雷電的危害及防雷分類- 尚愛新42課件講解

主講老師：尚愛新

雷電的危害及防雷分類一、雷電的基本知識(shí)所謂雷電就是雷云之間或雷云對(duì)大地的放電現(xiàn)象。由于放電時(shí)的溫度高達(dá)26000℃，空氣受熱急劇膨脹，發(fā)生強(qiáng)烈的弧光和聲音，這就是閃電和雷鳴。二、民用建筑物的防雷分類1．第一類防雷的民用建筑物2．第二類防雷的民用建筑物3．第三類防雷的民用建筑物1、雷電的形成

雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。在雷雨季節(jié)，天空中的云受到地面上升的強(qiáng)烈氣流的作用，使帶正電的冰晶與帶負(fù)電的水滴開始分離，形成一部分帶正電荷、一部分帶負(fù)電荷的雷云。由于異性電荷的不斷積累，不同極性的云塊之間電場(chǎng)強(qiáng)度不斷增大；當(dāng)某一處的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)空氣可能承受的擊穿強(qiáng)度時(shí)，就形成云間放電。不同符號(hào)的電荷通過(guò)一定的電離通道互相中和，產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和熱，光即“電閃”；熱使附近空氣突然膨脹，發(fā)出轟鳴聲，即“雷”。雷暴的能量很大，千分之幾到十分之幾秒的雷電放出的電能，可達(dá)到數(shù)十億到上千億瓦特，溫度為1萬(wàn)～2萬(wàn)℃。通常發(fā)生雷電的云叫做積雨云，與雷電有關(guān)的云層還有層積云、雨層云、積云等。云的形成是空氣中水汽達(dá)到飽和或過(guò)飽和狀態(tài)而發(fā)生凝結(jié)的過(guò)程。使空氣中水汽達(dá)到飽和是云形成的必要條件，方式為：①水汽守恒，氣溫下降；②氣溫守恒，水汽增加；③降溫和水汽增加同時(shí)存在。由于大氣層結(jié)是隨高度增加而溫度遞減，所以空氣的上升運(yùn)動(dòng)引起的降溫冷卻作用對(duì)于云的形成來(lái)說(shuō)最為明顯。

積雨云形成過(guò)程中，在大氣電場(chǎng)、溫差起電效應(yīng)、破碎起電效應(yīng)等的共同作用下，正負(fù)電荷分別在云的不同部位積聚。夏天午后或傍晚，地面的熱空氣攜帶大量水汽不斷上升，形成大范圍積雨云，隨著積雨云的發(fā)展，地面受近地面云層的電荷感應(yīng)，也帶有與云底相反符號(hào)的電荷。當(dāng)云層里的電荷積聚到一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)把空氣擊穿，打開一條狹窄的通道強(qiáng)行放電，由于電流很強(qiáng)，通道上的空氣瞬間被灼熱，可高達(dá)6000～20000℃，所以發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，這就是劃破長(zhǎng)空的閃電，而通道上的高溫會(huì)使空氣急劇膨脹，同時(shí)也使水滴汽化膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強(qiáng)烈的沖擊波造成巨大聲響，就是人們隨即聽到的震耳欲聾的雷聲，雷電是這一過(guò)程的綜合稱謂。

2、雷電流的特性雷電放電速度很快，雷電流的幅值很大，陡度很高，且其電流的大小與土壤電阻率、雷擊點(diǎn)的散流電阻有關(guān)。3、雷電的危害雷電的作用分為三類：直擊雷——雷直接擊在建筑物和設(shè)備上而發(fā)生的機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)。感應(yīng)雷——雷電流產(chǎn)生的電磁效應(yīng)和靜電效應(yīng)。高電位的引入——雷電流沿電氣線路和管道引入建筑物的內(nèi)部。直擊雷：是指雷云對(duì)大地某點(diǎn)發(fā)生的強(qiáng)烈放電。它可以直接擊中設(shè)備，也可以如圖所示，雷電擊中架空線，如電力線，電話線等。雷電流便沿著導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，從而造成損壞。感應(yīng)雷：它可以分為靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)。下圖是靜電感應(yīng)的例子。當(dāng)帶電雷云（一般帶負(fù)電）出現(xiàn)在導(dǎo)線上空時(shí)，由于靜電感應(yīng)作用,導(dǎo)線上束縛了大量的相反電荷。一旦雷云對(duì)某目標(biāo)放電,雷云上的負(fù)電荷便瞬間消失,此時(shí)導(dǎo)線上的大量正電荷依然存在,并以雷電波的形式沿著導(dǎo)線經(jīng)設(shè)備入地，引起設(shè)備損壞。雷電放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花。雷電波侵入當(dāng)10KA的雷電流通過(guò)下導(dǎo)體入地時(shí)，我們假設(shè)接地電阻為10歐姆,根據(jù)歐姆定律,我們可知在入地點(diǎn)A處電壓為100KV。因A點(diǎn)與B、C、D點(diǎn)相連，所以這幾點(diǎn)電壓都為100KV。而E點(diǎn)接地，其電壓值為0，設(shè)備的D點(diǎn)與E點(diǎn)間有100KV的電壓差，足以將設(shè)備損壞。注意：據(jù)統(tǒng)計(jì)：直擊雷的損壞僅占15%，感應(yīng)雷與雷電波侵入的損壞占85%。

4、感應(yīng)雷和高電位反擊(反擊現(xiàn)象通常指遭受直擊雷的金屬體(包括接閃器、接地引下線和接地體)，在接閃瞬間與大地間存在著很高的電壓，這電壓對(duì)與大地連接的其他金屬物品發(fā)生放電(又叫閃絡(luò))的現(xiàn)象叫反擊。

5、球形雷6、雷爆日——在一年中，能聽到一聲（或以上）雷聲的總天數(shù)。習(xí)慣使用“雷暴日”，即以一年當(dāng)中該地區(qū)有多少天發(fā)生耳朵能聽到雷鳴來(lái)表示該地區(qū)的雷電活動(dòng)強(qiáng)弱。

地區(qū)年平均雷暴日

海南島及廣東的雷州半島

100日以上

北緯23℃南

80日以上

長(zhǎng)江以南地區(qū)

＞40日

長(zhǎng)江以北大部分地區(qū)

15~40日

西北地區(qū)

＜15日據(jù)估計(jì)，整個(gè)地球上的雷雨，平均每分鐘達(dá)35次。雷雨活動(dòng)最劇烈的地方，是赤道帶和熱帶。在赤道地帶，平均每年有100到150個(gè)雷雨日。地球上有幾個(gè)世界性的雷雨源地，爪哇平均每年雷雨天數(shù)220天，非洲中部150天，墨西哥142天，巴拿馬135天，巴西中部106天。地球上每年雷雨日數(shù)最多的是印度尼西亞爪哇島西部的名城茂物。茂物每天正午時(shí)候必定下雨，下雨又幾乎都要打雷。據(jù)多年來(lái)統(tǒng)計(jì)，茂物每年的雷雨日數(shù)，平均332天，因此，有人稱它為世界的“雷都”或者“雷極”。在荒漠地區(qū)，很少發(fā)生雷雨，如撒哈拉沙漠北部、南太平洋岸的荒漠地區(qū)、阿拉伯半島沙漠、摩洛哥等地幾乎沒有雷雨。智利以西的太平洋中，平均每五年才能聽到一次雷聲。

7、耐雷水平電氣設(shè)備或其他設(shè)備能承受的最大雷電流沖擊而不至于損壞時(shí)的電流，單位一般是kA。8、雷擊的選擇（1）高聳突出的建筑物（2）排出導(dǎo)電塵埃的廠房和廢氣管道（3）建筑物突出的地方（4）建筑群中，特別潮濕的建筑物和地下水位比較高的地方（5）屋頂為金屬結(jié)構(gòu)，地下埋有金屬管道，內(nèi)部有大量金屬設(shè)備的廠房。廠房被擊毀雷電危害配電柜被損壞建筑物被燒毀人員被擊傷個(gè)人防雷知識(shí)為防止雷電給人們生產(chǎn)、生活帶來(lái)的危害，防雷可從以下幾個(gè)方面入手：一、雨天遠(yuǎn)離電線桿、古塔、獨(dú)立大樹、孤立小屋等凸地，不要到水中游泳或劃船以及釣魚。二、雨天不接觸煤氣管道、暖氣管子、水管等鐵器裝置，不做洗刷工作，外出摘去身上的手表、發(fā)夾、項(xiàng)鏈等金屬飾物，野外工作者應(yīng)主動(dòng)放下手中的鐵制工具，不可將鐵棒、鋤頭舉得過(guò)高，以防感應(yīng)雷電。三、在田野里，避免很多人積聚在一起，應(yīng)分開，不要奔跑，如果周圍平坦，應(yīng)盡量蹲下，雙腳并攏，雙手放在腿上，除腿和腳外，身體其他部位不要觸地。在暴風(fēng)雨中，如頭、頸、手處有蟻?zhàn)吒?，頭發(fā)直立，說(shuō)明即將發(fā)生雷擊，應(yīng)趕緊低臥，并棄去金屬物品，開車的應(yīng)趕緊鉆到車?yán)?。四、雷雨天不打電話、不看電視、不聽廣播，不使用電腦，更不要在街上用手機(jī)打電話，計(jì)算機(jī)和防盜門上最好安裝避雷器，街上的修車師傅應(yīng)及早收攤。

雷電保護(hù)系統(tǒng)建筑物外部雷電保護(hù)建筑物內(nèi)部雷電保護(hù)接閃器引下線地網(wǎng)外部屏蔽內(nèi)部屏蔽防雷器等電位連接雷電防護(hù)系統(tǒng)屏蔽室里的鋼筋接地系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)作為建筑物屏蔽建筑物用鋼筋網(wǎng)屏蔽建筑物屋頂?shù)耐獠拷娱W裝置接閃裝置到鋼筋的接點(diǎn)鋼筋墻作為建筑的屏蔽和引下線數(shù)據(jù)線避雷器

等電位連接地下的鋼筋用作建筑物屏蔽和接地系統(tǒng)通信線避雷器

民用建筑物根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求分為三級(jí)：(1)一級(jí)防雷的建筑物指具有特別重要用途的建筑物，如國(guó)家級(jí)會(huì)堂、辦公建筑、檔案館、大型博展建筑；特大型、大型鐵路旅館站；國(guó)際性的航空港、通信樞紐；國(guó)賓館、大型旅游建筑、國(guó)際港口客運(yùn)站等。另外，還包括國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物和構(gòu)筑物及高度超過(guò)100m的建筑物。二、建筑物的防雷分級(jí)（2）二級(jí)防雷建筑物重要的或人員密集的大型建筑物省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物或構(gòu)筑物

19層及以上的住宅建筑和高度超過(guò)50m的其他民用和一般工業(yè)建筑物省級(jí)及以上的大型計(jì)算機(jī)中心和裝有重要電子設(shè)備的建筑物（3）三級(jí)防雷建筑物根據(jù)建筑物的年計(jì)算雷擊次數(shù)達(dá)到一定數(shù)值的民用及一般工業(yè)建筑,建筑群中高于其他建筑或處于邊緣地帶的高度為20m及以上的民用和一般工業(yè)建筑物；高度超過(guò)15m以上的煙囪、水塔等孤立的構(gòu)筑物，在雷電活動(dòng)較弱的地區(qū)高度為25m以上。歷史上雷害事故嚴(yán)重地區(qū)的建筑物或雷害事故較多地區(qū)的較重要建筑物。三、工業(yè)建筑物的防雷分類

1、第一類工業(yè)建筑物建筑物中制造、使用或貯存大量爆炸物質(zhì)工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險(xiǎn)的漏天鋼質(zhì)密閉氣罐

2、第二類工業(yè)建筑物建筑物中制造、使用或貯存大量爆炸物質(zhì)，但電火花不易引起爆炸或不至于造成巨大破壞和人身傷亡者。有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所雷擊次數(shù)較多，或雷擊后對(duì)工業(yè)生產(chǎn)影響嚴(yán)重

3、第三類工業(yè)建筑物雷擊后對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有影響歷史上雷害事故較多的地區(qū)建筑物建筑物易受雷擊的部位（1）一級(jí)防雷建筑具有重要用途的建筑物、屬于國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物的建筑物和構(gòu)筑物及高度超過(guò)100m的建筑物，如國(guó)家級(jí)的會(huì)堂、辦公建筑、大型博展建筑、大型旅游建筑、國(guó)際性的航空港、交通樞紐等屬一級(jí)防雷建筑。對(duì)于這類建筑物，防直接雷的接閃器應(yīng)采用裝飾在屋角、屋脊、女兒墻上的避雷帶，并在屋面上裝設(shè)不大于5m×5m或6m×4m的網(wǎng)格，建筑物最高處加避雷針，其滾球半徑為30m。引下線數(shù)量不小于2根，間距不應(yīng)大于12m。防雷電感應(yīng)的措施：可采取將建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的金屬物接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上；防雷電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置共用，其工頻接地電阻不應(yīng)大于10Ω；屋內(nèi)接地干線與防雷電感應(yīng)接地裝置的連接，不應(yīng)小于兩處。對(duì)于雷電波侵入的防范：低壓線路宜全線采用電纜直接埋地敷設(shè)。在入戶端應(yīng)將電纜的金屬外皮、鋼管接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上。當(dāng)全線采用電纜有困難時(shí)，可采用鋼筋混凝土桿和鐵橫擔(dān)的架空線，并應(yīng)使用一段金屬鎧裝電纜或擴(kuò)套電纜穿鋼管直接埋地引入。（2）二級(jí)防雷建筑重要的或人員密集的大型建筑物、省級(jí)重點(diǎn)文物的建筑物和構(gòu)筑物、19層以上的住宅和高度超過(guò)50m的其他民用建筑、省級(jí)及以上大型計(jì)算機(jī)中心。如省部級(jí)辦公室、省級(jí)通訊廣播建筑、大型的商店等屬于二級(jí)防雷建筑。對(duì)于二級(jí)防雷建筑物防直接雷宜采用裝飾在屋角、屋脊、女兒墻上的環(huán)狀避雷帶，并在屋面上裝設(shè)不大于10m×10m或12m×8m的網(wǎng)格，也可采用裝飾在建筑物上的避雷網(wǎng)或避雷針，或兩者組合的接閃器，其滾球半徑為45m。引下線數(shù)量不小于兩條，間距不應(yīng)大于18m。每根引下線的沖擊接地電阻不應(yīng)大于1Ω。突出屋面的風(fēng)管、煙囪等金屬物體可不裝接閃器，但應(yīng)和屋面防雷裝置相連，在屋面接閃器保護(hù)范圍之外的非金屬物體應(yīng)裝接閃器，并和屋面防雷裝置相連。建筑物宜利用鋼筋混凝土屋面、梁、柱、基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋