《防雷与防静电》PPT课件

1、第五章 防雷和防静电,第一节 雷电的种类及危害,雷电的种类 按危害方式分为直击雷、感应雷、雷电入侵波 按形状分类有线形、片形和球形三种,雷电的危害,电作用的破坏 热作用的破坏 机械作用的破坏,电流大、电压高、温度高达两万多度,1,概述,雷电是自然界中一种常见的放电现象，破坏树木、电杆、建（构）筑物和各种工农业设施，同时还会引起火灾和爆炸事故。雷电放电时会产生极高的过电压和巨大的雷电流，不仅能击毙人畜而且还会劈裂树木及各类设施,防雷技术,2,概述： 人们对电的认识最早是从静电开始的。人们发现两种性质不同的物质相互摩擦后，就具有了某种吸引力，例如，用毛皮摩擦琥珀后能吸引纸屑，这便是静电作用。人们穿

2、着化纤服装，夜晚在黑暗处脱下时，会发出闪闪的小火花，并伴有轻微啪啪声，这是经常可见的静电放电现象,防静电技术,3,4,雷电的分类,根据雷电的不同形状，雷电大致可分为片状、线状和球状三种形式。片状雷电是在云间发生，对人们影响不大；线状雷电就是比较常见的闪电落雷现象；球状雷则是一种特殊雷电现象，简称“球雷”。“球雷”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 s。球雷通常是沿着地面滚动或在空气中飘行，还会通过缝隙进入室内。“球雷”碰到建筑物便可发生爆炸，并往往引起燃烧,5,片状雷电,6,线状雷电,7,球状雷电,8,在线状雷中直接对建筑物或其他物体放电产生破坏性的热效应和

3、机械效应的雷电叫做直击雷；若是落雷处邻近物体因受静电感应或电磁感应产生高电位引起放电，叫做感应雷；再一种是落雷时沿架空线和金属管道引起的高电位，称为雷电波,9,雷电的危害及其火灾危险性,雷电可烧毁和损坏各种电气设备和设施，造成大规模停电；可击毁建具有很大的破坏力，其破坏作用是多方面的。比如构筑物；可引起易燃、易爆物发生火灾和爆炸事故等。其危害表现在雷电放电时所存在的各种物理效应和作用,10,国外情况据美国国家雷电安全研究所关于雷电所造成的经济影响的一份调查报告表明，美国每年因雷击造成的损失约5060亿美元。每年因雷击造成的火灾3万多起，50%野外火灾与雷电有关；30%的电力事故与雷电有关；有4

4、5石油产品储存和储藏罐事故是由雷击引起的；由于雷电和操作过电压造成物理装置的损失约占80,11,德国电子保险公司对8722件案例损坏原因的分析图,过电压 31,68% (雷击及操作过电压,盗窃 7,01,火灾 4,88,水灾 6,22,不小心/误操作 22,67,其它 26,76,风暴 0,78,12,我国也是雷暴活动十分频繁的国家。全国有20几个省会城市雷暴日都在50天以上，最多可达134天。据不完全统计，每年因雷击造成人员伤亡达30004000人，财产损失50100亿元人民币。 近年来，电子信息系统遭受雷电损失急剧增加，因为电子技术正向高频率、高速度、微型化、网络化和智能化方向发展。电磁干

5、扰，特别是雷电电磁脉冲干扰对设备和系统的影响越来越突出。 另外，随着城市建筑物的增高，收受雷电的几率也增大。电子信息系统受损后，除直接损失外，间接损失往往很难估量。因此，信息时代的到来，已使雷电电磁脉冲的防护成为当务之急,13,数据线缆,TV,电话,230/400 V,移动基站,一个雷电的电磁脉冲可影响几公里范围的电子设备，这也使电子设备受损的几率增大,14,在雷雨季节，雷击的危险性加大，这就需我们生产经营企业要加强现场设备的防雷电管理，不断完善设备防雷系统，由于有些设备已经使用多年，防雷设施腐蚀情况较为严重，有的接地线腐蚀锈断，还有设备的改造、建构筑物的变动等改变了厂区的雷电保护环境造成了安

6、全生产的隐患。 电气仪表是弱电系统极易造成雷电的破坏，要定期请专业防雷检测队伍开展防雷防静电设备安全检查，特别要重点加大对电气仪表防雷隐患的排查，及时进行整改，才能真正确保各个生产过程中的装置电气、仪表等系统正常运行,15,雷电的危害形式,1）电效应 雷电放电时，能产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，足以烧毁电力系统的发电机、变压器等电气设备和线路，引起绝 缘击穿而发生短路，导致可燃、易燃、易爆物品着火和爆炸,16,2）热效应 当几十至上千安的强大雷电流通过导体时，在极短的时间内将转换成大量的热能。雷击点的发热能量可熔化50200 mm3的钢，故在雷电通道中产生的高温，往往会酿成火灾。 例如

7、，某炼油厂一个容积为1500 m2的钢筋混凝土地下式原油储罐，遭雷击后爆炸起火，罐顶全部爆毁（直径48m），内支撑大部分倒塌，经济损失26万元,17,雷击电流热效应使设备烧损的事例,18,3）机械效应 由于雷电的热效应，还将使雷电通道中木材纤维缝隙和其他结构中间缝隙里的空气剧烈膨胀，同时使水分及其他物质分解为气体，因而，在被雷击物体内部出现强大的机械压力，致使被击物体遭受严重破坏或造成爆炸,以上三种效应是直接雷击所造成的，这种直接雷击所产生的电、热、机械的破坏作用都很大,19,遭到雷电袭击的树木、房屋,20,1）直击雷的防护包括三部分：接闪器、引下线和接地体。 接闪器：是指避雷针、避雷线、避雷

8、带、避雷网的直接接受雷电的部分，以及用作接闪的金属屋顶、金属构件等。避雷针是指使用最广的一种接闪器，它是用圆钢或焊接钢管制成，传统的接闪器可用直径为1012mm的圆钢作为避雷针，根据滚球法确定避雷针的保护范围；避雷网和避雷带宜用圆钢或扁钢制作；避雷线一般采用镀锌绞线。避雷网或避雷带应沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷击的部位敷设。避雷针是靠它对雷云电场引起的畸变来吸引雷电的，因此也称为引雷针,防雷保护装置,第二节 防雷装置及措施,21,引下线：引下线一般用直径为8mm的圆钢，沿建筑物的四角引下到接地网上。 第一类建筑物防雷引下线不少于两根,并应沿建筑物四周均匀或对称布置, 当仅利用建筑物四周的钢

9、柱或柱子钢筋作为引下线时，可按规范要求跨度设引下线。 接地装置：传统的方法是：互距5m采用长2.5m的规格为40404mm三根镀锌角钢打入地中并联，并与引下线连接。 当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置。 避雷装置的作用就是当接闪器接受电流后，经过引下线将电流导人接地装置进而安全地进人大地，保证建筑物内设备和人身的安全。至于选择何种防雷措施，则应根据所保护对象的重要性、当地雷电活动情况进行比较确定。一般来说，避雷针主要作为露天变电设备、建筑物和构筑物等的保护；避雷线主要作为电力线路的保护；避雷网或避雷带主要作

10、为建筑物的保护,22,23,1.避雷针：防止雷电直击于电气设备和建筑物，主要用于露天变配电设备、建筑物的保护。 2.避雷线：防止雷电直击于电气设备和建筑物，主要用于输电线路的保护。 3 避雷网和避雷带 主要用于保护建筑物,防雷装置的分类,4.避雷器：主要用于保护电力设备,24,建筑物的防雷措施：避雷针、避雷带、避雷网 架空线路防雷措施：装设避雷线；提高线路自身的绝缘水平；用三角形顶线做保护线；装设自动重合闸装置或自动重合熔断器；装设避雷器和保护间隙,相关防雷措施,25,变配电站的防雷措施：设避雷针；高压侧装设阀型避雷器或保护间隙；当低压侧中性点不接地时，也应装设阀型避雷器或保护间隙,26,第三

11、节 静电的危害及防护,静电的危害,爆炸和火灾容易产生静电火花 电击带静电的人体电压可达上万伏 妨碍生产，影响产品质量（纺织业、印刷业、使胶片感光、引起电子元件误动作,防静电的措施,接地、泄漏法、静电中和、工艺控制 （P149对各类措施进行详述）后面讲述各类方法,27,生产过程中易产生的静电 纸张印刷时或纸张与辊轴的摩擦、橡胶或塑料的碾磨、传动皮带与皮带轮或辊轴的摩擦； 塑料的压制、上光、挤压； 高电阻率液体在管道中流动，或液体高速喷出管口、液体注入容器发生的撞击、冲刷或飞等； 液化气体或压缩气体，在管道中流动或由管口喷出，气瓶放出压缩气体或用喷油枪喷漆； 固体物质的粉碎、研磨，悬浮粉尘的高速运

12、动； 混和器中搅拌高阻物质、纺织品的涂胶过程等,28,静电的特点 静电的电量小，静电电压高。一般电量只有微库或毫库级，但由于带电体的电容量很小，则电压很高。如橡胶行业的静电电压高达几万伏，甚至十几万伏。 静电的能量不大或者说放电后的电流不大。一般不大于毫焦级。 绝缘体上的静电消失或泄漏的很慢，因此，必须设置消除静电的装置。 静电会放电。人体或金属体尖端放电都有极大的危险性，特别是在爆炸和火灾危险场所。静电会产生静电感应。在工艺现场易发生的地方，由于静电感应，可能会在导体或人体上产生电荷而且电压很高，而导致危险的火花放电。 静电是可以屏蔽的。通常桶形或空腔的导体，其内部有电荷时，必定在外壳感应出

13、电荷，但当外表面接地时，则外部的电荷为零，且不影响内部的电荷,29,器件,人体静电电压,几百到几千伏,几千到几万伏,器件,人体静电电压,几百到几千伏,几千到几万伏,30,工艺过程中产生的静电可能引起爆炸和火灾，也可能给人以电击，还可能妨碍生产。其中，爆炸或火灾是最大的危害和危险,静电的危害,31,爆炸和火灾 静电能量虽然不大，但电压高则易放电出现电火花，该火花在有爆炸性气体、爆炸性粉尘或可燃性物质且浓度达到爆炸或燃烧极限时，可能发生爆炸和火灾。 静电在一定条件下引起爆炸和火灾，其充分和必要条件是： 周围空间必须有可燃性物质存在； 具有产生和积累静电的条件，包括物体本身和周围环境有产生和积累静电

14、的条件； 静电积累到足够高的电压后，发生局部放电，产生静电火花； 静电火花能量大于或等于可燃物的最小点火能量,32,静电的危害 静电电击 当人体接近静电体或带静电的人体接近接地体时，都可能遭到电击，但由于静电能量很小，电击本身对人体不致造成重大伤害，然而很容易造成坠落等二次伤害事故。 妨碍生产 有些生产工艺过程，静电会妨碍生产或降低产品质量。如纺织、粉体加工、塑料、橡胶、印刷、胶片等行业，以及电子控制元件、自动化仪表由于静电而误动作，使其控制的生产线程序混乱，导致产品不合格,33,静电引起的事故,2009年05月15 日，渭南市高新区崇业路上的一化工公司车间内，由于原材料在运输过程中产生静电，

15、随后出现火花，引燃了装载化工原材料的釜发生闪爆，4名工人不同程度受伤,34,静电引起油罐车爆炸,静电引起加油站火灾事故,35,静电的影响因素 1.材质和杂质的影响 材料的电阻率，包括固体材料的表面电阻率对于静电泄漏有很大影响。只有容易得失电子，而且电阻率很高的材料才容易产生和积累静电。 杂质对静电有很大的影响，静电在很大程度上决定于所含杂质的成分。一般情况下，杂质有增加静电的趋势；但如杂质能降低原有材料的电阻率，则加入杂质有利于静电的泄漏。液体内含有高分子材料(如橡胶)的杂质时，会增加静电的产生。液体内含有水分时，在液体流动、搅拌或喷射过程中会产生附加静电；液体内水珠的沉降过程中也会产生静电。

16、如果油管或油槽底部积水，经搅动后容易引起静电事故,36,2.工艺设备和工艺参数的影响 接触面积越大，产生静电越多。管道内壁越粗糙，接触面积越大，冲击和分离的机会也越多，流动电流就越大。 对于粉体，颗粒越小者，一定量粉体的表面积越大，产生静电越多。 接触压力越大或摩擦越强烈，会增加电荷的分离，以致产生较多的静电。接触一分离速度越高，产生静电越多。液体流速和管径对液体静电影响很大。 设备的几何形状也对静电有影响。例如，平皮带与皮带轮之间的滑动位移比三角皮带大，产生的静电也比较强烈。过滤器会大大增加接触和分离程度，可能使液体静电电压增加十几倍到100倍以上,37,3.环境条件和时间的影响 材料表面电

17、阻率随空气湿度增加而降低，相对湿度越高，材料表面电荷密度越低。 由于空气湿度受环境温度的影响，以致环境温度的变化可能加剧静电的产生。 导电性地面在很多情况下能加强静电的泄漏，减少静电的积累。周围导体布置对静电电压有很大的影响。 带静电体周围导体的面积、距离、方位都影响其间电容，从而影响其间静电电压。例如，传动皮带刚离开皮带轮时电压并不高，但转到两皮带轮中间位置时，由于距离拉大，电容大大减小，电压则大大升高,38,防止静电危害的措施 石油化工企业，当液相与固相之间，液相与气相之间，液相与另一不相容的液相之间以及固相和气相之间，由于流动、搅拌、沉降、过滤、冲刷、喷射、灌注、飞溅、剧烈晃动以及发泡等

18、接触、分离的相对运动，都会在介质中产生静电。许多石油化工产品都属于高绝缘物质，这类非导电性液体在生产和储运过程中，产生和积聚大量的静电荷，静电聚积到一定程度就可发生火花放电。如果在放电空间还同时存在爆炸性气体，便可能引起着火和爆炸,39,1 防止爆炸性气体的形成 大爆炸和火灾危险场所采用通风装置加强通风，及时排出爆炸性气体使浓度不在爆炸范围内，以防止静电火花引起爆炸。同时对应于爆炸浓度范围还与温度密切相关，把温度控制在爆炸温度范围之外也是防止静电引起爆炸的途径。对于油面空间不能采用正压通风的办法来防止爆炸性混合气体的形成，可采用惰性气体覆盖的方法（如氮气覆盖），或采用浮顶罐、内浮顶罐。浮顶罐或

19、内浮顶罐虽可消除浮盘以下的油气空间，尤其是内浮顶罐浮顶上面含有较多可燃气体，但浮盘上部的可燃气体发生火花放电现象也应该予以重视,2 加速静电泄漏，防止或减少静电聚积 静电的产生本身并不危险。实际的危险在于电荷的积聚，因为这样能储存足够的能量，从而产生火花将可燃性气体引燃。为了加速油品电荷的泄漏，可以接地、跨接以及增加油品的电导率,40,2.1 接地和跨接 静电接地和跨接是为了导走或消除导体上的静电，是消除静电危害的最有效措施之一。静电接地的具体方法是把设备容器及管线通过金属导线和接地体与大地连通形成等电位，并有最小电阻值。跨接是指将金属设备以及各管线之间用金属导线相连造成等电位。显然，接地与跨

20、接的目的在于人为地与大地造成的一个等电位体，不致因静电电位差造成引起危害。管线跨接的另一个目的是当有杂散电流时，给它以一个良好的通路，以免在断路处发生火花而造成事故。油罐取和油品作业区的管与管、管与罐、罐上的部件及其附近有可能感应带电的金属物体都应接地。根据石油库设计规范（GBJ7484）和石油化工企业设计防火规范（GB5016092）的规定，防静电接地装置的接地电阻不宜大于100,41,2.2 添加抗静电剂 油品容器的接地只能消除容器外壁的电荷，由于油品的电导率较小，油品表面及其内部的电荷很难靠接地泄漏。添加抗静电剂既可以增加油品的导电率、加速静电泄漏和导出，又可减少油品中积聚的电荷并降低油

21、品的电位。 2.3 设置静电缓和器 静电缓和器又叫静电中和器，它是消除或减少带电体电荷的装置。其工作原理是它所产生的电子和离子与带电体上相反符号的电荷中和，从而消除静电危险,42,3. 防止人体带电 在有火灾、爆炸危险的场合，操作人员不要穿化纤衣服，宜穿布底鞋或导电的胶底鞋；工作地面应采用导电性能好的水泥地面或采用导电橡胶的地板。 4.增加空气湿度 在条件允许时，采取喷水方法提高设备内部和设备周围空气的相对湿度，来增加空气的导电性能，以消除静电积聚。在工艺条件允许的情况下，空气增湿以相对湿度70%为适宜。增湿的具体方法可采用通风系统进行调湿、地面洒水、挂湿布条以及喷放水蒸气等方法。增湿空气不仅

22、有利于静电的导出，还能提高爆炸性混合物的最小点火能量，有利于防爆,43,5 添加抗静电剂 油品容器的接地只能消除容器外壁的电荷，由于油品的电导率较小，油品表面及其内部的电荷很难靠接地泄漏。添加抗静电剂既可以增加油品的导电率、加速静电泄漏和导出，又可减少油品中积聚的电荷并降低油品的电位。 6 防止人体带电 在有火灾、爆炸危险的场合，操作人员不要穿化纤衣服，宜穿布底鞋或导电的胶底鞋；工作地面应采用导电性能好的水泥地面或采用导电橡胶的地板,44,防雷装置、防静电装置、电器设备接地 和接零装置的异同点及检测,概念介绍 1.防雷装置 一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。其保护原理是利用在空中高于其被保护对象的有利地位，把雷电引向自身，承受雷击，把雷电流泄入大地，从而保证人身和设备及建筑物免遭雷电危害的一种安全措施。 2.防静电装置 一套完整的防静电装置包括引下线和接地装置。其保护原理是将固体、液体、