雷電侵入波 由于雷擊（直擊雷擊、感應(yīng)雷擊），在架空線路或空中金屬管道上產(chǎn)生的沖擊電壓沿線路或管道的兩個(gè)方向迅速傳播的雷電波稱為雷電侵入波。其傳播速度為300ｍ/μｓ（在電纜中為150ｍ/μｓ）。 4.球雷 球雷是雷電放電時(shí)形成的發(fā)紅光、橙光、白光或其他顏色光的火球。出現(xiàn)的概率約為雷電放電次數(shù)的2％。其直徑約為20cm，但也有達(dá)10ｍ的；其運(yùn)動(dòng)速度約為2ｍ/ｓ或更高一些；其存在時(shí)間為數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘。球雷是一團(tuán)處在特殊狀態(tài)下的帶電氣體。有人認(rèn)為，球雷是包有異物的水滴在極高的電場(chǎng)強(qiáng)度作用下形成的。在雷雨季節(jié)，球雷可能從門、窗、煙囪等通道侵入室內(nèi)。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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三、雷電的參數(shù) 雷電參數(shù)是指雷暴日、雷電流幅值、雷電流陡度、雷電放電時(shí)間、沖擊過電壓等電氣參數(shù)。

1.雷暴日 為了統(tǒng)計(jì)雷電活動(dòng)的頻繁程度，經(jīng)常采用年平均雷暴日數(shù)來衡量。只要一天之內(nèi)能聽到雷聲的就算一個(gè)雷暴日。通常說的雷暴日都是指的一年內(nèi)的平均雷暴日數(shù)，即年平均雷暴日。雷暴日數(shù)愈大，說明雷電活動(dòng)愈頻繁。除雷暴日外，也有用雷暴小時(shí)來衡量雷電活動(dòng)的。我國(guó)大部分地區(qū)一個(gè)雷暴日約折合三個(gè)雷電小時(shí)。山地雷電活動(dòng)較平原頻繁，山地雷暴日約為平原的三倍。 我國(guó)廣東省的雷州半島和海南島一帶是雷電活動(dòng)最為頻繁的地區(qū)，平均雷暴日高達(dá)100～133日；廣東、廣西、云南等省部分地區(qū)雷暴日在80日以上；長(zhǎng)江流域以南地區(qū)雷暴日約40～80日；長(zhǎng)江以北大部分地區(qū)雷暴日約20～40日；西北地區(qū)雷暴日多在20日以下；西藏地區(qū)因印度洋暖流沿雅魯藏布江上溯，很多地方雷暴日高達(dá)50～80日。就幾個(gè)大城市來說，廣州、昆明、南寧約為70～80日；重慶、長(zhǎng)沙、貴陽、福州約為50日；北京、上海、武漢、南京、成都、呼和浩特約為40日；天津、沈陽、鄭州、太原、濟(jì)南約為30日等。 我國(guó)把年平均雷暴日不超過15日的地區(qū)叫少雷區(qū)，超過40日的叫多雷。做防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到當(dāng)?shù)乩妆┤盏臈l件。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 我國(guó)各地雷雨季節(jié)相差也很大：南方約從二月開始，長(zhǎng)江流域一般從三月開始，華北和東北遲至四月開始，西北更延遲至五月開始。防雷準(zhǔn)備工作均應(yīng)在雷雨季節(jié)前做好。

2.雷電流幅值 雷電流幅值即放電時(shí)雷電流的最大值，可達(dá)數(shù)十至數(shù)百千安（先驅(qū)放電不61到400A，余光約100～1000A）。做防雷設(shè)計(jì)時(shí)，可按100KA考慮。

第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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3.雷電流陡度雷電流陡度即雷電流隨時(shí)間上升的速度。雷電流有很高的陡度，最大可達(dá)50KA/μｓ，平均陡度約為30KA/μｓ。雷電放電時(shí)間極短，全部放電時(shí)間一般不超過500ｍｓ，設(shè)計(jì)則取波頭為2.6μｓ，波頭形狀取電流直線上升的斜角波。 圖7-9雷電流波形圖

雷電流陡度越大，其對(duì)電氣設(shè)備造成的危害也越大。因此，在防雷要求較高的場(chǎng)合，波頭形狀宜取為半余弦波（見圖7-9）。

4.雷電沖擊過電壓 雷擊時(shí)的沖擊過電壓很高，直擊雷沖擊過電壓可用下式表達(dá) 式中Ｕｚ——直擊雷沖擊過電壓，KV；ｉＬ——雷電流，KA； ＲC——防雷裝置的沖擊接地電阻，Ω； ———雷電流陡度，KA／μｓ；

Ｌ——雷電流通路的電感，如通路長(zhǎng)度Ｌ以ｍ為單位，則Ｌ＝1.31μＨ。 當(dāng)雷擊點(diǎn)距線路50ｍ以上時(shí)，線路上的靜電感應(yīng)過電壓可按下式計(jì)算:式中Ｕg———感應(yīng)過電壓，KV；Ilf———雷電流幅值，KA；ｈ———線路平均高度，ｍ；ｓ———雷擊點(diǎn)至線路的水平距離，ｍ。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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四、雷電危害 多年來實(shí)踐證明，對(duì)電力設(shè)施、工業(yè)和民用建筑經(jīng)常造成危害的主要是直雷電造成的危害是綜合性的，它的破壞作用主要有以下三方面。

1.電性質(zhì)的破壞作用 雷電產(chǎn)生的數(shù)十萬乃至數(shù)百萬伏沖擊電壓（或外部過電壓），可能毀壞發(fā)電機(jī)、電力變壓器、斷路器、絕緣子、儀表等電氣設(shè)備的絕緣，造成大規(guī)模停電；絕緣損壞可能引起短路，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故；二次放電（反擊）的火花也可能引起火災(zāi)或爆炸；絕緣的損壞可能導(dǎo)致高壓竄入低壓，并由此造成嚴(yán)重的觸電事故；雷云直接對(duì)人體放電以及對(duì)人體的二次放電都可能使人致命；巨大的雷電流流入地下，會(huì)在雷擊點(diǎn)及其連接的金屬部分產(chǎn)生極高的對(duì)地電壓，可能直接導(dǎo)致接觸電壓或跨步電壓的觸電事故等?？绮诫妷菏疽馊鐖D7-10所示。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2*圖7-10跨步電壓示意

2.熱性質(zhì)的破壞作用 熱性質(zhì)的破壞作用表現(xiàn)為巨大的雷電流通過導(dǎo)體，在極短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換出大量的熱能，造成易燃品的燃燒或造成金屬熔化飛濺而引起火災(zāi)或爆炸。如果雷擊在易燃物上，更容易引起火災(zāi)。輸電線、接地線及其他導(dǎo)體可能因發(fā)熱而燒斷，造成停電及其他故障。 3.機(jī)械性質(zhì)的破壞作用 當(dāng)巨大的雷電流通過被擊物時(shí)，被擊物縫隙中的氣體急劇膨脹，水分劇烈蒸發(fā)成為大量氣體，從而導(dǎo)致被擊物爆炸。此外，雷擊時(shí)所產(chǎn)生的靜電斥力、電磁推力以及雷擊時(shí)氣浪都有一定的破壞作用。

五、易受雷擊的建筑物和構(gòu)筑物 凡容易使電場(chǎng)分布不均勻的，或?qū)щ娦阅茌^好，容易感應(yīng)出電荷的，或雷云容易接近處的建筑物和構(gòu)筑物均容易遭受雷擊。因此，以下建筑物和構(gòu)筑物容易遭受雷擊：第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* ①曠野孤立的，或高于20ｍ的建筑物和構(gòu)筑物； ②建筑物群中高于25ｍ的建筑物和構(gòu)筑物； ③河邊、湖邊、土山頂部的建筑物和構(gòu)筑物； ④地下水露頭處，特別潮濕處，地下有導(dǎo)電礦藏處或土壤電阻率較小處的建筑物和構(gòu)筑物； ⑤金屬屋面、磚木結(jié)構(gòu)的建筑物； ⑥山谷風(fēng)口處的建筑物和構(gòu)筑物。 對(duì)于上列易遭受雷擊的建筑物和構(gòu)筑物，應(yīng)特別注意采取防雷措施。

六、建筑物和構(gòu)筑物的防雷分類 1.工業(yè)建筑物和構(gòu)筑物 建筑物和構(gòu)筑物按防雷分類應(yīng)根據(jù)其火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)性，根據(jù)其遭受雷擊時(shí)人身傷亡的危險(xiǎn)性或根據(jù)其政治經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行分類。分類時(shí)，還應(yīng)該考慮到建筑物遭受雷擊的可能性。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 對(duì)于工業(yè)建筑物和構(gòu)筑物，按照其生產(chǎn)性質(zhì)，以及按照發(fā)生雷電事故的可能性和后果分為三類。 （1）第一類工業(yè)建筑物和構(gòu)筑物這類建筑物和構(gòu)筑物中，由于使用或貯存大量爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)（如火藥、炸藥、起爆藥等），電火花會(huì)引起強(qiáng)烈爆炸，造成巨大破壞和人身傷亡。如制造火藥的建筑物、乙炔站、電石庫、汽油提煉車間等。凡劃為0區(qū)和10區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所者均屬于這類建筑物和構(gòu)筑物。 （2）第二類工業(yè)建筑物和構(gòu)筑物這類建筑物和構(gòu)筑物中，雖然使用和貯存爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)，但電火花不易引起爆炸，或不致造成巨大破壞和人身傷亡。如油漆制造車間、氧氣站、易燃品庫等。凡劃為1區(qū)和11區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所者均屬于這類建筑物和構(gòu)筑物。 （3）第三類工業(yè)建筑物和構(gòu)筑物這類建筑物和構(gòu)筑物指除以上兩類外，凡需要防雷的建筑物和構(gòu)筑物。包括依其遭受雷擊的可能性和遭受雷擊后影響生產(chǎn)的程度確定需要防雷的2區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所和21區(qū)、22區(qū)、23區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的建筑物和構(gòu)筑物。這類建筑物包括多雷地區(qū)較重要的建筑物和構(gòu)筑物；包括高度超過15～20ｍ的煙囪、水塔等建筑物和構(gòu)筑物；還包括年計(jì)算雷擊次數(shù)超過0.01的建筑物；包括多雪地區(qū)較為重要的建筑物和構(gòu)筑物以及其他易遭受雷擊的建筑物和構(gòu)筑物。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 上述年計(jì)算雷擊次數(shù)，對(duì)于建筑物和構(gòu)筑物，可按以下經(jīng)驗(yàn)公式確定。 N＝0.015nK（l

＋mh）（b＋mh）×10－6式中N——年計(jì)算雷擊次數(shù)； n——年平均雷暴日，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料確定；

l、b、h——建筑物的長(zhǎng)、寬、高，ｍ； K——校正系數(shù)，一般情況下，取K＝1，對(duì)于易遭受雷擊的建筑物取 K＝1.5～2.0；

m——吸雷系數(shù)，對(duì)一般建筑物，?。恚?，對(duì)于有金屬屋面或鋼筋混凝土屋面的建筑物、易受遭雷擊的建筑物以及發(fā)電廠和變電所，取ｍ＝10。上述易遭受雷擊的建筑物和構(gòu)筑物往往是指電場(chǎng)分布不均勻的，或具有較好導(dǎo)電性，容易感應(yīng)出電荷的，以及雷云容易接近處的建筑物和構(gòu)筑物。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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2.民用建筑物和構(gòu)筑物的分類 對(duì)于民用建筑物和構(gòu)筑物，按照其重要性和使用性質(zhì)可分為兩類。 （1）第一類民用建筑物和構(gòu)筑物指具有重大政治意義的建筑物，如國(guó)家重要機(jī)關(guān)辦公樓、迎賓館、國(guó)際機(jī)場(chǎng)、大會(huì)堂、大型火車站、大型體育館、大型展覽館等。 （2）第二類民用建筑物和構(gòu)筑物包括重要的公共建筑物（如大型百貨公司、大型影劇院等）及與第三類工業(yè)建筑物和構(gòu)筑物相當(dāng)?shù)拿裼媒ㄖ锖蜆?gòu)筑物。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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7.5防雷措施

一、防雷裝置 避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶和避雷器都是經(jīng)常采用的防雷裝置。上述針、線、網(wǎng)、帶實(shí)際上都只是接閃器，而避雷器是一種專門的防雷裝置。一套完整的防雷裝置包括接閃器或避雷器、引下線和接地裝置。避雷針主要用來防直擊雷擊，保護(hù)露天變配設(shè)備、建筑物和構(gòu)筑物；避雷線主要用來保護(hù)電力線路防直擊雷擊；避雷網(wǎng)和避雷帶主要用來保護(hù)建筑物防直擊雷擊，同時(shí)也起屏蔽作用，有防止感應(yīng)雷擊的作用；避雷器主要用來保護(hù)電力設(shè)備防雷電侵入波的危害。

1.接閃器 接閃器是避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶以及作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等直接接受雷擊的金屬構(gòu)件。這些接閃器都是利用其高出被保護(hù)物的突出地位，把雷電引向自身，通過引下線和接地裝置，把雷電流泄入大地，以保護(hù)人身或建筑物免受雷擊。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 接閃器的保護(hù)范圍可根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。由于雷電放電途徑受很多因素的影響，要想保證被保護(hù)物絕對(duì)不遭到雷擊是很不容易的。一般只要求保護(hù)范圍內(nèi)被擊中的概率在0.1％以下即可。接閃器的保護(hù)范圍一般可使用滾球法確定，滾球法計(jì)算原則是用半徑hr的球體滾過接閃器時(shí)，如果不觸及需要防雷的保護(hù)物或空間，則該保護(hù)物或空間就處在接閃器的保護(hù)范圍以內(nèi)。各類防雷建筑物的滾球半徑分別為：第一類防雷建筑物hr為30ｍ；第二類防雷建筑物hr為45ｍ；第三類防雷建筑物hr為60ｍ。 接閃器所用材料的尺寸應(yīng)能滿足機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕的要求，還要具有足夠的熱穩(wěn)定性，以能承受雷電流的熱破壞作用。 （1）避雷針避雷針用來保護(hù)工業(yè)與民用高層建筑以及發(fā)電廠，變電所的屋外配電裝置、油品燃料儲(chǔ)罐等。在雷電先導(dǎo)電路向地面延伸過程中，由于受到避雷針畸變電場(chǎng)的影響，會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向并擊中避雷針，從而避免了雷電導(dǎo)向被保護(hù)設(shè)備，擊毀被保護(hù)設(shè)備和建筑物的可能性。可見，避雷針實(shí)際上是引雷針，將雷電引向自己，從而保護(hù)其他設(shè)備免遭雷擊。 避雷針一般用鍍鋅圓鋼或鋼管制成。針長(zhǎng)1ｍ以下者，圓鋼直徑不得小于12ｍｍ，鋼管直徑不得小于20ｍｍ；針長(zhǎng)1～2ｍ者，圓鋼直徑不得小于16ｍｍ，鋼管直徑不得小于25ｍｍ；裝設(shè)在煙囪上方時(shí)，由于煙氣有腐蝕作用，宜采用直徑20ｍｍ以上的圓鋼。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 在避雷針的一定高度下面有一個(gè)安全區(qū)域，在這區(qū)域中物體基本不致遭受雷擊，這個(gè)安全區(qū)域叫避雷針的保護(hù)范圍。這里所推薦的方法雖是經(jīng)過多年來實(shí)踐的驗(yàn)證，但在保護(hù)范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物，不能絕對(duì)保證不會(huì)遭到雷擊。 單支避雷針的保護(hù)范圍是以避雷針為軸心的折線圓錐體，如圖8-6所示。避雷針（高度ｈ）在地面上保護(hù)半徑ｒ?yàn)椋海颍?.5ｈ

避雷針在被保護(hù)物高度ｈｘ的水平面上的保護(hù)半徑ｒｘ按下式確定 當(dāng)hx≥h/2時(shí)， 式中ｈ——避雷針高度，ｍ；hx——被保護(hù)物的高度，ｍ； ｐ——高度影響系數(shù)，ｈ≤30ｍ時(shí)，ｐ＝1；30＜ｈ≤120ｍ時(shí)，ｐ＝；ｒ——避雷針在地面上的保護(hù)半徑，ｍ；ha——避雷針有效高度，ｍ；

rx——避雷針在被保護(hù)高度ｈｘ的水平面上的保護(hù)半徑，ｍ。 對(duì)于兩支以上的多支避雷針，其保護(hù)范圍計(jì)算比較復(fù)雜，且影響因素較多，這里不做介紹。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* （2）避雷線避雷線也叫架空地線，是沿線路架設(shè)在桿塔頂端并具有良好接地的金屬導(dǎo)線。避雷線是輸電線路的主要防雷保護(hù)措施。 避雷線一般采用面積不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線。 （3）避雷帶、避雷網(wǎng)是在建筑物上沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易遭受雷擊部位敷設(shè)的金屬網(wǎng)格，主要用于保護(hù)高大的建筑物。 避雷網(wǎng)和避雷帶可以采用鍍鋅圓鋼或扁鋼。圓鋼直徑不得小于8ｍｍ，扁鋼厚度不得小于4mm，截面不得小于48ｍｍ2；裝設(shè)在煙囪上方時(shí)，圓鋼直徑不得小于12mm，扁鋼厚度不得小于4ｍｍ，但截面不得小于100ｍｍ2。接閃器截面銹蝕30％以上時(shí)應(yīng)予更換。接閃器使整個(gè)地面電場(chǎng)發(fā)生畸變，但其頂端附近電場(chǎng)局部的不均勻程度范圍很小，對(duì)于從雷云向地面發(fā)展的先驅(qū)放電沒有影響。因此，作為接閃器的避雷針端部尖不尖、分不分叉對(duì)于其保護(hù)效能沒有影響。接閃器涂漆可以防止銹蝕，對(duì)其保護(hù)作用也沒有影響。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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2.避雷器 避雷器并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備或設(shè)施上，正常時(shí)處在不通的狀態(tài)；出現(xiàn)雷電過電壓時(shí)，擊穿放電，切斷過電壓，發(fā)揮保護(hù)作用；過電壓終止后，迅速恢復(fù)不通狀態(tài)，正常工作。避雷器有保護(hù)間隙、管型避雷器和閥型避雷器之分，主要用來保護(hù)電力設(shè)備，也用作防止高電壓侵入室內(nèi)的安全措施。

3.引下線 引下線是防雷裝置的中間部分，它將雷電流傳導(dǎo)給接地裝置，使雷電流可以進(jìn)入大地。 引下線應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕和熱穩(wěn)定的要求。引下線常采用圓鋼或扁鋼制成，其尺寸和防腐蝕要求與避雷網(wǎng)和避雷帶相同。如用鋼絞線作引下線，其截面不應(yīng)小于25ｍｍ2。引下線應(yīng)取最短的途徑，要盡量避免彎曲。建筑物和構(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu)可用作引下線，但連接必須可靠。 引下線地面以上2ｍ至地面以下0.2ｍ的一段宜加竹管、硬塑料管、角鋼或鋼管保護(hù)。采用角鋼或鋼管保護(hù)時(shí)，應(yīng)與引下線連接起來，以減小通過雷電流的電抗。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 如果建筑物或構(gòu)筑物屋頂設(shè)有多支互相連接的避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)或避雷帶，其引下線不得少于兩根，其間距離不得大于表7-7所列數(shù)值。表7-7引下線之間的最大距離 采用多根引下線和多處接地時(shí)，為了便于檢查各引下線和測(cè)量各接地電阻，宜在引下線距地面高約1.8ｍ處設(shè)置斷接卡。注意不得采用鋁線作防雷引下線。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 4.接地裝置 接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。接地裝置向大地泄放雷電流。限制防雷裝置對(duì)地電壓不致過高。接地裝置包括埋設(shè)在地下的接地線和接地體，它與大地之間保持良好連接，使雷電流很快在大地中流散。 防雷接地裝置與一般接地裝置的要求大體相同，但其所用材料的最小尺寸應(yīng)稍大于其他接地裝置的最小尺寸。采用圓鋼最小直徑為10ｍｍ（一般接地裝置是8ｍｍ），扁鋼最小厚度為4ｍｍ，最小截面為100ｍｍ2（一般接地裝置為48ｍｍ2），角鋼最小厚度為4ｍｍ，鋼管最小壁厚為3.5ｍｍ。除獨(dú)立避雷針外，在接地電阻滿足要求的前提下，防雷接地裝置可以與其他接地裝置共用。 當(dāng)雷電流經(jīng)引下線到達(dá)接地裝置時(shí)，由于引下線本身和接地裝置都有干擾，因而會(huì)產(chǎn)生較高的電壓降，可達(dá)幾萬伏甚至幾十萬伏，這時(shí)如有人接觸，就會(huì)受接觸電壓危害，必須引起注意。為了防止跨步電壓傷人，防直擊雷的接地裝置距建筑物和構(gòu)筑物出入口和人行道的距離應(yīng)不小于3ｍ。當(dāng)小于3ｍ時(shí)，應(yīng)采取接地體局部深埋或隔以瀝青絕緣層，或者敷設(shè)地下均壓條等安全措施。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

2* 防雷裝置的接地電阻，一般系指沖擊接地電阻。同一個(gè)接地裝置的沖擊接地電阻，一般不等于該裝置的工頻接地電阻。這是因?yàn)榫薮蟮睦纂娏髯越拥伢w流入土壤時(shí)，接地體附近會(huì)形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，而將土壤擊穿并產(chǎn)生火花。這相當(dāng)于增加了接地體截面，增加了泄漏面積，減小了接地電阻；在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，土壤電阻率也有所降低，這樣也減小了接地電阻。另一方面，由于雷電流陡度很大，具有高頻特性，使接地體本身的電抗增大，如接地體較長(zhǎng)，其電抗就更大，泄放電流會(huì)受到更大的影響，接地電阻有可能增大。一般情況下，前一方面的影響較大，后一方面的影響較小，即沖擊接地電阻一般都小于工頻接地電阻。土壤電阻率越高，雷電流越大，接地體越短，沖擊接地電阻也減小越多。

二、防雷基本措施 根據(jù)不同的保護(hù)對(duì)象，對(duì)于直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波均應(yīng)采取各自相應(yīng)的防雷措施。第七章靜電防護(hù)與防雷技術(shù)

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1.直擊雷的防護(hù)措施 第一類工業(yè)、第二類工業(yè)和第一類民用建筑