第六章_防雷防静电

1 防雷及防静电 电气防火安全技术 学习目的 主要内容 重点内容 2 学习目的 主要内容 重点内容 火灾案例 北京故宫博物馆内 明清两代就发生25次 所谓火烧金銮殿就有两次 明永乐19年 1421年 因雷击起火 太和殿 中和殿 保和殿等三大殿毁于火中 明嘉靖36年 1557年 因雷击起火 从三大殿到午门的三殿 二楼 十五门全部毁于火中 1987年黑龙江发生了两次森林大火 其中一次就是由雷击造成的 1989年8月2日黄岛油库的大火也是雷击所致 大火烧毁油罐5座 造成19人死亡 70余人受伤 直接经济损失3000余万元 间接损失数千万元 3 通过讲授雷电种类及其危害 雷电保护装置 避雷针保护范围的计算方法 滚球法 及防静电危害 使大家掌握防雷及防静电设计方法 熟悉防雷措施 了解防雷装置的种类 学习目的 主要内容 重点内容 防雷及防静电 4 防雷装置及相关计算 案例 防静电危害 案例 学习目的 主要内容 重点内容 防雷及防静电 5 雷电的种类及危害雷电参数防雷装置接闪器保护范围的确定避雷器的类型建筑物防雷 学习目的 主要内容 重点内容 防雷装置及相关计算 6 雷电的起因雷电的种类雷电的危害 一 雷电的种类及危害 防雷装置及相关计算 7 雷云形成的三个基本条件 空气中应有足够的水蒸气 有使潮湿的空气能够有上升并开始凝结为水珠的气象或地形条件 使气流能强烈持久地上升 一 雷电的起因 防雷装置及相关计算 8 二 雷电的种类 直击雷 感应雷 雷电波侵入 球雷 防雷装置及相关计算 9 直接击在建筑物或其他物体上的雷电叫直击雷 二 雷电的种类 直击雷 感应雷 雷电波侵入 球雷 防雷装置及相关计算 10 感应雷是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的 因此也称为雷电感应 二 雷电的种类 直击雷 感应雷 雷电波侵入 球雷 防雷装置及相关计算 11 感应雷是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的 因此也称为雷电感应 二 雷电的种类 直击雷 感应雷 雷电波侵入 球雷 防雷装置及相关计算 12 感应雷是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的 因此也称为雷电感应 二 雷电的种类 直击雷 感应雷 雷电波侵入 球雷 防雷装置及相关计算 13 由于雷电对架空线路或金属导体的作用 所产生的雷电波就可能沿着这些导体侵入屋内 危及人身安全或损坏设备 二 雷电的种类 直击雷 感应雷 雷电波侵入 球雷 防雷装置及相关计算 14 球雷是一个炽热的等离子体 温度极高 通常沿地面滚动或在空气中飘行 能经烟囱 门 窗和其他缝隙进入建筑物内部 或无声消失 或发生剧烈爆炸 二 雷电的种类 直击雷 感应雷 雷电波侵入 球雷 防雷装置及相关计算 15 雷电具有以下四方面的破坏作用 电效应热效应机械效应电磁辐射 三 雷电的危害 防雷装置及相关计算 16 雷电具有以下三方面的破坏作用 电效应热效应机械效应电磁辐射 三 雷电的危害 冲击电压可击毁电气设备的绝缘 烧断电线或劈裂电杆 造成大规模停电 绝缘设备还可能引起短路 导致火灾或爆炸事故 防雷装置及相关计算 17 雷电具有以下三方面的破坏作用 电效应热效应机械效应电磁辐射 三 雷电的危害 巨大的雷电流通过导体 在极短的时间内转换成大量的热能 造成易爆品燃烧或造成金属熔化 飞溅而引起火灾或爆炸事故 防雷装置及相关计算 18 雷电具有以下三方面的破坏作用 电效应热效应机械效应电磁辐射 三 雷电的危害 巨大的雷电流通过被击物时 使被击物缝隙中的气体剧烈膨胀 缝隙中的水分也急剧蒸发为大量气体 在被击物内部出现强大的机械压力 致使被击物遭受严重破坏或发生爆炸 防雷装置及相关计算 19 雷电具有以下三方面的破坏作用 电效应热效应机械效应电磁辐射 三 雷电的危害 一般一次闪电在产生数以万计电流脉冲同时向周围空间辐射电磁波 由于闪电脉冲放电峰值大 因此对架空天线 电缆等构成严重威胁 强大的感应过电压和脉冲电流可能使线路 设备损坏 防雷装置及相关计算 20 只要一天之中能听见雷声就算一个雷暴日 年平均雷暴日就是指一年内的雷暴日数 我国把年平均雷暴日不超过15天的地区叫少雷区 超过40天的叫多雷区 二 雷电参数 防雷装置及相关计算 雷暴日雷电流幅值雷电流陡度雷电冲击过电压 21 二 雷电参数 防雷装置及相关计算 雷暴日雷电流幅值雷电流陡度雷电冲击过电压 雷电的破坏作用主要是雷电流引起的 雷电流具有冲击特性 雷电流幅值即雷电流冲击电流的最大值 亦即主放电时雷电流的最大值 22 二 雷电参数 防雷装置及相关计算 雷暴日雷电流幅值雷电流陡度雷电冲击过电压 雷电流陡度即雷电流I随时间上升的速度 23 二 雷电参数 防雷装置及相关计算 雷暴日雷电流幅值雷电流陡度雷电冲击过电压 24 防雷装置的组成常见的防雷装置形式 三 防雷装置 防雷装置及相关计算 25 接闪器引下线接地装置 一 防雷装置的组成 防雷装置及相关计算 26 二 常见的防雷装置形式 避雷针 保护露天发电 变配电装置和建筑物 避雷线 适用于电力线路等较长保护物 避雷网 带 主要用来保护建筑物 避雷器 专用防雷设备 保护电力设备 防雷装置及相关计算 27 二 常见的防雷装置形式 防雷装置及相关计算 28 确定方法保护角法 折线法 滚球法计算几种方法的比较 四 接闪器保护范围的确定 防雷装置及相关计算 29 保护角法滚球法 一 确定方法 防雷装置及相关计算 30 保护角法滚球法 一 确定方法 防雷装置及相关计算 31 保护角法滚球法 一 确定方法 防雷装置及相关计算 32 三 滚球法计算 基本原理 具体计算方法 防雷装置及相关计算 33 保护范围滚球法原理滚球半径的选取 二 滚球法计算 基本原理 具体计算方法 防雷装置及相关计算 34 保护范围滚球法原理滚球半径的选取 在装有一定高度的避雷针下有一个一定范围的安全区域 在这个区域内的设备和建筑物基本不遭雷击 这个安全区域叫做接闪器的保护范围 保护范围是根据雷电理论 模拟实验及雷击事故统计综合研究分析规定出来的 二 滚球法计算 基本原理 具体计算方法 防雷装置及相关计算 35 保护范围滚球法原理滚球半径的选取 雷云形成初期在空间的运动方位是不确定的 当雷云运动到距地面被击目标的距离等于空气击穿距离时 才受到地面被击目标的影响而开始定位 据此理论 滚球法是以hr为半径的一个球体 沿需要防直击雷的部位滚动 当球体只触及接闪器或只触及接闪器和地面而不触及需要保护的部位时 则该部分就得到接闪器的保护 二 滚球法计算 基本原理 具体计算方法 防雷装置及相关计算 36 保护范围滚球法原理滚球半径的选取 滚球半径就是地面目标的雷击距离 可根据建筑物防雷类别确定不同的值 二 滚球法计算 基本原理 具体计算方法 防雷装置及相关计算 37 滚球法具体计算 单支避雷针的保护范围 1 h hr时 2 h hr时 防雷装置及相关计算 双支避雷针的保护范围 1 2 单支避雷线的保护范围 38 单支避雷针具体计算 1 距地面hr处作一平行于地面的平行线 2 以针尖为圆心 hr为半径 作弧线交于平行线的A B两点 3 以A B为圆心 hr为半径作弧线 该弧线与针尖相交并与地面相切 从此弧线起到地面止就是保护范围 它是一个锥体 防雷装置及相关计算 39 单支避雷针具体计算 防雷装置及相关计算 在三角形OBC与BED中 因为r0 OC rx r0 ED 所以 例题 40 单支避雷针计算例题 例 某一类防雷建筑物 如图示 在距其一边5米处有一30米高的独立避雷针 问此针能否保护该建筑物 防雷装置及相关计算 解 已知h 30 hx 4 因为该建筑物为一类防雷建筑物 故hr 30m由该避雷针在hx高度上的保护半径得建筑物最远点所需保护的距离显然rx r 故该建筑物能得到保护 41 单支避雷针计算例题 例 某一类防雷建筑物 如图示 在距其一边5米处有一30米高的独立避雷针 问此针能否保护该建筑物 防雷装置及相关计算 30米 42 单支避雷线的保护范围 防雷装置及相关计算 1 当避雷针高度H 2hr 无保护范围2 当避雷针高度H 2hr 1 H hr时 做法同单支避雷针 2 hr H 2hr时 3 避雷线两端的高度保护范围按单支避雷针方法确定 4 避雷线的高度应计及弧垂的影响 当等高支柱距离小于120米时 避雷线中点的弧垂宜采用2米 距离为120米至150米时 宜采用3米 43 单支避雷线的保护范围 防雷装置及相关计算 44 保护角法 折线法 随着避雷针高度的增加 其保护范围成比例增加 与实际情况不符 滚球法 适用于建筑物防雷任何场合 接闪器可单独或任意组合 且严格 简明 合理 保护范围比保护角法精确 三 几种方法的比较 防雷装置及相关计算 45 五 避雷器的类型 防雷装置及相关计算 专门防雷装置主要用于保护电力设备 防雷电波沿架空线侵入建筑物内的安全设施 1 当雷击电压超过一定值时 避雷器发生放电动作 将导线直接或经电阻接地 以限制过电压 2 在过电压作用过去后 能迅速截断在工频作用下的电弧 使系统恢复运行 避免供电中断 正常时 避雷器绝缘 无电流 雷电时 绝缘击穿 切断冲击波 保护电气设备 保护间隙 管型避雷器 阀形避雷器 46 一 防雷目的 二 建筑物防雷分类与防雷措施 三 例题 四 防雷装置检查要点 六 建筑物防雷 防雷装置及相关计算 47 1 防雷目的 保护人身安全 建筑物 防危险品爆炸或火灾 保护贵重物品 2 一般原则 安全可靠 技术先进 经济合理3 建筑物年预计雷击次数N计算 一 防雷目的 防雷装置及相关计算 48 1 建筑物年预计雷击次数N计算N KNgAeK 校正系数一般取1 旷野K 2 金属屋面砖K 1 7 河 湖 山坡下 电阻率较小 潮湿建筑等K 1 5 2 雷击大地年平均密度计算Ng 0 024Td1 3Td 年平均雷暴日 天 年 3 建筑物等效面积Ae 为实际面积向外扩大后的面积 3 建筑物年预计雷击次数N计算 防雷装置及相关计算 49 3 建筑物等效面积 防雷装置及相关计算 A 建筑物高度小于100米时 其每边的扩大宽度应按下列公式确定 B 当建筑物各部位的高等于或大于100米时 其每边的扩宽度应按等于建筑物的高H计算 C 当建筑物各部位的高不同时 应沿建筑周边逐点算出最大扩大宽度 其等效面积每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算 50 3 建筑物等效面积 防雷装置及相关计算 51 3 建筑物防雷措施一类防雷建筑 防直击雷 感应雷 防雷电波侵入二类防雷建筑 防直击雷 防雷电波侵入 感应雷三类防雷建筑 防直击雷 二 建筑物防雷分类与防雷措施 防雷装置及相关计算 2 建筑物防雷总要求A 各类防雷建筑均应防直击雷 B 一类防雷建筑 二类防雷 4 5 6 建筑应防感应雷 C 应采用等电位连接D 不是防雷建筑应采取防雷波侵入措施 1 建筑物防雷分类一类防雷建筑 二类防雷建筑 三类防雷建筑 52 三 例题 防雷装置及相关计算 在地势平坦的住宅小区内部设计一栋住宅楼 6层 层数不含地下室 地下室高2 2米 三个单元 建筑物长L 6米 宽W 13米 高H 20米 当地年平均雷暴日Td 33 2d a 由于小区处于小区内部 则校正系数K 1 问该住宅楼是否该设防雷装置 解 因为住宅楼第三类防雷建筑要N 0 06次 a 才设防雷 所以该住宅楼群中不是最高的也不在楼群边缘该住宅楼不需做防雷设施 53 四 防雷装置检查要点 防雷装置及相关计算 1 检查时间 雨季前作全面检查雷雨后作巡视2 检查内容 1 外观 2 绝缘电阻 3 泄漏电流测量 4 工频放电电压的测量 5 接地装置也要定期检查和测定 绝缘子是否完好 外部及引下线有无闪络或烧损 各部分联接是否良好 各种金属是否牢靠 腐蚀情况 运作指示器的外间隙和主 辅间隙有无变动 有否可能短路 54 雷电的种类防雷装置的组成单支避雷针保护范围的计算静电火灾发生的条件 学习目的 主要内容 重点内容 防雷装置及相关计算 55 静电的一般概念静电危害的表现形式静电火灾发生的条件 学习目的 主要内容 重点内容 防静电危害 56 静电的一般概念 防静电危害 当两种不同性质的物体相互摩擦或接触时 由于它们对电子的吸力大小各不相同 在物体间发生电子转移 使甲物体失去一部分电子而带正电荷 乙物体获得一部分电子而带负电荷 如果摩擦后分离的物体对大地绝缘 则电荷无法泄漏 停留在物体的内部或表面呈相对静止状态 这种电荷就称为静电 57 静电危害的表现形式 防静电危害 呈现静电力作用或高压击穿作用 导致产品质量下降造成生产故障 静电放电过程是将电场能转换成声 光 热能的形式 形成火源使易燃气体 可燃液体或爆炸性粉尘发生火灾或爆炸事故 静电放电过程产生电磁场形成通讯干扰 高压静电对人体的电击 58 静电火灾发生的条件 防静电危害 周围空间必须有可燃物存在 具有产生和积累静电的条件 当静电累积起足够高静电电位后 必将周围的空气介质击穿而产生放电 构成放电的条件 静电放电的能量 当大于或等于可燃物的最小点火能量 才成为可燃物的引火源 59 黄岛油库火灾 防雷装置及相关计算 1989年8月12日9时55分 山东省青岛市黄岛的一座2 3万立方米的5号油罐爆炸起火 又相继引燃旁边的4号罐 1号罐 2号 3号罐 有600吨原油泻流入海 8月16日18时 大火足足燃烧了104个小时后 被扑灭 14名消防官兵 6名油库职工为灭火献出了生命 66名消防人员和12名油库职工受伤 大火烧掉了3 6万吨原油 油库区的建筑 设备被焚毁 变成一片废墟 直接损失四 五千万元 60 黄岛油库火灾 防雷装置及相关计算 调查报告 5号罐是1974年建成的半地下式构造物 东西长72米 南北宽48米 高9米 石砌 预制钢筋混凝土拱梁 铺钢筋混凝土拱板 上覆0 15 0 16m的土 罐内钢筋和金属构件互不连接 日久钢筋外露 故有容易因雷电感应产生火花的先天性缺陷 4 5号罐原设计没有避雷装置 1985年因雷电感应 4号罐金属呼吸弯管与泡沫弯管间产生火花而起火 于是在两罐四周加装了八支避雷针