现代防雷知识点汇总.doc

2008现代防雷知识点汇总第一章 1、晴天大气电场状况？地球是一个携带着 54104C负电荷的球体。这些电荷产生一个自空中指向地球表面的电场，我们称之为“大气电场”。 2、名词晴天大气传导电流：在大气电场的作用下，空气中这些带电的正、负离子定向迁移运动，就形成了晴天大气传导电流。晴天大气对流电流：在对流层中，气团携带着体电荷一起移动，就形成了晴天大气对流电流。晴天大气扩散电流：大气电荷因湍流和扩散而形成电流，称之为晴天大气扩散电流。电离源：在自然界中，有些物质是可以使空气分子变成带电的离子，这些物质叫做电离源。雷暴单体的生命期：每个雷暴单体都有一个确定的生命期，即积云阶段、成熟阶段和消散阶段。暖锋雷暴：如果是由暖气团冲击冷气团而形成的雷暴，则叫做暖锋雷暴。冷锋雷暴：如果是由冷气团推动暖气团运动而形成的雷暴，则叫做冷锋雷暴。这两种锋面雷暴之中，尤以冷锋雷暴最为强烈，危害性最大。地形雷暴：在山岭地区，当暖空气经过山坡被迫抬升而造成的雷暴，称之为“地形雷暴”。雷暴单体的电荷分布特征：积雨云的体电荷分布很复杂，但大致有三个电荷集中区：最高集中区是正电荷，中区是负电荷，最低区也是正电荷，可是这里的电荷量较少。梯级先导：这个从云的下端伸向下方的导电通道是逐步向下发展的，称之为梯级先导。直窜先导：当第一次闪击放电结束后大约几十毫秒，紧接着从云端又伸出一条较暗的光柱，沿着旧导电通道直冲下来，中间不再歇息，这称之为“直窜先导”。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3、雷(雨)云的形成要具备的条件？积雨云或雷(雨)云的形成要具备有三个条件：第一，空气中必须含有充分的水蒸汽，以便促成云的生长。第二，太阳晒热地面及其附近的空气，产生抬升作用，使潮湿的空气上升高空，水蒸汽凝成水滴。第三，从地面到垂直高度的大气必须是不稳定的，以便形成大气的对流。 4、锋面雷暴的特点锋面雷暴与锋面的移动有相关性，它随着锋面一起移动。一般情况是雷暴大体上随 500hPa高度上气流方向运动，因此也可能与地面风向相反。其移动速度平均为 3040kmh。春、秋季大于夏季，夜间大于白天。因为春秋季南北温差大，高空引导气流强。夜间多锋面雷暴本身移动，所以夜间雷暴比白天移动得快。 5、闪电的类型按形状分类闪电的类型按形状分类，可以分为：线状闪电、带状闪电、片状闪电、联珠状闪电，以及球状闪电等。 5、闪电的类型按空间分类闪电的类型从空间位置来分类，可将闪电分成：云内闪电、云际闪电和云地闪电等。 6、首次地闪的过程积雨云中层的负电荷区与下层正电荷区之间的强电场产生局部区域的流光，发展成云闪后，使得负电荷区扩展到积雨云的下部。这时，云下端与大地之间的电场强度增大了，总有些地点的空气先击穿，出现向下发展的流光，继续向下发展，便形成了一段导电的通道。这个从云的下端伸向下方的导电通道是逐步向下发展的，称之为梯级先导。经过多次放电、消失、再放电、再消失，梯级先导的通道的前端已经达到离地面很近(约 1020m)的距离，这时它的趋向开始受地面物的影响。通道前端与地面物之间形成很强的大气电场，于是地面周围的电荷可以因静电感应而大量集中到与先导前端较近的地点，这样便发生电击穿，从地面物冲出一股明亮无比的光柱，沿着由梯级先导开辟的高度电离的通道向上窜，冲向积雨云以完成一次回击放电。我们常称回击为主放电或主闪击，电流最大值可达到 10,000A左右。 7、电流源模型：雷云是一个内阻无限大的电流源，在分析防雷系统反击电压，电磁感应和跨步电压等过程时，都要采用标准雷电流波进行，并提出在避雷针上串入任何阻抗元件都是危险的，人为改变雷电参数是不可能的。 8、行进电流源模型该模型认为先导通道与地面被击物向上发出的回击头部相遇处，是雷电通道的电流源。它以 1312 C(光速，C3108ms)的速度随主放电通道向上发展，而雷电流是电流波，它从电流源沿闪电通道向地面以光速传播，闪电通道长度就是雷云到地面的高度。 9、雷暴日雷暴日是指某一地区一年四季中有雷电放电的天数。 10、闪击放电的过程一次闪击放电的过程可以分为先导放电、主放电和余辉放电等三个阶段，其中以主放电阶段的电流最大，速度最快，破坏性最严重。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 11、直接雷击危害雷电击中人体、建筑物或设备时，强大的雷电流转变成热能。因此雷电流的高温热效应将灼伤人体，引起建筑物燃烧，使设备部件熔化。在雷电流流过的通道上，物体水分受热汽化而剧烈膨胀，产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到 50006000N，因而可使人体组织，建筑物结构、设备部件等断裂破碎，从而导致人员伤亡、建筑物破坏，以及设备毁坏等。雷电流在闪击中直接进入金属管道或导线时，它们沿着金属管道或导线可以传送到很远的地方，当它侵入与此相连的金属设施或用电设备时，还会对金属设施或用电设备的机械结构和电气结构产生破坏作用，并危及有关操作和使用人员的安全。雷电流从导线传送到用电设备，如电气或电子设备时，将出现一个强大的雷电冲击波及其反射分量。反射分量的幅值尽管没有冲击波大，但其破坏力也大大超过半导体或集成电路等微电子器件的负荷能力，尤其是它与冲击波叠加，形成驻波的情况下，便成了一种强大的破坏力。 12、什么叫雷电的反击现象？雷电流幅值大，波头陡度高，雷电流流过时会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏。如果建筑物的接地引下线与各种金属导线、管道或用电设备的工作地线间的绝缘距离未达到安全要求，则可能造成接地引下线与各种金属导线、管道或用电设备的工作地线之间放电，从而使这些金属导线、管道或用电设备的工作地线上引入反击电流，造成人身和设备雷击事故。 13、防雷的目的是要保护生命和财产(建筑物和设备等)免遭雷电灾害，或者把这种灾害减少到最低程度。 14、防雷的基本原则首先应采取疏导办法，让雷电流尽量通过低阻抗导电通道流入大地，让大地来接纳和消耗雷电的能量。其次，应该尽可能按照国家有关防雷规范来进行防雷工程设计。最后，善于把科学原则与经济原则结合起来。防雷的基本原则可以与防洪这一自然灾害的原则类比。防洪就是要把洪水尽快地输送到大海，让大海来容纳和消耗其能量。因此防雷也同样首先应采取疏导这种办法，让雷电流尽量通过低阻抗导电通道流入大地，让大地来接纳和消耗雷电的能量，而不能让雷电能量滞留在导电通道的某个部位而产生破坏作用。 15、防雷的基本方法接闪：接闪就是让在一定范围内出现的闪电放电时按照人们事先设计的防雷系统的规定通道将能量泄放到大地中去。均压连接：多根引下线上每隔一定高度距离，设置一个均压环。在多雷区和强雷区，建筑物顶上还应敷设均压网以保持电位均衡。建筑物内的金属设施、电气装置和电子设备，如果它们与防雷系统的导体，特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求时，用较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。等电位连接也包括同一物体各部分与外套之间，电缆接头与金属外皮之间的电气连接。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击，所以利用环形接地装置或建筑物基础接地是使电位均衡的一个好办法。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 接地：接地就是让闪电电流顺利地流入大地，良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低引下线上的电压，避免发生反击。分流：在一切从室外来的导线(包括电力电源线，电话线或信号线，天线的馈线等)与接地装置或接地线之间并联一种适当的避雷器。屏蔽：屏蔽就是用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来，使闪电的电磁脉冲波从空间入侵的通道全部截断。躲避：在防雷工程设计中，有些地方也有找不到对策的情况，采取躲避办法。 16、防雷保护的分区 O区：建筑物或构筑物界面之外的空间。在本区内的物体均处于直接雷击之下。该区内的各类传输线、信号线、天线馈线、电缆及金属管等导体都可能由于直接雷击的作用和雷电电磁脉冲的感应作用而传导全部的雷电流。本区空间内由雷电放电辐射产生的电磁场也未经衰减。 I区：由建筑物或构筑物的界面所包围的空间。本区内的物体不处于直接雷击之下。由于 I区和 O区交界面的设施对雷电流有分流作用，对雷电电磁辐射有一定的屏蔽作用，因此本区内导线传导的雷电流将比 O区内导线的要减少。本区内电磁场被衰减，但衰减的程度取决于与 O区界面的屏蔽效果。区：是 I区内具有更高屏蔽要求的空间。如屏蔽室内或电气和电子设备机壳内的空间，该区内导线传导的雷电流有可能进一步被减少，而雷电电磁辐射的电磁场也再次衰减。 O区防雷保护的另一个目的是作为雷电电磁脉冲的第一道防线，其保护措施可以减少雷电电磁脉冲的干扰强度。区，或建筑物内的防雷保护目的是着重保护人员和室内各类设施的安全，特别是各类电气和电子设备的安全。为此目的，防雷保护必须限制侵入室内和设备内的雷电过电压，并尽量减少电子设备内的感应电压，使其降低到绝缘水平之下，特别是所有进出本保护区的导体，都必须组合到防雷等电位连接之中，成为内部防雷系统的一部分。因为较大的雷电流能流过这些导体，等电位连接可用来安全地承载涌入的雷电流。区，或屏蔽室或电气和电子设备机壳内的防雷保护目的是防止电子电路受于扰，使电子设备能安全而稳定的工作。为此，必须采用金属屏蔽网或使电气和电子设备机壳可靠地接地，并且接地应是严格的单点接地，不能与其他金属件构成闭合回路。单点是电子电路的基准地电位点，它应十分接近大地电位。除此之外，在该区内导线应以电压型避雷器予以保护。 17、绕击率就是某一物体处在避雷针的保护范围内，由于雷电的路径受很多偶然因素的影响，仍不能保证绝对不遭受直接雷击，该物体在此情况下受雷击的概率就是绕击率。 18、雷电过电压的多级保护雷电过电压保护电路一般都是多级的。第一级(即初级)保护为进线段过电压保护器，它装置在防雷保护 O区和区之间的中介面处，这些地方可能流过全部或部分雷电流，其过电压保护器，即避雷器应选用电流型的。过渡段为退耦段。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二级(即末级)保护为进口段过电压保护器，它装置在仪器的进口或屏蔽室的入口处，这些地方不可能流过雷电流，其过电压保护器，即避雷器可选用电压型的。 19、避雷针工作原理随着天空中雷云的形成，大气电场强度升高至 l0kVm。在这样强的电场作用下，一些地面物体便产生了电晕现象。雷云中逐渐接近地面的向下先导的形成，便是闪电的开始。由于向下先导趋向地面，于是使地面物体中的电晕放电所引起的电离加剧，从而在某些建筑物或地面物体中便产生一个向上先导。随着该向上先导往云层的传播，便形成了一个充分的电场。该电场足以改变云层发出的向下先导的走向，使向下先导迎着该向上先导发展。当向上先导与向下先导汇聚时，便产生了闪电。闪电过后，雷电流流入大地。装设在比其他物体高得多的避雷针，正是利用自身产生的向上先导来改变雷云的向下先导的走向，将落雷点吸引到自己身上来，以保护比它矮的物体不易遭受雷击。 20、接闪器通常做法接闪器一般采用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。其长度在 1.5m以上时，圆钢直径不得小于 l0mm；钢管直径不得小于 20mm，管壁厚度不得小于 2.75mm。 21、引下线通常做法一般采用圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢。若采用圆钢，直径不得小于 8mm。若采用扁钢，厚度不得小于 4mm，截面积不得小于 48mm2(即412mm2)。引下线应沿建筑物外墙敷设，并经最短路径接地。对建筑物艺术要求较高者，也可采用暗敷，但截面积应加大。圆钢直径不得小于 10mm，扁钢截面积不得小于 80mm2。在有污染或腐蚀性较强的场所，截面积也应加大，并应镀锌或涂漆。采用多根引下线时，为了便于测量接地电阻和检验引下线，接地线的电气通路连接状况等，宜在各引下线距地面 1.8m以下段设置断接卡。为了防止接触电压对人身的危害，引下线应尽量装在行人不容易碰撞的地方。在易受机械损坏的地方，引下线在地面上 17m至地面下 03m的一段，可用角钢或钢管加以保护。为了减少钢管对雷电流的影响，钢管管顶应与引下线焊接在一起。 22、接地体通常做法若接地体采用垂直埋设，一般宜用角钢、钢管或圆钢等。若采用水平埋设时，一般采用扁钢或圆钢。接地电阻一般要求小于 10，对土壤电阻率较高的地区，可以酌情放宽一些，但要求小于 30。 23、绕击概念绕击率就是某一物体处在避雷针的保护范围内，由于雷电的路径受很多偶然因素的影响，仍不能保证绝对不遭受直接雷击，该物体在此情况下受雷击的概率就是绕击率。 24、单支避雷针的保护范围的计算 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 rx= hr 2 -hr 2 + 2hr h -h2 -hr 2 -hr 2 + 2hrhx -hx 2 (31) 25、屏蔽屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段之一。 26、屏蔽的目的屏蔽的目的，一是限制某一区域内部的电磁能量向外传播，二是防止或降低外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。 27、静磁屏蔽排除或抑制静磁干扰的措施。用磁导率很大的铁磁材料制成的空腔是一种良好的静磁屏蔽装置。 28、电磁屏蔽排除或抑制高频电磁场干扰的措施。高电导率或高磁导率材料制成的壳罩是一种良好的电磁屏蔽装置。高频电磁波只能透入导体表面的薄层，薄层的厚度可以用贯穿深度来描写（见媒质中的平面电磁波、趋肤效应、涡电流）。贯穿深度的大小与电磁波的频率、导体的电导率、磁导率密切有关。频率越高，电导率越大，磁导率越大，贯穿深度越小。当壳罩壁的厚度大于贯穿深度时，壳罩就具有良好的电磁屏蔽作用。提高壳罩材料的电导率或磁导率，增加壳壁的厚度，可以提高电磁屏蔽的效果。 29、静电屏蔽静电屏蔽是为了消除和抑制静电场的干扰。为了防止被保护空间受到外界静电场干扰，用屏蔽导体把该空间包围起来，如果屏蔽导体各处等电位，那么内部空间则无电场存在。屏蔽导体应该接地。 30、磁场屏蔽磁场屏蔽是为了消除或抑制由磁场耦合所引起的干扰的。对于低频磁屏蔽，只要采用高导磁率的金属把被保护空间包围起来就行了，因为磁力线或磁通量所通过的磁路主要集中在高导磁率的金属里，因而起到了磁屏蔽作用。对于高频磁屏蔽，由于高频磁场与低频磁场不同，高频磁场的感应作用会使屏蔽体表面层内产生感应电流(或涡流)，感应电流也要产生磁场，高频磁屏蔽一般应选择良导体材料，如铜、铝等作磁屏蔽体。高频磁场的磁通变化，在屏蔽体内产生感应电流，该感应电流所产生的磁通抵制了原磁通的变化，从而使屏蔽体外部空间磁场衰减了。由于高频磁场感应电流的集肤效应，因此屏蔽体只需要很薄就可满足屏蔽要求了。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 31、电磁场屏蔽对于设备来说一般单纯的电场或磁场干扰是少见的，干扰总是以电场、磁场同时存在的高频电磁场辐射的形式发生的。从电磁屏蔽的作用过程来看，电磁屏蔽效果就是指电磁波在穿过屏蔽层时能量衰减的程度大小。 32、屏蔽体对电磁波的衰减 空气中传播的电磁波到达屏蔽体表面，由于空气与金属交界面的波阻抗不同，对入射波产生反射，这种反射与屏蔽体的厚度无关，只要波阻抗不一样即可。 未被反射而进入屏蔽体内的电磁波能量在继续传播时，由于电磁场在导体内感应产生涡流，因此将消耗部分能量，此能量将被屏蔽体材料吸收。 在屏蔽体内尚未吸收掉的电磁波能量再被另一金属与空气界面反射折回屏蔽体内，在两界面间重复反射多次。总之，屏蔽是抑制和降低设备电磁干扰能量的手段之一，按屏蔽的要求不同可分别采用屏蔽室的完整屏蔽体，金属网编织带，波导管及蜂窝结构的非完整屏蔽体等结构，将有效地抑制雷电电磁辐射干扰。 33、屏蔽网的设计考虑首先需要了解附近的工业干扰源及设置屏蔽网外的环境电子。其次是要确定电子设备的灵敏度和防护率。由于电磁感应耦合主要是磁场作用，所以应尽可能采用高导磁率的屏蔽材料，一般采用铁质线材来作屏蔽网。电子设备进出线电缆穿铁管埋地，也是为了增强电缆对电磁感应的屏蔽程度。现代电子设备的金属外壳常被塑料外壳取代，因而对雷电电磁辐射的屏蔽作用减弱，所以需要对这些电子设备予以屏蔽。有些电子设备非常灵敏，为此需要放入铜网建成的屏蔽室内。应注意，所有屏蔽网、壳等均需要接地。没有妥善的接地，就会影响屏蔽效能。有些人对电子设备金属外壳上标有接地的端子不太注意，认为接不接地好象都对设备工作没有影响。其实，他们都不知道严重的雷害常常是由于这一微小的疏忽所致。 34、屏蔽体的电磁屏蔽效能如何表示屏蔽网作好后，还需要对屏蔽效能进行判别。判别要分为被动屏蔽网或主动屏蔽网不同情况来进行。被动屏蔽网主要用来防止外界电磁场干扰，使屏蔽网内电子设备能正常工作。判别其屏蔽效能的表达式为： d KE 主动屏蔽网主要用来防止屏蔽网内电子设备产生的电磁干扰辐射出去，影响网外设备的正常工作。判别其屏蔽效能的表达式为： KE SE E + R 20lg (dB) (3.26)= -s 30 d 30 (dB) (3.27)SE = -E 20lg-sPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 上述两式中： SE 为屏蔽网所需的屏蔽效能(dB)； K 为场强各数值的可靠程度系数，一般取 11.5。若场强值比较可靠取小值，不太可靠取大值； E 在(3.26)式中为外界工业干扰源或环境场强(dB)，在(3.27)式中为工业干扰源或发射机等辐射的场强值，可查表； Es在(3.26)式中为屏蔽网内电子设备的最低有效信号场强(dB)，在(327)式中为外部接收机的灵敏度或人身所容许的值(dB)； R 为灵敏电子设备的防护率(dB)； d 在(3.26)式中为电子设备距外界工业干扰源或城市环境场强召值处的距离，在 (327)式中为外部接收机或人与屏蔽网之间的距离，一般考虑在屏蔽网外就可能有其它灵敏设备，取 10m。用(3.27)式计算为正值则需要设置屏蔽网，若为负值则说明不需要屏蔽网。 35、避雷器的基本要求电力避雷器是一种限制由输配电线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的电气设备。实质上它是一种放电器，并联在被保护设备附近。当作用电压超过电力避雷器的放电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压，从而保护了其他电气设备绝缘免遭损伤。 36、电力避雷器种类目前使用的电力避雷器有以下四类；保护间隙、排气式避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。保护间隙保护间隙结构简单、成本低廉、维护方便，但主要缺点是灭弧能力差，故在我国只用于 lOkV以下的配电网络中。保护电力变压器的角形间隙，一般都应装在高压熔断器的内侧，即靠近变压器的一边。这样在间隙放电后，熔断器能迅速熔断，以减少变电所线路断路器的跳闸次数，并缩小停电范围。排气式避雷器排气式避雷器，又称之为管型避雷器。它由产气管，内部间隙和外部间隙等三部分组成。阀型避雷器阀型避雷器是由放电间隙和非线性电阻阀片组成的，装在密封的瓷管内。放电间隙的电极由黄铜材料冲压成小圆盘状，中间以云母垫圈隔开，间隙距离为 0.5lmm。氧化锌避雷器阀片是由微小的氧化锌晶粒为主要材料，经过成型，高温烧结，表面处理等工艺过程制成。这种氧化锌片又称之为金属氧化物电阻片。由它制成的氧化锌避雷器又称为金属氧化物避雷器(MOA)。在正常工作电压下，该电阻材料呈高阻状态，只流过微安数量级的很小泄漏电流，而一旦处于过电压状态时，晶界层立即变成低阻抗的，其响应时间一般为毫微秒数量级，流过的电流急速增大，此时过电压能量转化为电阻材料的发热，因而它具有非常优异的非线性对称的伏安特性。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 37、电力避雷器的基本要求对电力避雷器的基本要求有两点：一是应具有良好的伏秒特性，以实现合理的绝缘配合。避雷器与被保护电气设备的伏秒特性之间应有合理的配合，才能发挥保护作用。 38、电源避雷器的特性为了抑制雷电过电压波的侵入，电源避雷器的特性应具有以下几点： (1)雷电通流容量大，雷电冲击电流可达到数十千安乃至数百千安。 (2)对雷电过电压能量的吸收能力强，即雷电残压低。 (3)响应时间快，一般响应时间应以弘 s级考虑，以避免由于响应时间慢而造成部分来不及放掉的雷电过电压对被保护设备的侵入损害。 (4)性能稳定，能用于频繁雷击的地区，安全可靠。 39、电源避雷器的基本电路电源避雷器的基本电路有三种：一种是以动态断路器、热感断路器和氧化锌压敏电阻组成的保护电路。另一种是以动态断路器、热感断路器、氧化锌压敏电阻，再加气体放电管组成的保护电路。另外，也有在各条电源保护支路上并联上蠕缓放电火花隙的，这样可避免雷电冲击波前沿损坏压敏电阻元件。 40、天馈避雷器，其基本电路: (1)是在同轴线上并接一段g4短路线。其原理是按天线工作频率设计的g4短路线，在支点 A对射频呈现开路，射频信号不会通过g4短路线到地，而雷电脉冲过电压将部分从g4短路线入地。由于同轴线的射频负载端阻抗不是 50就是 75，因此，只能使部分雷电流通过，其工作频率范围也受到g4限制，带宽很窄，一般只有 2030f0，但工作频率上限可以很高，可达 10GHz以上。 (2)是在导线上直接并联电感及压敏电阻。由于压敏电阻大约有 2000F的电容量，因此串联电感起高频扼流作用，不让射频信号到地。当压敏电阻在雷电过电压下导通，则将大部分雷电能量泄放人地。这种天馈避雷器的工作频率上限只能到 1GHz左右。带宽也受电感的限制。 (3)是在同轴线芯线上并接气体放电管到地。由于气体放电管电容很小，因此工作频率可以从直流到 2GHz。国外气体放电管可以作得很好，故其插入损耗可达 0.10.5dB，驻波比 1.11.5。不过，气体放电管的响应时间和雷电通流量都有一定的局限，对雷电脉冲也只是分流作用，故避雷器的效果终究有限。 41、保护接地把在故障情况下可能出现危险的对地电压的导电部分同大地紧密地连接起来的接地。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 42、避雷接地是使雷击时所产生的雷电流能够通过埋在地下的导体向大地泄放，以避免雷电能量集中而造成雷击损害的接地。在避雷接地中，冲击电位降的峰值与冲击电流的峰值之比称之为冲击接地阻抗。 43、火花焦土效应由于雷电流是一个幅值可达几十千安，甚至上百千安的极大冲击电流，因此，入地后在接地体周围的电流密度很大，相应土壤中的电位梯度也很高。于是在接地体附近形成的电场强度超过土壤中的击穿强度，从而产生电弧或火花放电(地中的放电场强大约为 300kVm)。这一现象称之为接地的火花效应。 44、计算题土壤电阻率为 300欧姆米，接地网采用-404镀锌扁钢，尺寸为 1212米，垂直接地体采用边宽为 60的等边角钢，长度为 2000，共 12根，请计算该地网接地电阻。等边角钢接地体： R = 2pr L ln 4.b 8 ( LL (L + 4h2 ) h) (411) 垂直接地体利用系数1与aL的关系 aL 05 10 15 20 25 30 10 1 035 054 06 0。74 079 085 接近 1 对于中小型地网(10000m2)而言，垂直接地体的电流散流占主要的，水平接地体仅仅影响散流，而主要的是起均压作用。以垂直接地体为主的复合接地体(地网)，在计算接地电阻时，可以简化为只计算垂直接地体的接地电阻，然后再考虑水平连接线的影响，把计算后的接地电阻值降低10即可，这样反过来，我们可以接地电阻最大允许值，直接求出垂直接地体的根数n，即： 0.9R n 1 h1R (415) 式中：R 为接地电阻最大允许值()，其余同前。 45、高电阻率土壤的改良深埋法在含砂土壤区，一般含砂层都在土壤表层，地层较深处的土壤电阻率往往都比较低。深井接地法在一般深埋不能达到要求时，如果条件许可的话，可以使用钻机钻孔，把钢管埋入井内，再向钢管内和井内注入泥浆来降低接地电阻。外引接地法 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 外引接地，一般采用排状或环状。在水中，采用-404扁钢焊成网格沉于水底在经济上也是合理的。为了防止屏蔽效应，网格间隔为1015m 如果在同一地区须采用外引接地的设备较多，是采用共同外引接地还是分开外引接地。要根据经济比较和地形条件等确定最佳方案。污水引入法将没有腐蚀性的污水，如生活用废水等，引至接地体埋没的土壤中，以此办法来降低土壤电阻率。接地体采用G50钢管，管上每隔20cm钻以由5小孔，以便使污水能够渗入土壤之中。置换土壤法该法是采用电阻率较低的土壤，如粘土，黑土及砂质粘土等，置换接地体埋设处的高电阻率土壤。置换的范围是在接地体周围半米以内及接地体长度的三分之一处，置换土壤应采用随取随埋的作法，以保持这种方法的有效性。人工处理法在接地体周围土壤中加入煤渣、木炭、炉渣、炭黑以及盐类等，也可以降低土壤电阻率。降阻剂法电力设备接地技术规程明确规定在高土壤电阻率地区，可以使用降阻剂来降低接地装置的接地电阻。 46、接地电阻的测量当避雷接地装置完成以后和在运行中，都要定期对它进行检查和测试。接地电阻的测试，应在土壤电阻率最高时期进行，即在夏季土壤最干燥时期和冬季土壤冰冻最甚期间进行，且每次检查测试都要将情况逐点记录在册，不宜在雨天或雨后进行，以免产生测量误差。测量接地装置的接地电阻的方法很多，通常有利用地阻测试仪测量法，电流一电压表法。被测接地装置了和电流极A通以电流I。T-A间的距离要远远大于接地装置的尺寸，将了与电压极P之间的电压测出来，则测得的电阻值为UI。图413接地电阻的测量 T：被测电极 P：探测棒 A：辅助电极 47、较大的地网接地电阻测量用地阻测试仪测量一个尺寸较大的地网时，正确布置电流极和电压极的位置是十分关键的。由于测量电流从地网流人，从电流极流出，因此电流极至地网的距离应从地网中心点算起，若地网中心不能准确确定，可大致假设一个中心。但测量线是从地网边线引出，而不是从地网中心向外引出。从地网中心算起时，电流极到该中心的距离dl3一般为地网最大对角线长度D的45倍， PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 若取45倍有困难，在土壤电阻率较均匀的地区，可取2D，在土壤电阻率不均匀的地区或城区，可取3D，以使其间的电位分布出现一个平缓区域。而电压极放在距中心为0.5 dl3，0.6 dl3和0.7 dl3处，三次测得电阻为R1，R2，R3。实际接地电阻R0，则可由式(433)求得。 R02.16R11.9R2+0.73R3 (433) 也可采用三角形法对地网接地电阻进行测量，电极布置如图所示。一般取dl2dl32D，夹角30。夹角越大测量误差也越大。测量时要特别注意，不要把测试极打在地网、有地下金属管道，会使测试值小于实际接地电阻值。 48、分立接地与联合接地第一，分立接地的接地装置是多个的，接地体的组数则更多，需要占相当大的土地面积，在城市迅速发展、土地资源十分宝贵的今天，是根本无法解决的。即使在城郊、山顶或海岛上，由于地形、地势的限制，要做到分立接地的各个接地装置的要求也常常是不可能的。第二，分立接地中，接地线分为工作地线，保护地线，交流地线，直流地线，以及避雷接地线等许多种，它们在工程设计和施工中经常相互交叉，再加地下管线等设施多时，从电气上很难把它们分立开来，因而出现干扰，甚至危及到设备的安全。第三，分立接地方式，接地线众多，谁是标准的零电位，很难确定。因此没有基准零电位点。而在通信数据处理设备及电子计算机系统中，一般都要求有一个有效接地的基准电位，以保证系统可靠而正确地运行。第四，避雷接地与设备的其它接地是不同目的的两种接地。我国电子计算机机房设计规范(GB5017493)也规定“交流工作接地，安全保护接地，直流工作接地，防雷接地等四种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值确定”。联合接地就是严格的单点接地方式，不是随意的混接和就近接地，也不是只把各种接地系统连接在一起的所谓共用接地系统。联合接地是将接地系统分为地线(地线网络)和接地装置两部分来考虑的。不同地线之间不构成闭合回路，各种地线只在公共接地母线处一点接地。接地装置，由于是各种接地线共用的，故它应该接照接地系统中最高要求的接地电阻来做。 49、雷电对于建筑物的破坏作用一是雷电直接击在建筑物上。由于雷电的高温而引起建筑物燃烧。在雷电流通道上，物体水分受热汽化膨胀，产生强大的机械力而使建筑物结构遭受到破坏。二是由于雷电流变化梯度大而产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，从而构成火灾危险。三是雷电袭击到架空输电线路或金属管道上时，高压电流沿架空线路或金属管道侵入室内，造成人身伤亡或设备损坏。 48、建筑物的雷击频率： NKNgAe (52) 式中 N 建筑物预计雷击次数（次/a）； k 雷击次数校正系数； PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/（km2 a）； Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。 49、建筑物易受雷击部位：建筑物易受雷击的部位与房顶坡度有关。平屋顶的建筑物，雷击部位为房顶四周，特别以屋顶四角的雷击率最高。15的坡屋面，雷击部位在两端山墙屋檐，也是屋顶四角雷击率最高。30的坡屋面，雷击部位在屋脊和两端山墙，以屋脊为最多，45的坡屋面，雷击部位基本不在屋脊，雷击在屋脊两端为最多。 50、引下线的电位降在单位时间内，单位导线长度上的这种电位降可以用下列公式表达： Z ) 引下线上的电位降 Ui大约为 11.7kVm。如果把该引下线用一个集中参数的元件的电路来代表，则沿引下线的电位降可以表达为： diUi (=（5.5）dtv diUi =L + iR (56) dt 51、建筑物中设备与引下线的安全距离建筑物中应将电气设备，金属管道与引下线隔开一定的距离，该安全距离的计算按下列公式 Sk0.05hx+0.2R ch (m) Sk 0.05hx (m) (5.7) Sd0.02Rch (m) 52、建筑物入口处的跨步电压防护可埋设一个如图 5.7(2)中 M所示的接地网。不过，在很多场合中，可以采用一种简便的措施。这就是铺上厚度至少为 20cm的绝缘层。该绝缘层可以用碎花岗岩石或玄武岩垫底，上面再浇三层厚度至少为 2cm的沥青，各沥青之间还要衬上一层黄麻布以防止沥青开裂。 53、建筑物的防雷建筑物的防雷保护分为室外防雷保护和室内防雷保护两类。室外防雷保护的目的是为了防止建筑物着火和击坏建筑结构。室内防雷保护的目的，则是注意保护人员和室内设施的安全，特别是电气装置和电子设备等的安全。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 54、室外防雷措施室外防雷保护装置，如避雷针，避雷带和避雷网等，可以直接安装在被保护的建筑物上，也可以在该建筑物上面或近旁设置一个独立的屏蔽系统。 (1)接闪装置：在屋面上的尖顶，有棱角的边缘和垂直金属物体等电场集中的地方，最宜于采用具有一个尖端，以便由此产生上升流光的接闪装置避雷针。 (2)引下线：接闪装置必须通过引下线以最短的路径接地。引下线应避免形成环路，碰到建筑物上大型外伸的凸出物时，要将引下线笔直地穿过去而不要绕着凸出物安装。 (3)接地体：导体的电感仅在雷电流波头期间才起作用。防止接地处出现过大的电位差的最简单的好办法是在建筑物周围埋设闭合的导体环。当建筑物内要装内部引下线以及当公用事业的金属管道用作等电位连接时，这种环形接地体可以作为中间的联系。这种方法还有一个优点，即接地电阻值不再影响建筑物本身和内部装置的保护了。 55、室内防雷措施 (1)电位均衡保持电位均衡的一个实际方法是在建筑物最低的一层设置一个公共接地点或接地母线，所有金属装置都必须与之连接。 (2)建筑物上和内部的金属部件降低旁侧闪络危险的最简单办法是使雷电流至少分布在两根引下线上，相邻金属物体与避雷系统之间，最少也应该保持 0.5m的安全距离，并且在 20m距离内，保证有电位均衡措施。 (3)电气装置在供电的进户线入口处安装电源避雷器，可以确保雷电过电压不致被引入室内。农村中的建筑物常由架空线供电，这样也需要使导线通过避雷器接地。特别是易受电气干扰的场所必须使其与附近的金属部件隔离开来，并应以金属屏蔽网加以屏蔽。此屏蔽网必须仅在一点上与防雷系统相连。 56、石油天然气的爆炸特点石油及其各种由它制成的油品，在与空气接触过程中会产生石油蒸汽。石油蒸汽或天然气与空气混合成一定比例，就形成了可以爆炸的混合物，该混合物一遇明火将发生爆炸。石油蒸汽或天然气与空气混合成可燃爆炸气体的比例，称之为爆炸极限。爆炸极限分为爆炸上限和爆炸下限。混合气体中所含油蒸汽低于爆炸下限时，既不会爆炸，也不会燃烧。所含油蒸汽超过爆炸上限时，混合气体也不会爆炸，但可以缓慢地燃烧。 57、露天贮罐的防雷措施石油天然气工业中使用了大量的露天油罐及气体贮罐，它们都是容易受到雷电袭击的。根据这些贮罐的使用情况，可以将它们归纳为两大类：一类为工厂的原料罐、成品罐和工艺过程的中间罐。另一类为商业或物资供应部门的贮罐。按照这些油气贮罐的材质来划分，可分为金属贮罐和非金属贮罐(如钢筋混凝土贮罐)。按照这些油气贮罐的结构形式来划分，可分为固定顶贮罐和浮顶贮罐等。贮罐安全贮存和使用的防雷措施，应根据贮存油气的性质、贮罐的材质和结构形式、地区雷电活动情况，以及贮罐容积大小等因素来确定。在确定贮罐的防雷措施时，也像建筑物防雷保护设计规范中规定的那样，应遵守不同的防雷等级划分。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 58、天然气集输系统的防雷措施对架空金属管道，避免产生电火花，具体要求如下： (1建筑物和构筑物内的金属物，如设备、管道、构架、电缆金属外皮、桥架、钢屋架、钢窗、钢门等较大金属构件和突出屋面的放散管、排风管等金属物，均应接到接地装置上去。 (2)平行敷设的架空长金属物，如管道、构架和电缆金属外皮等，其净距小于 l00mm时，可以在管道的始端、终端、分支、转弯处以及直线部分每隔 25m处接地。交叉净距小于 l00mm时，交叉处应采用 68mm的金属线跨接，每处的接地电阻不大于 30。 (3)金属管道与有爆炸危险的厂房平行敷设，其间距在 l0m以内时，为了限制雷电波侵入，在靠近厂房的一段金属管道，其两端及每隔 25m应接地一次，接地电阻不大于 20。 (4)当金属管道连接点，如弯头、阀门、法兰盘等的过渡电阻大于 0.03时，在连接点应用 68的圆钢或截面积不小于 25mm2的扁钢跨接。用丝扣紧密连接的 25及以上的管接头和法兰盘，在非腐蚀环境下可以不跨接。 (5)可以利用金属支架作为接地引下线。如果是活动金属支架，在管道与支架之间应增设跨接线。如果是非金属支架，则必须另设引下线。接地装置可与电气设备的保护接地装置相连，接地电阻应不大于 10。 (6)防雷电感应的接地装置应和电气设备的接地装置共用。此接地装置与独立避雷针或避雷线的接地装置之间的距离应符合地中3m的要求。 59、炸药库危险等级的划分 级危险场所：经常或长期存放能形成爆炸危险的火药，炸药及其粉尘的库房或工作间，如黑火药、起爆药、延期药及各种炸药仓库。 级危险场所：有时可能存放能形成爆炸危险的火药，炸药及其粉尘的工作间，如雷管、导爆索、导火索及非电导爆系统仓库。 级危险场所：存放能形成火灾危险而爆炸危险性极小的火药、炸药、氧化剂及其粉尘的工作间，如硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、氯酸钾仓库等。 60、绕击在架空电力线路上方虽然有接地的避雷线，但雷电有时却仍能绕过它而直接冲击到导线上去，这称之为绕击。 61、绕击率一次雷击线路中可能出现绕击的概率，称之为绕击率。 (对平原线路) lg Pa = a 86 ht -3 .9 (6.1) a h (对山区线路) lg Pa = 86 t-3.35 (6.2) 式中：P为绕击率，h 为杆塔高度(m)，为避雷线对外侧导线的保护角(度)。 62、雷击跳闸率雷电对电力线路的主要骚扰是引起跳闸。每 100km线路每年由雷电引起的跳闸次数，称之为雷击跳闸率。当电力线路着雷(直接雷或感应雷)时，在线路上就出现过电压。若该雷电过电压超过线路的耐雷水平，则引起绝缘闪络。沿雷电通道流过工频续流(即短路电流)，建立起稳定的工频电弧燃烧时；线路开关才会跳闸停电，因此研究线路的雷击跳闸率，必须考虑到上述诸因 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 素的作用，所以雷击跳闸率是衡量电力线路防雷性能的综合指标。 63、电力线路防雷保护 (1)防止线路发生绝缘闪络。 (2)一旦发生绝缘闪络，尽快切除故障，经过一段能使电弧路径去游离的短暂时间后，将电路重合。 (3)多路供电，任何一路临时切除时，对任何负载都不停电。多路供电的特例为双回路。不过，这种线路的可靠性并不等于两条很好隔开的单回路，因为一次雷击有使双回路跳闸的可能性。 64、电力线路的防雷措施 1）架设避雷线架设避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷保护措施。避雷线可以防止雷电直接击到导线上。当雷击到杆塔顶上时它又能起分流作用，减少流人杆塔的雷电流，从而降低了杆塔顶上的电位。它对导线还有耦合作用，可以降低雷击杆塔时绝缘子串上的电压。此外，它对导线又有屏蔽作用，可以降低导线上的感应电压。避雷线造价较高，所以只有在60kV及以上的架空输电线路，才沿全线装设避雷线。在35kV及以下的架空输电线路，则一般不沿全线架设