雷電的危害與防護

關于雷電的危害與防護防雷電保護：雷電——20—30萬A，溫度2萬度。第2頁,共37頁，星期六，2024年，5月一、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：感應相反電荷放電片狀線狀球狀直擊雷感應雷雷電侵入波球形雷第3頁,共37頁，星期六，2024年，5月雷云形成機理：獲得比較廣泛認同的雷云形成機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。由于水滴的質量大，行動笨拙；即使是直徑只有幾個微米的水滴，也是氣體離子的一個沉重包袱。所以云里的電荷移動緩慢，不易達到電平衡。在大氣電場影響下，正負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，負電荷聚集在云的下層。當帶電的云離地面較近時，云和地形成一個巨大的電容器。云和地各是電容器的一個極，云和地之間的大氣就是電介質。雷雨時，兩極之間的電壓差別很大，能達每米幾萬伏。第4頁,共37頁，星期六，2024年，5月云地放電過程：

當雷云較低且附近無異電荷雷云時，大地感應異電荷，在雷云與大地之間形成感應電場，達到25—30KV/厘米時放電。放電初期，形成很細放電通道（先導通道），速度達100—1000KM/秒，當先導通道距大地很近時放電，大地電荷與雷云電荷在放電通道內中和。放電通道由大地向雷云發(fā)展，速度達15000—150000KM/秒。先導放電通道方向隨機，距地面一定高度時，其方向轉向感應電荷集中的地方。第5頁,共37頁，星期六，2024年，5月雷電發(fā)生過程示意圖先導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，星期六，2024年，5月感應過電壓——由于靜電感應作用使線路出現(xiàn)過電壓。感應過電壓形成：

先導放電過程中，先導通道中聚集負電荷，大地感應正電荷，形成電場，在電場作用下，線路導線中的負電荷被排斥到遠方，且逐漸漏入大地，導線聚集起收束縛的正電荷。在主放電過程中，先導通道負電荷與大地正電荷迅速中和，電場發(fā)生突變，導線正電荷獲得釋放，被釋放的電荷沿導線以電磁破的速度向兩側移動，使所到之處電壓升高（感應過電壓）。感應過電壓一般不超過300KV，很少情況達到500—600KV，對110KV以上電力系統(tǒng)威脅減弱。第7頁,共37頁，星期六，2024年，5月架空線上的感應過電壓第8頁,共37頁，星期六，2024年，5月雷電流陡度：雷電流陡度——雷電流隨時間上升（變化）的速度。（雷電流對時間的變化率）第9頁,共37頁，星期六，2024年，5月2、雷電的危害：（高電壓、大電流）1）電性質破壞：雷電放電—極高沖擊電壓—擊穿絕緣—短路—火災或爆炸（觸電）。巨大的雷電電流流入地下，可直接導致因接觸電壓或跨步電壓而產生觸電事故。雷雨季節(jié)，在雷擊點及避雷針的接地點附近，有跨步電壓觸電危險。第10頁,共37頁，星期六，2024年，5月2）熱性質破壞：電流—導體—電阻—熱能—焦灼（熔化）—火花（爆炸）3）機械性破壞：電流—木導體—水分—膨脹—爆裂4）雷電感應：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，星期六，2024年，5月5）電磁感應：(D)

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

雷電沖擊電壓—進入建筑物—擊穿絕緣—短路—放電（引燃爆）所以在雷雨期間，應該將室內電器電源插頭拔出，防止損壞。第12頁,共37頁，星期六，2024年，5月黃島油庫雷擊感應放電引發(fā)爆炸示意圖a雷電油庫避雷針汽油第13頁,共37頁，星期六，2024年，5月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（體內灼傷）第14頁,共37頁，星期六，2024年，5月雷電的主要危害：直擊雷——感應過電壓——雷電波侵入——貴州小學7人死亡廣東茂名石化雷擊火災第15頁,共37頁，星期六，2024年，5月二、建筑物防雷措施1、建筑物防雷等級：一類：存儲（生產）爆炸物的建筑物；二類：國家級重點建筑物；三類：省級重點建筑物。

?；髽I(yè)大多為一類防雷建筑。第16頁,共37頁，星期六，2024年，5月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——由各種避雷設施構成的網。煙囪、水塔、井架和高大的建筑物，以及存有易燃、易爆的物質的房屋上應裝設避雷針。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，星期六，2024年，5月普通避雷針先導放電避雷針電感型避雷針第18頁,共37頁，星期六，2024年，5月避雷針保護：保護范圍——即保護空間。過電壓保護規(guī)程規(guī)定：雷擊落于保護區(qū)內的概率不超過0.1%）避雷針高度為h：地平面保護半徑為1.5h；上部呈錐形；在h/2向下保護范圍加大。

當多個避雷針共同作用時，其外部保護范圍即為各自邊界，兩針間保護范圍與避雷針有效高度有關。第19頁,共37頁，星期六，2024年，5月避雷線

為防止直擊雷危害，35kV及以下的高壓變配電裝置宜采用獨立避雷針或避雷線。第20頁,共37頁，星期六，2024年，5月避雷線對輸電線的保護：實際避雷線有懸垂，受風的作用偏移。保護角——通過避雷線的垂線和避雷線與導線連線的夾角。保護角越小，避雷線對導線的屏蔽作用就越大。一般保護角<20°時，雷繞擊導線的概率極?。ㄐ∮?.001）當保護角>30°時，繞擊概率顯著增大。一般保護角確定為20°—30°。110KV以上輸電線路需全線安裝避雷線。第21頁,共37頁，星期六，2024年，5月避雷帶第22頁,共37頁，星期六，2024年，5月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；第23頁,共37頁，星期六，2024年，5月管型避雷器保護：導線外部間隙外部電極內部間隙內部電極接地極產氣管工作原理：線路遭雷擊時，在大氣過電壓作用下，外部間隙、內部間隙相繼被擊穿，雷電流經地線泄入大地，形成線路與大地的短路。此時工頻短路電流繼續(xù)流過，產生強烈電弧，使管子內壁產生大量氣體，從管口噴出，吹滅電弧，管的內部間隙及外部間隙回復絕緣。第24頁,共37頁，星期六，2024年，5月

管型避雷器經多次使用，會使內徑逐步擴大，其遮斷電流的上下限隨之改變。當內徑增大20—25%時應檢修。為防止管型避雷器誤操作，與輸電線額定電壓相對應，外部間隙有其最小值。安裝于：變電所進線端（需要泄放大量雷電流）；線路絕緣薄弱地點。第25頁,共37頁，星期六，2024年，5月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，沖擊過電壓使電容器充電。直到過電壓值達到避雷器的放電電壓時，閥型避雷器的間隙被擊穿，這時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、時間響應快、能連續(xù)動作、壽命又長的氧化鋅避雷器。

第26頁,共37頁，星期六，2024年，5月由鋼筋水泥構筑物中鋼筋網+外部裸露避雷裝置組成避雷網第27頁,共37頁，星期六，2024年，5月防雷裝置——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、構筑物出入口和人行道的距離不應少于3m。避雷針及其引下線與其他導體在空氣中的最小距離一般不宜小于3m

；第28頁,共37頁，星期六，2024年，5月接閃器：（承接直擊雷放電的裝置）避雷針、避雷帶、避雷網、屋頂上的永久性金屬物及金屬屋頂、混凝土構件內鋼筋等。當金屬屋面作接閃器時，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，星期六，2024年，5月引下線：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，星期六，2024年，5月接地裝置：（接地線、接地體）新型籠式接地體第31頁,共37頁，星期六，2024年，5月2、第一類防雷建筑物防雷措施：1）防直擊雷：裝設獨立避雷針、架空避雷線、架空避雷網，且均有獨立的接地裝置，沖擊接地電阻不大于10Ω；對排放爆炸性物質的管道，其排放口應在接閃器保護范圍之內。對點燃排放、達不到爆炸濃度的排放管，接閃器可只保護到管口。第32頁,共37頁，星期六，2024年，5月2）防雷電感應：建筑物內管線及金屬物均應接到防雷電感應的基地裝置上；防雷電感應的接地裝置，其工頻電阻不大于10Ω，且與電氣設備接地裝置共用。防雷電感應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，星期六，2024年，5月3）防治雷電波侵入：重要用戶全線采用電纜埋地敷設，入戶端將金屬電纜外皮接到防雷電感應的接地裝置上；架空管線，進出建筑物處，與防雷電感應的接地裝置相連。第34頁,共37頁，星期六，2024年，5月三、化工設備防雷（外置罐、管）1、罐頂鋼板厚度>4mm，裝有呼吸閥，可不裝設防雷裝置；2、罐頂鋼板厚度<4mm，雖裝呼吸閥，也應在罐頂設避雷針；3、浮頂油罐可不設防雷裝置；4、非金屬易燃液體的儲罐應設置獨立的避雷針，同時應有防感應雷措施；5、覆土厚度