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1、 1 电气安全知识讲座 防雷技术雷雨天注意事项 2 一 防雷 雷电的产生与雷电的放电防雷措施适用规范 3 我国古代最早的雷击记录是 周易 记述的公元前1068年一次球形雷袭击周武王的住房 古代的人们由于缺乏科学知识 不能正确解释雷电现象 就把雷电与鬼神联系起来 创造了雷神电母等神话故事 在封建迷信时期 人们将旧历6月24日定为雷神的生日 第一个破除迷信的人是东汉哲学家王充 公元27 97年 他第一次提出了 雷是火 的论断 1749年美国科学家富兰克林等经过科学实验 为我们揭开了雷电的神秘面纱 雷电与我们日常所用的电有相同的性质 人类的起源和雷电是密不可分的 如果地球上没有雷电 人类将会灭绝 雷
2、电为远古人类提供了最早的火种 推动了文明的进程 但同时又具有巨大的破坏性 是最严重的自然灾害之一 地球上每一秒钟有100次闪电 95 是云对云的放电 也就是说95 的雷击只会产生电磁脉冲损害 4 雷电的产生与雷电的放电 人们通常把发生闪电的云称为雷雨云 一般讲的雷雨云就是指积雨云 云的形成过程是空气中的水汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程 使空气中水汽达到主要方式是空气降温冷却和增加水汽含量 积雨云是一种在强烈垂直对流过程中形成的云 近地面的大气的温度由于热传导和热辐射而升高 气体温度升高膨胀 密度减小 压强也随着降低 它就要上升 上方的空气层密度相对较大 就要下沉 热气流在上
3、升过程中膨胀降压 同时与高空低温空气进行热交换 于是上升气团中的水汽凝结而出现雾滴 就形成了云 在强对流过程中 云中的雾滴进一步降温 变成过冷水滴 冰晶或雪花 并随高度逐渐增多 在冻结高度 10摄氏度 由于过冷水大量冻结而释放潜热 使云顶突然向上发展 达到对流层顶附近后向水平方向铺展 形成云砧 是积雨云的显著特征 积雨云形成过程中 在大气电场以及温差起电效应 破碎起电效应的同时作用下 正负电荷分别在云的不同部位积聚 当电荷积聚到一定程度 就会在云与云之间或云与地之间发生放电 也就是人们平常所说的 闪电 5 雷电形成于大气运动过程中 其成因为大气运动中的剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线 闪电的形状
4、最常见的是枝状 此外还有球状 片状 带状 闪电的形式有云天闪电 云间闪电 云地闪电 云间闪电时云间的摩擦就形成了雷声 在气象学中 常用雷暴日数 年平均雷暴日数 年平均地面落雷密度 来表征某个地方雷电活动的频繁程度和强度 此外 也使用年雷闪频数来评价雷电活动 它是指1000平方公里范围内一年共发生雷闪击的次数 大量观测统计资料表明 一个地区的雷闪频数与雷暴日数成线性关系 通常 建筑行业的防雷 更多的注重雷暴日的多少 航空 航海 气象 通信等行业越来越关心年雷闪频数的多少 我国一般按年平均雷暴日数将雷电活动区分为少雷区 90天 我国的雷电活动 夏季最活跃 冬季最少 全球分布是赤道附近最活跃 随纬度
5、升高而减少 极地最少 6 雷电危害按雷电形式可分成直击雷 感应雷和雷电波侵入三种 1 直击雷破坏 当雷电直接击在建筑物上 强大的雷电流使建 构 筑物水份受热汽化膨胀 从而产生很大的机械力 导致建筑物燃烧或爆炸 另外 当雷电击中接闪器 电流沿引下线向大地泻放时 这时对地电位升高 有可能向临近的物体跳击 称为雷电 反击 从而造成火灾或人身伤亡 2 感应雷破坏 感应雷破坏也称为二次破坏 它分为静电感应雷和电磁感应雷两种 由于雷电流变化梯度很大 会产生强大的交变磁场 使得周围的金属构件产生感应电流 这种电流可能向周围物体放电 如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸 而感应到导线上就会对设备产生强烈的破坏性
6、2 1静电感应雷 带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷 当雷云对地放电或云间放电时 云层中的负电荷在一瞬间消失了 那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚 在电势能的作用下 这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击 2 2电磁感应雷 雷击发生在供电线路附近 或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场 此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上 3 雷电波引入的破坏 当雷电接近架空管线时 高压冲击波会沿架空管线侵入室内 造成高电流引入 这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故 如果附近有可燃物 容易酿成火灾 7 雷电危害按雷电出现的物理效应可分成电性质
7、破坏 热性质破坏和机械性质破坏1 电性质破坏 雷电放电产生高达数十万伏的冲击电压 对电气设备 仪表设备 通讯设备等的绝缘造成破坏 导致设备损坏 引发火灾 爆炸事故和人员伤亡 产生的接触电压和跨步电压使人触电 2 热性质破坏 当上百千安的强大电流通过导体时 在极短时间内转换成大量热量 可熔化导线 管线 构架金属物质 引发火灾 3 机械性质破坏 由于雷电的热效应 使木材 水泥等材料中间缝隙的水分 空气及其他物质剧烈膨胀 产生强大的机械压力 使被击中物体严重破坏甚至造成爆炸 8 当人类社会进入电子信息时代后 雷灾出现的特点与以往有极大的不同 可以概括为 1 受灾面大大扩大 从电力 建筑这两个传统领域
8、扩展到几乎所有行业 特点是与高新技术关系最密切的领域 如航天航空 国防 邮电通信 计算机 电子工业 石油化工 金融证券等 2 从二维空间入侵变为三维空间入侵 从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落 无孔不入地造成灾害 因而防雷工程已从防直击雷 感应雷进入防雷电电磁脉冲 LEMP 前面是指雷电的受灾行业面扩大了 这儿指雷电灾害的空间范围扩大了 例如二000年七月 一次闪电二家单位同时受到雷灾 而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损 3 雷灾的经济损失和危害程度大大增加了 它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大 而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计 例
9、如某寻呼台遭受雷击 导致该台中断寻呼数小时 其直接损失是有限的 但间接损失将大大超过直接损失 4 产生上述特点的根本原因 也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上 雷电的本身并没有变 而是科学技术的发展 使得人类社会的生产生活状况变了 微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域 微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用 造成微电子设备的失控或者损坏 9 防雷措施 防雷装置 避雷针 避雷网 避雷带 避雷线 避雷器等 包括 接闪器 引下线 接地装置三部分 反击 避雷针 保护范围确定 h 2 h ha hx r 1 5hP r 地面保护半径mh 避雷针高度mP 高
10、度影响系数 h 30m取1 30 120m取5 5 h 120取h 120mrx 避雷针在hx水平面上的保护半径hx 被保护物高度mha 避雷针的有效高度m rx 10 避雷器分为阀型 管型和氧化锌避雷器接在被保护设备引入端 上端接带电部分 下端接地 正常时 避雷器内部间隙保持绝缘 过电压时间隙放电接地 截断冲击波 使引入被保护设备的电压为避雷器 残压 雷电过后 避雷器恢复绝缘状态 被保护设备 过电压 避雷器 接地 线路 11 建 构 筑物防雷等级划分 建筑物防雷设计规范 GB50057 94 第2 0 2条遇下列情况之一时 应划为第一类防雷建筑物 一 凡制造 使用或贮存炸药 火药 起爆药 火
11、工品等大量爆炸物质的建筑物 因电火花而引起爆炸 会造成巨大破坏和人身伤亡者 二 具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物 三 具有1区爆炸危险环境的建筑物 因电火花而引起爆炸 会造成巨大破坏和人身伤亡者 第2 0 3条遇下列情况之一时 应划为第二类防雷建筑物 一 国家级重点文物保护的建筑物 二 国家级的会堂 办公建筑物 大型展览和博览建筑物 大型火车站 国宾馆 国家级档案馆 大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物 三 国家级计算中心 国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子没备的建筑物 四 制造 使用或贮存爆炸物质的建筑物 且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者 五 具有1
12、区爆炸危险环境的建筑物 且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者 六 具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物 七 工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐 八 预计雷击次数大于0 06次 a的部 省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物 九 预计雷击次数大于0 3次 a的住宅 办公楼等一般性民用建筑物 注 预计雷击次数应按本规范附录一计算 第2 0 4条遇下列情况之一时 应划为第三类防雷建筑物一 省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆 二 预计雷击次数大于或等于0 012次 a 且小于或等于0 06次 a的部 省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物 三 预计雷击次数大于或等于
13、0 06次 a 且小于或等于0 3次 a的住宅 办公楼等一般性民用建筑物 四 预计雷击次数大于或等于0 06次 a的一般性工业建筑物 五 根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果 并结合当地气象 地形 地质及周围环境等因素 确定需要防雷的21区 22区 23区火灾危险环境 六 在平均雷暴日大于15d a的地区 高度在15m及以上的烟囱 水塔等孤立的高耸建筑物 在平均雷暴日小于或等于15d a的地区 高度在20m及以上的烟囱 水塔等孤立的高耸建筑物 12 适用规范 石油与石油设施雷电安全规范GB15599 95建筑物防雷设计规范GB50057 94石油库设计规范GB50074 2002石油化工企业
14、设计防火规范GB50160 92交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL T620 1997 13 石油与石油设施雷电安全规范GB15599 95 1主题内容与适用范围本规范规定了石油和石油产品在生产 运输 贮存 销售 使用过程中避免或减少石油设备雷电危害的基本原则和措施 本规范适用于石油设备的雷电安全保护 2引用标准 略 3预防雷电危害的基本原则3 1石油和石油产品应贮存在密闭性的容器内 并避免易燃或可燃性油气混合在容器周围积聚 3 2易燃或可燃性油气可能泄漏或积聚的区域 应避免金属导体间产生火花放电 3 3固定顶金属容器附件 如呼吸阀 安全阀 必须装设阻火器 3 4石油容器及其附属装置 如阻
15、火器 呼吸阀 量油孔等 均应保持良好的工作状态 3 5石油设备应采用防雷接地 防雷接地 防静电接地和电气设备接地宜共用同一接地装置 14 4预防雷电危害的技术措施4 1金属油罐4 1 1当贮存易燃 可燃油品的油罐 其顶板厚度小于4mm时 应装设防直击雷设备 如避雷针或半导体消雷器等 其中单支避雷针保护范围的确定参见附录A 其它情况下保护范围的确定详见GB50057附录四 半导体消雷器保护范围的确定参见附录B 4 1 2当贮存易燃 可燃油品的油罐 其顶板厚度大于 等于4mm时 按GBJ74第11 2 2条规定 可不装设防直击雷设备 但在多雷区 注 当油罐顶板厚度大于 等于4mm时 仍可装设防直击
16、雷设备 注 多雷区通常指年雷暴日大于40天的地区 参见附录C 4 13金属油罐必须作环型防雷接地 其接地点不应少于两处 其间弧形距离不应大于30m 接地体距罐壁的距离应大于3m 当罐顶装有避雷针或利用罐体作接闪器时 每一接地点的冲击接地电阻不应大于10 4 1 4浮顶金属油罐可不装设防直击雷设备 但必须用两根截面不小于25mm 2的软铜绞线将浮船与罐体作电气连接 其连接点不应小于两处 连接点沿油罐周长的间距不应大于30m 浮顶油罐的密封结构 宜采用耐油导静电材料制品 4 1 5金属油罐的阻火器 呼吸阀 量油孔 人孔 透光孔等金属附件必须保持等电位连接 15 4 2非金属油罐 略 4 3人工洞石油库 略 4 4汽车槽车和铁路槽车4 4 1汽车槽车和铁路槽车在装运易燃 可燃油器时宜装阻火器 4 4 2铁路装卸油品设备 包括钢轨 管路 鹤管 栈桥等 应作电气连接并接地 冲击接地电阻应不大于10 4 5金属油船和油驳4 5 1金属油船和油驳的金属桅杆或其它凸出物可作接闪器 如船体的结构是木质的或其它绝缘材料的 则必须把桅杆或其它凸出的金属物与水线以下的铜板连接 4 5 2无线电天线应装避雷器
