防雷与防静电

电工防雷与防静电,兴安盟特种设备检验所,第一节雷电的危害及形式,自古以来，雷电灾害一直存在，据有关研究统计，在地球上任一时刻平均有2000多个雷暴在进行着，平均每秒有100次闪电。每个闪电强度可高达10亿伏，足见其能量之大，产生的危害可想而知。,雷电的危害性,雷电的危害性主要表现为雷电的机械效应雷电的热效应雷电的电磁效应,高层大厦、微波站、天线塔等吸引落雷，使避雷装置失去作用。增设的各种架空线引雷入室。雷害转移到对室内的电器、电子设备的损害。,雷电的形成,地球本身就是一个电容器。通常大地稳定地带负电荷50万C左右，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300KV左右，并且场强为上正下负。,当地面含水蒸汽的空气受到炽热的地面烘烤受热而上升，上升气流上升时温度逐渐下降形成雨滴、冰雹（称为水成物)。水成物在地球静电场的作用下被极化（如右图）负电荷在上，正电荷在下。,地球,由于水成物下降的速度快。而云粒子下降的速度慢，因此带正、负两种电荷的微粒逐渐分离（这叫重力分离作用）。并且部分水成物落到地上，逐渐形成上部正电，下部负电雷云。由于云的运动复杂，云再次分离，形成带不同电荷的雷云。,雷电的形式（种类）,雷电大体分为：直击雷雷电感应球雷雷电入侵波,第一是直击雷。是指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备，也可以如图所示，雷电击中架空线，如电力线，电话线等。雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。,第二是感应雷。它可以分为静电感应及电磁感应。,静电感应雷：当带电雷云（一般带负电）出现在导线上空时，由于静电感应作用,导线上束缚了大量的相反电荷。一旦雷云对某目标放电,雷云上的负电荷便瞬间消失,此时导线上的大量正电荷依然存在,并以雷电波的形式沿着导线经设备入地，引起设备损坏。,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（由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了），对用电设备造成极大危害。,静电感应是雷云接近地面时，在地面凸出物的顶部感应出大量异性电荷，在雷云与其他部位或其他雷云放电后，凸出物顶部电荷失去束缚，并以雷电波的形式高速传播而形成的。电磁感应是发生雷击后，雷电流在周围空间产生的迅速变化的强磁场在附近金属导体上感应出很高的电压形成的。,（3）反击。是因防雷装置或其它导体承受雷击后而呈现很高的冲击电压，将其绝缘击穿的现象。会造成火灾、爆炸、触电等危害。,（4）雷电波侵入。当雷击在架空线路或金属管道时，产生的冲击电压形成雷电波沿管、线侵入室内或电气设备，危害人身及设备安全。雷电波侵入造成的事故相当严重，约占雷害总数的70%。,5球状雷这是一种紫色或红色的发光球体，直径从几毫米到几十米，存在的时间一般为35秒。球形雷通常是沿着地面滚动或在空气中飘行，有时还会通过缝隙进入室内。球雷碰到建筑物可能发生爆炸，并引起燃烧。,7月9日，通辽铁路南站遭雷击，击坏行李信号控制系统，造成货物停运，直接经济损失达60多万元。原因:原控制系统装有西德进口防感应雷电涌保护器，但强大的直击雷使整个系统处于损坏状态，直击雷引起的感应电磁脉冲使机器破坏。7月14日，通辽市科左中旗邮电局遭雷击，交换机损坏，直接损失0.5万元。原因:接地系统不良，无防感应雷装置。,防雷措施,防雷装置包括接闪器引下线和接地装置接闪器1、避雷针：作用是将雷云放电的通路由原来可能向被保护物体发展的方向，吸引到避雷针本身，由它及它相连的引下线和接地装置将雷电流泄放到大地中去，使被保护物体免受直接雷击。2、避雷线：作用原理与避雷针相同，保护的范围不一样。3、避雷带、避雷网,避雷针的保护范围,h/2,45o,1.5h,h,R1=h/2,R,单支避雷针保护范围1、在地面上的保护半径R=1.5h(m)2、在被保护高度hbh/2R=(h-hb)p式中p为高度系数h30m时，p=130h120m时，p=5.5/h3、在被保护高度hbh/2时R=(1.5h-2hb),保护范围边界,防雷装置：是指接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器（含消雷装置）及其它连接导体的总合。避雷针一般采用圆钢或焊接钢管制成，且应镀锌或涂漆。针长1m以下的，圆钢为12mm，钢管为20mm。针长1-2m的，圆钢为16mm，钢管为25mm。烟囱顶上的针，圆钢为20mm，钢管为40mm。避雷网和避雷带一般采用圆钢或扁钢。圆钢直径不小于8mm，避雷扁钢截面不小于48mm2，厚度不小于4mm。避雷线一般采用不小于35mm2镀锌钢绞线。腐蚀性较强的场所，应适当加大其截面或采取其他防腐措施。,随着科技的进步，人们对雷电现象的特性及其防范措施，有了很大的进步。采用以下防雷措施可使雷电效应所造成的危害减少到最低程度：-避雷技术利用避雷针、避雷线、避雷网、避雷带等接闪器或过电压保护器，把雷电吸向自身，然后通过其引下线和接地装置，将雷电泄入大地，以保证其防护范围内设备、设施，人员免遭雷击。按照防护目的不同，可分为防直击雷，防雷电感应，防雷电波浸入，防雷电过电压等类型。-消雷技术利用顶部的电离装置和地下的电荷收集装置及其连接线，设法在高空产生大量的正负离子，与带电积云之间发生离子流，中和积云电荷，使空间电场强度不超过空气的击穿强度，消除落雷条件。,建筑防雷示意图利用尖端预放电将雷电吸引到避雷针处,提前放电避雷针的工作原理产生一个比普通避雷针更快的上行先导，来吸引雷电。,引下线引下线为避雷保护装置的中段部分，上接接闪器，下接接地装置。引下线一般采用直径8mm的圆钢或截面为48mm2和厚度为4mm的扁钢，沿建（构）筑物外墙敷设，并经最短路线接地。一个建（构）筑物的引下线一般不少于2根。接地装置接地装置包括埋设在地下的接地线和接地体。其中垂直直埋设的接地体，一般采用角钢、钢管、圆钢；水平埋设的接地体，一般用扁钢、圆钢。在腐蚀性较强的土壤中，应采用镀锌等防腐措施或加大截面。接地电阻值的要求：（1）防雷接地电阻值不应超过10。（2）防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等共用一个接地时，接地电阻需按要求最小的值（保护接地）确定为4。,避雷器避雷器是防止雷电过电电压侵袭配电设备和其他电气设备的保护装置。有阀型避雷器、管型避雷器和羊角避雷器（保护间隙）通常安装在被保护设备的引入端，其上端接在架空输电线路上，下端接地。阀型避雷器用于保护变、配电装置，分高压和低压两种。管型避雷器一般只用于线路上。羊角避雷器是最简单、最经济的防雷装置，一般安装在线路的进户处，用来保护电表等设备。,接地让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地,变电所建筑防雷电示意图,六点防雷计划1、控制雷击点2、安全引导雷如地网3、完善低阻地网4、消除地面回路5、电源浪涌冲击防护6、信号数据线瞬变保护,静电防护,2000年10月31日14时45分，河南某石化厂机修车间一名女职工提着一带塑料柄挂钩的方形铁桶，到炼油催化粗汽油阀取样口下，打算放一些汽油作为清洗工具用，当该女职工将铁桶挂到取样阀门上，打开手阀放油不久，油桶着火。现场一技术员见状，迅速打开旁边的事故消防蒸汽软管，该女职工在消防蒸汽的掩护下，很快关掉了取样阀门，并和该技术员一起，用干粉灭火器和消防毛毡将火扑灭。这是一起典型的由于阀门开度过大，汽油流速过快而导致静电荷积聚，静电放电产生火花而引发的事故，虽然现场扑救及时得当，没有让事态进一步扩大而造成危害，但反映出个别职工安全意识不够高，对静电安全技术知识的了解和掌握欠缺，对静电造成的危害认识不深。,第一节静电危害及防护,一、静电的产生所有物质（金属、非金属、固体、液体、气体在一定的条件下，都可能发生电子转移，产生静电。静电是相对静止的电荷，是由于两种不同的物体互相摩擦、或者物体与物体紧密接触后又分离而产生的。各种物质束缚电子的能力不同，这个束缚能力可用逸出功来衡量，逸出功是把一个电子从物质内部移到外部所需外界作的功。显然逸出功愈大的物质束缚电子的能力愈强，因此，两种物质接触时，逸出功小的失电子带正电，逸出功大的得电子带负电。,静电带电序列：（+）玻璃-头发-尼龙-羊毛-人造纤维-绸-醋酸人造丝-奥伦-纸浆-黑橡胶-维尼纶-沙纶聚酯纤维-电石-聚乙烯-可耐可龙-塞璐璐-玻璃纸-聚氯乙烯-聚四氟乙烯-（）静电带电序列：（+）石棉-玻璃-云母-羊毛-毛皮-铅铬-铁-铜-镍-银-金铂（）,产生静电的几种现象1、摩擦带电：物质相互摩擦时，由于发生接触位置的移动和电荷的分离，而产生静电。2、剥离带电：互相密切结合的物体使其剥离时引起电荷分离，而产生静电。3、流动带电：用管路等输送液体时而产生静电。4、喷出带电：粉体类、液体类和气体类从截面小的开口部位喷出时，发生摩擦而产生静电。5、冲撞带电：由于粉体类的粒子与粒子之间或粒子与固体之间的冲撞形成极快的接触和分离而产生静电。6、破裂带电：固体或粉体类的物体当其破裂时，产生电荷分离，因破坏子正负电荷的平衡而产生静电。7、飞沫带电：喷在空间的液体类由于扩展飞散、分离、形成很多的小滴而形成新的液面而产生静电。8、滴下带电：附在器壁等处的固体表面上的珠状液体逐渐增大，由于自重形成液滴和水滴，在坠落脱离时间生电荷分离而产生静电。产生静电电荷的多少与生产物料的性质和料量、摩擦力大小和摩擦长度、液体和气体的分离或喷射强度、粉体粒度等因素有关。,1、爆炸和火灾：2、静电电击：3、妨碍生产：,二、静电的危害,三、静电危害的防护,一、泄露法：1、接地：2、增湿：3、加抗静电添加剂：二、中和法：三、工艺控制法：,高频电磁场的危害与防护,一、电磁场对人体的危害1、不同频率对人体的危害2、影响伤害程度的因素1、电磁场的强度；2、电磁频率；3、作用时间与周期；4、于辐射源的距离；5、振荡性质；6、环境温度、湿度；7、人员情况；8、其他危害。,二、电磁场的防护措施1、屏蔽体1、阻止波能辐射泄漏；2、防止波能辐射进入；2、个体防护1、金属衣金属丝布金属膜布渗金属布2、防护眼镜3、防护头盔3、高频接地,手机成为了每个人必备装备之一，不过每一位手机拥有者都面临著电磁波的侵害，加强自我保护是很有必要的。1、手机接通瞬间释放的电磁波容易致癌，所以移动电话响时，一秒后再听手机。2、移动电话接通时，应儘量将手机与大脑相距15公分。3、在使用手机时，要尽可能地使天线远离人体，特别是头部。4、尽量减少每次通话的时间。5、在使用手机时，可以採用手机专用耳机，实现远距离使用是比较有效的办法。6、平时多吃一些水果蔬菜，尤其是富含维生素的食物，如胡萝卜、海带、油菜、捲心菜及动物肝臟等，以利於调节人体电磁场紊乱状态，增加机体抵抗电磁辐射污染的能力。7、如果身边有其他电话可用，就不要使用手机。,电磁辐射危害人体的机理当高频电磁波产生的电磁场穿过人的身体时，只有非同相位的波会对人体产生影响。譬如手机的频率是1.8GHz，波长约15厘米，穿过人体的相位不止一个，就有可能对人体有影响。而常用的交流电只有50赫兹，波长有6000千米，穿过人体只可能是一个相位，在强度不是很大的情况下，不会对人体产生影响。一般而言，电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面，躯体热效应和神经效应。1、躯体热效应：人体有70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，从而产生热量，使人体体温升高，当超过体温调节能力时，人体温度平衡功能失调，体内器官的正常工作受到影响，产生生理功能紊乱与病理变化等热效应。2、神经效应：人类本身就生活在地球这个大的磁场中，人体的组织和器官都存在着微弱的电磁场，它们是稳定和有序的。一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，产生神经效应。根据频率的不同，电磁辐射对人体的影响有所不同，一般而言低频电磁辐射对人体的影响以神经效应为主，高频电磁辐射对人体的影响以热效应为主。,微波炉、电磁炉、电热毯、电视机等家用电器微波炉对人体产生的影响主要是以热效应为主。家用微波炉采用2.4GHz主频，对食物进行封闭式加热，食物内的水分子受到这种强电磁波辐射后产生大量摩擦而变热，同样的方式，如果密封不严密，微波炉泄漏的微波能量也能使人体内的水分子变热，影响到人体的健康。经测试，微波炉门中央0.05m处，其电磁波大小达到30.14W/cm2，到1m外便衰减到0.41W/cm2。因此只要正确地使用微波炉就不会对健康造成影响，在接通微波炉电源时，应注意至少离微波炉1米，眼睛不要看着炉门，不可在炉前久站。食物从炉中取出后，最好先放几分钟再吃。,电磁炉对人体的影响较多，主要是热效应和电磁效应。电池炉的工作原理是电磁共振，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力通过含铁质锅底部时，即会产生无数的小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热于锅内食物。因此，电磁炉只对某些金属起作用，比如说铁。值得一提的是人体血细胞内铁元素含量很高，而对人体细胞来说，即便是很小的加热也是致命的，因此，在使用电磁炉时不可离炉太近。另外，电磁炉在工作过程中会产生极低频电场与磁场，如果血液或细胞中存在有磁性物质，就容易受磁诱发作用，造成重金属在体内积累，妨碍血液和细胞的正常活动等，从而影响到人体健康。而世界卫生组织把这种极低频的电磁场作为可疑致癌物之一。实际测量下来，正在使用的电磁炉正前方0.1m处磁场强度达8.70T，即使远离到0.3m以外，也有1.00T。因此，要使用电磁炉，从选购时就应该注意，一定要选择正规厂家生产的、符合标准的产品。使用时也应当尽量远离工作或通电的电磁炉，一般1.5米就可以。,电热毯对人体的影响主要是电磁感应。人体与通电的电热毯之间的感应电压可达4070伏特，可以产生15毫安的感应电流，实际测得电热毯中央部位的磁场强度达到0.55T，这种电磁波足以危害人体的健康，即使关上开关，仍然会扰乱体内的自然电场，对孕妇、儿童、老人的损害最大。所以尽量少用电热毯，如果一定要用，也最好提前打开，并在睡觉之前取出电热毯。,电视机分为两种类型。其中CRT电视对人体的影响较为复杂，其内部的设备诸如高频电子枪、偏转线圈、高压包以及周边电路等在工作时会产生各种类型的高频、低频电磁波，但是这些辐射的强度都不大，并且只在屏幕前方及机箱后被附近存在，实际测量下来，紧贴着显示屏前1.00T，机箱后面4.8T，但在正常观看距离3m处测得的结果就只剩下0.12T了。因此只要离电视有一定距离，就不会受到电视机的辐射影响。而对于液晶电视，不论是屏幕前还是正面3米的范围内，测试结果都是0.1T，不会对人体造成影响。,电脑在运行时的辐射来源于各个部位，包括主机箱、CRT显示器、键盘与鼠标。其每一部分的辐射量值为：主机170Vm、屏幕218Vm、键盘1000Vm、鼠标450Vm。在使用时，要与电脑保持一定的距离，不宜过长时间操作，休息时头部不易距键盘过近，有条件的尽量使用无辐射的液晶显示器。尽可能使用无线键盘鼠标，因为无线设备的直流供电，不会对人体造成影响。使用后，脸上会吸附不少电磁辐射的颗粒，要及时用清水洗脸。无线路由器的发射功率在50mW左右，天线增益约2-3dBi，比较下来，信号强度仅有手机的5%。因此这种小功率的无线路由基本不会对人体造成影响，但是它可对电磁环境可造成累计效应，所以在购买时就应当注意，不要一味的追求大功率的室外无线AP，家中使用时，功率不要调的过大，不要把无线路由放在卧室，使用时摆放在离人体较远的距离，不使用时关闭电源等等。另外，家中有孕妇、儿童、老人时也尽量不要使用无线网络。,手机的数量在日益增加，手机带来的相关健康问题也引起了人们更多的关注。手机在使用过程中（包括待机状态）会向基站发射无线电波，而无线电波或多或少地会被人体吸收，有研究证实，使用手机时，会有40至60的辐射量直接渗透到脑部一寸到一寸半的深度，并在脑中形成累积。而脑细胞由神经元细胞和神经胶质细胞组成，神经元细胞受到辐射加热会死亡，这时胶质细胞就会增殖，从而形成肿瘤。严重的还会产生癌变。因此，手机辐射亟待引起人们的重视。当手机在离最近的基站较远或者信号强度不够时，其功率自动控制功能会使手机自身的功率加大，这个时候最好不要使用手机。一般而言，手机的功率在通话接通瞬间最大，超过1000mW，而接通后的通话过程会比较稳定，维持在800mW左右。使用手机时应注意，在通话接通瞬间，不应该使手机靠近头部，应等到接通后1-2秒的时间再进行通话。在携带手机时，不要把手机靠人体太近。晚上睡觉时不要把手机放在枕头边。通话时尽量使用耳机并缩短通话时间以减少手机对大脑的辐射。,1、避免同时使用多种电器产品。不要把家中电器摆放得过于集中，使自己暴露在超剂量辐射