电气防火防爆防雷

第八讲电气防火防爆（上）电气防火防爆也就是由电气作为引燃源引发的烷式爆炸，例如，在石油开采现场和精炼厂，约有60%〜80%的场所，都属于爆炸性危险环境。电气引燃源可燃物被点燃，可以有两种形式，一种形式是靠明火，还有一种形式不需要明火，当把温度升到一定程度，就会自燃。电气可以实现这两种点燃，所以，把电气引燃源也分为两类，危险温度以及电火花和电弧。1.危险温度危险遥度「图4-1危险温度分类图危险温度有很多情况，可以由电气设备产生，例如，旋转的电气设备会由于摩擦产生高温，电气设备内部的导体通过电流会发热，因为接触不良或者过载、短路、绝缘损坏、操作不当、老化等产生，也可以因为绝缘材料产生高温；铁芯内部在有磁通而变化的时候产生涡流现象和感应流发热。铁芯也会因磁通来回变的时候，磁通内部的微小离子要不断地沿着磁通的方向去转向，在转向的过程中，微小的离子磁筹之间相互摩擦，最后也会产生热。为了防止涡流损耗，铁芯都是用一片一片的硅钢片叠成，每一片硅钢片之间是绝缘的，即使如此，铁芯的高温也会产生危险温度，如果绝缘被破坏掉了，产生了更大的涡流，温度就会上升。此外，电气照明和电加热，在正常情况下也要发热。【案例】电暖气造成突发性大火在河南焦作，曾经发生过一起80多人的死亡事件，原因是这些人在录像厅里看录像，结果加热的电暖气烤着了沙发，造成突发性大火，导致80多人没有逃出去，这是危险温度造成的重大伤亡事件。电火花及电弧电火花一一电极之间的击穿放电。大量电火花将汇集成电弧，电弧高温可达8000r，能使金属熔化、飞溅，构成火源。电弧在爆炸危险场所会点燃引燃源，因此，在爆炸危险场所，电火花和电弧无疑会成为引燃源。电火花可分为：工作火花一一正常时应无引燃危险，但异常时，例如三相刀开关不同时闭合等；事故火花——短路、断线；其他火花——雷电、静电、电磁感应。在电路之中，当分断电路的时候，就会产生电弧，特别是在高压状态下，怎样把电路切断，把电弧灭掉。因此要使用高压断器，断器内部有很强的灭弧功能，它能够把电弧灭掉，电弧灭掉了，这时电路才真正断开了。危险物质如何在爆炸火灾危险场所去防范电气设备发生事故？这就需要正确合理地选用适合这个场所的电气设备，也就是有针对性的选择，危险场所之所以危险，是因为它有危险物质，要有针对性，就必须对危险场所有一个认识。（一）爆炸性物质种类的分类按爆炸性物质种类的分类，爆炸性物质分以下三类：I类：矿井甲烷（CH4）；II类：爆炸性气体、蒸汽；III类：爆炸性粉尘、纤维。需要注意的是，由于专门有一类防爆电气是用于防范井下的瓦斯，矿井下的瓦斯主要成分是甲烷，于是，把这一类防爆电气归到了一类，因此在这里把矿井甲烷单列为一类。对于地面上的甲烷则列为两类。（二）爆炸性物质分级、分组按爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流比（MICR），可以对爆炸性物质分级、分组。1•最大试验安全间隙（MESG）爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙，它的测量划分是用一个容器，放入爆炸性气体，用另一个容器装同样的爆炸性气体，在这两个容器之间，没有任何的连通，然后把这两个容器贴在一起两个容器之间开两个小口，两个小口对小口连通，一般小口开高为25毫米，宽为适当的宽度，点燃其中一个，观察另一个是否跟着燃烧。在做试验的时候，逐渐把宽度变窄，窄到一定程度就会发现，另一边的气体不能跟着燃烧，这个小口的宽度大致是一个定值，反映了引燃的容易程度，这个间隙就是最大试验间隙。2.最小点燃电流比最小点燃电流比是指和甲烷点燃的电流进行比较，电流反映持续一定的能量，如果比出来的数很小，还能点燃，就说明很危险。通过最小点燃电流比，能够把不同气体的危险引燃程度体现出来。引燃温度分组有高有低，对其进行排序，从T1到T6,T6最危险。3•按爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流比（MICR）分级按爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流比（MICR）可以将爆炸性物质划分为以下几类：II类爆炸性气体（分3级）：IIA；IB；IIC；III类爆炸性粉尘（分2级）：IIIA；IB；4.按引燃温度即自燃点分组II类爆炸性气体（分6组）：T1、T2、T3、T4、T5、T6；III类爆炸性粉尘（分3组）：T11、T12、T13。表4-1爆炸性气体的分类、分组和分级类纟1最大试验安全间隙（mm）最小点燃电流比引燃温度（°C）及组别T1T2T3T4T5T6T>450300VTW450200VTW300135VTW200100VTW13585VTW100

表4-2爆炸性粉尘的分组、分级种类和级别引燃温度（°C）及组别T11T12T13T>270200VTW27O140 VTW200II]A非导电性可燃纤维木棉纤维、烟草纤维、纸纤维、亚硫酸盐纤维、人造毛短纤维、亚麻木质纤维——非导电性爆炸性粉尘小麦、玉米、砂糖、橡胶、染料、苯酚树脂、聚乙烯可可、米糖——IIIB导电性爆炸性粉尘镁、铝、铝青铜、锌、钛、焦炭、炭黑铝（含油）、铁、煤——火炸药粉尘——黑火药、TNT硝化棉、吸收药、黑素金、特屈儿、泰安1.141.0甲烷I0.91.140.81.0乙烷、丙烷、丙酮、氯苯、苯乙烯、氯乙烯、甲苯、苯胺、甲醇、一氧化碳、乙酸乙酯、乙酸、丙烯腈丁烷、乙醇、丙烯、丁醇、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸酐戊烷、己烷、庚烷、癸烷、辛烷、汽油、硫化氢、环己烷乙醚、乙醛亚硝酸乙酯I0.50.90.45〜0.8二甲醚、民用煤气、环丙烷环氧乙烷、环氧丙烷、丁二烯、乙烯异戊

二烯1 W0.5<0.451.141.0甲烷I0.91.140.81.0乙烷、丙烷、丙酮、氯苯、苯乙烯、氯乙烯、甲苯、苯胺、甲醇、一氧化碳、乙酸乙酯、乙酸、丙烯腈丁烷、乙醇、丙烯、丁醇、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸酐戊烷、己烷、庚烷、癸烷、辛烷、汽油、硫化氢、环己烷乙醚、乙醛亚硝酸乙酯I0.50.90.45〜0.8二甲醚、民用煤气、环丙烷环氧乙烷、环氧丙烷、丁二烯、乙烯异戊

二烯1 W0.5<0.45水煤气、氢、焦炉煤气乙炔一-硫化碳硝酸

乙酯危险环境（一）【图解】图中，PG—爆炸性气体环境生成概率，TG—年爆炸性气体环境存在时间。气体、蒸汽爆炸危险环境根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，对危险场所分区，分为：0区、1区、2区。0区（0级危险区域）正常运行时连续或长时间出现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸汽或薄雾的区域，例如，油罐内部液面上部空间。1区（1级危险区域）正常运行时可能出现（预计周期性出现或偶然出现）爆炸性气体、蒸汽或薄雾的区域，例如，油罐顶上呼吸阀附近。2区（2级危险区域）正常运行时不出现，即使出现也只可能是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸汽或薄雾的区域，例如，油罐外3米内。释放源释放源和通风条件对于气体、蒸汽爆炸危险物有很大的影响，释放源是划分爆炸危险区域的基础。释放源可以分为以下几种：连续级释放源：连续释放、长时间释放或短时间频繁释放；一级释放源：预计在正常运行时周期或偶尔释放的释放源；二级释放源：预计在正常运行时不可能释放，即使释放也仅仅是偶尔短时释放的释放源。必须指出的是，切不可将GB50058-92中释放源定义中的两个“偶尔”同样看待。第一级释放源定义中的“周期或偶尔释放”中的“偶尔”在IEC60079-10原文中用词为occasionally（中文译：有时候，偶尔）；而第二级释放源定义中的“偶尔短时释放”中的“偶尔”在原文中用词为infrequently（中文译：很少发生地，罕见地）。通风条件通风条件——是划分爆炸危险区域的重要因素。通风分为以下三种类型：自然通风；一般机械通风；局部机械通风。第九讲电气防火防爆（下）危险环境（二）粉尘、纤维爆炸危险环境粉尘、纤维爆炸危险区域——指生产设备周围环境中，悬浮粉尘、纤维量足以引起爆炸，以及在电气设备表面会形成层积状粉尘、纤维而可能形成自燃或爆炸的环境。根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，可以将此类危险环境划为10区和11区。10区指正常运行时连续或长时间或短时间频繁出现爆炸性粉尘、纤维的区域。11区指正常运行时不出现爆炸性粉尘、纤维，仅在不正常运行时短时间偶然出现爆炸性粉尘、纤维的区域。划分粉尘、纤维爆炸危险环境的等级时，应考虑粉尘量的大小、爆炸极限的高低和通风条件IEC1241-3和GB12476.1-2000将粉尘爆炸危险区域划分为以下3级（20区、21区、22区）：区在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。区在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所。该区域包括，与充入或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。区在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区。火灾危险环境火灾危险环境按下列规定分为21区、22区和23区：TOC\o"1-5"\h\z区具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。区具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或纤维，虽不可能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。区具有固体状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。图4-3释放源接近地坪时易燃物质重于空气、通风不良的生产装置区图例防爆电气设备和防爆电气线路（一）防爆电气设备类型按照使用环境，防爆电气设备分成两类I类一一煤矿井下用电气设备；——工厂用电气设备。按防爆结构形式，防爆电气设备分为以下类型（括弧内字母为该类型标志字母）d） ；e） ；o）；q）；ia级和ib级，其中，ia在正常工作、发生一个故障及发生两个故障时不能点燃爆炸性混合物的电气设备，主要用于0区；ib——正常工作及发生一个故障时不能点燃爆炸性混合物的电气设备，主要用于1区。正压型（P）；（n）；s）。（二）防爆电气设备的标志防爆型电气设备外売的明显处，须设置清晰的永久性凸纹标志。设备铭牌的右上方应有明显的“Ex”标志。防爆标志表不法：防爆型式，类别，级别，组别。例如，dIlBT3——表示II类B级T3组的隔爆型电气设备；iaIIAT5——表示II类A级T5组的ia级本质安全型电气设备。如有一种以上复合防爆型式，应先标出主体防爆型式，然后标出其他防爆型式。例如epIlBT4——表示主体为增安型，并有正压型部件的防爆型电气设备。

图4-4防爆电气设备的标志示例（三）防爆电气设备的选型对于气体、蒸汽爆炸危险环境电气设备的选型，可以依照下表4-3所示，进行选择表4-3气体、蒸汽爆炸危险环境电气设备选型电气设备类别爆炸危险环境区别0区1区2区本嚴女全犁本质安隔爆型IF压犁充油型増安型本质安伞型隔爆型充油型增安型无火花型笼型感应电动机boA□：O.O'o直涼电动机AA□:OO'变压器（包括启动.卑）AAXD'D:o:o开关、短路器o：0'熔断器A.D控制开关及按钮□■0■□.Q□:□'O.操作箱、柜p!O'□；O配电盘A'；□固定式灯o.X□o'携带式电池灯□□指示灯类 'o''冥D'o镇涼器o：A''0'o戶号.报警装置□QO'X□■DD：o福接装置□.□'电气测量表计p:X□-Oo.图4-5防爆电气设备和防爆电气线路示例（四）粉尘防爆电气设备外壳的分类粉尘防爆电气设备外壳按其限制粉尘进入设备的能力分为以下两类：尘密外壳：外壳防护等级为IP6X，标志为DT；防尘外壳：外壳防护等级为IP5X，标志为DP。消防供电和电气灭火（一） 消防供电消防用电设备配电线路应设置单独的供电回路，即要求消防用电设备配电线路与其他动力、照明线路（从低压配电室至最末一级配电箱）分开单独设置，以保证消防设备用电。消防配电设备应有明显标志。例如，在有众多人员聚集的大厅及疏散出口处、高层建筑的疏散走道和出口处、建筑物内封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室以及消防控制室、消防水泵房等处应设置事故照明。（二） 电气灭火注意事项触电危险和断电电气设备或电气线路发生火灾，如果没有及时切断电源，扑救人员身体或所持器械可能接触带电部分而造成触电事故；使用导电的火灾剂，例如水枪射出的直流水柱、泡沫灭火器射出的泡沫等射至带电部分，也可能造成触电事故；火灾发生后，电气设备可能因绝缘损坏而碰壳短路，电气线路可能因电线断落而接地短路，使正常时不带电的金属构架、地面等部位带电，也可能导致接触电压或跨步电压。因此，发现起火后，首先要设法切断电源。带电灭火安全要求应按现场特点选择适当的灭火器例如，二氧化碳灭火器、干粉灭火器的灭火剂都是不导电的，可用于带电灭火。而泡沫灭火器的灭火剂（水溶液）不宜用于带电灭火，因为其有一定的导电性，而且对电气设备的绝缘有影响。用水枪灭火时宜采用喷雾水枪，带电灭火比较安全用普通直流水枪灭火时，为防止通过水柱的泄漏电流通过人体，可以将水枪喷嘴接地，也可以让灭火人员穿戴绝缘手套、绝缘靴或穿戴均压服操作。但要注意人体与带电体之间保持必要的安全距离。第十讲防雷（上）雷电是一种自然现象。雷击会造成设施或设备的毁坏，可能造成大规模停电，可能造成火灾或爆炸，还可能直接伤及人身。有关资料表明，全球平均每年因雷电灾害死亡人数超过3000人，直接损失80亿元。【案例】浙江的雷害雷害会造成群死群伤，发生在浙江前几年夏季的一起事故中，在三棵大树下，有一群人聚众打牌，结果一次雷击造成了15人死亡。点评：原因是雷击的时候会形成跨步电压，雷击到树上后，树杆把雷电流传导到树根然后向四周流散，就会在周围形成了很强的不等位区域，在这个区域里，人的两只脚之间存在着电位差。另一个原因就是强大的雷电流在接地电阻上会产生很高的电压，会使整个树干以及树枝都带有很高的电位，这么高的电位就会对树下的人进行放电，这就造成了二次反击，即雷并不是直接击到人头上，而是这些树干，树枝，由于它很高的电位，与人之间形成的场强超过了空气的击穿场强，就把空气击穿对人放电，形成群死群伤。所以说，雷击会产生的情况主要有以下两种：极高的过电压（数千kV〜数万kV）极大的过电流（数十kA〜数百kA）图5-1雷电示意图雷电的种类（一） 直击雷带电积云与地面目标之间的强烈放电称为直击雷。（二） 感应雷感应雷也称为雷电感应或感应过电压。它分为，静电感应雷和电磁感应雷。静电感应雷静电感应雷是由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的。雷电的感应能感应出大量的电荷，雷电向云间放电或者向其他物体放电，电荷的失主也就是使得原来被感应的这些电荷失去了束缚，因为被感应电荷是同性的，相互排斥，因此被感应电荷要迅速地消散掉，在消散的时候，就会沿着金属管道或者沿着线路向两方向去传播，这样就形成雷电冲击波。在带电积云与其他客体放电后，架空线路导线或导电凸出物顶部的电荷失去束缚，以大电流、高电压冲击波——雷电波的形式，沿线路导线或导电凸出物极快地传播。又称为感应过电压（感应雷）。感应过电压一般为200〜300kV，最高可达400〜500kV。雷电侵入波的传播速度在架空线路中约为300m/ps,在电缆中约为150m/ps。电磁感应雷雷电放电时,巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场,从而在邻近的导体上感应出很高的电动势。如系开口环状导体,开口处可能由此引起火花放电；如系闭合导体环路,环路内将产生很大的冲击电流；如闭合导体环路某处接触不良,则会产生局部发热,形成危险温度。（三） 球雷球雷是雷电放电时形成的发红光、橙光、白光或其他颜色光的火球。它是一团处在特殊状态下的带电气体。直径多为20cm左右，运动速度约为2m/s，存在时间为数秒钟到数分钟；出现概率——约为雷电放电次数的2%；在雷雨季节，球雷可能从门、窗、烟囱等通道侵入室内。【案例】球雷进入教室有一天，在东北一个小学的一间教室外边，突然发生了一声爆炸声响，大家看到一个火球爆炸了，实际上是一个球形雷炸开了，然后变成好多小火球，随着气流进入教室，结果很多孩子被烧伤（四） 雷电参数雷电参数雷电参数包括以下几个方面：雷暴日；雷电流幅值；雷电流陡度；冲击过电压。雷暴日只要一天之内能听到雷声，就算一个雷暴日。用年平均雷暴日数来衡量雷电活动的频繁程度；单位是，d/a；雷暴日数愈大，说明雷电活动愈频繁。【案例】我国部分地区雷暴日我国广东省的雷州半岛（琼州半岛）和海南岛一带雷暴日在80d/a以上，北京、上海约为40d/a,天津、济南约为30d/a等。我国把年平均雷暴日不超过15d/a的地区划为少雷区，超过40d/a划为多雷区。（五） 雷电的危害雷电破坏作用具有以下三方面：电形式；热形式；机械形式。【案例】雷电的机械性质雷电会把大树霹裂，会把烟囱霹裂，这反映了一定的机械作用力。其实，这是由于雷电的通道温度很高，会使气体被受热骤然膨胀，产生一种类似爆炸的力。另外它也会使通过的一些水分骤然蒸发掉，产生体积的膨胀，这也反映出机械性质。建筑物防雷的分类建筑物按其重要性、生产性质、遭受雷击的可能性和后果的严重性分为三类。1.第一类防雷建筑物制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量危险物质的建筑物，遇电火花会引起爆炸，从而造成巨大破坏或人身伤亡的建筑物。因此，凡是制造、储存、生产、使用中一旦遇到火花就非常危险，就要爆炸，就会造成巨大破坏作用的建筑物都属于第一类防雷建筑物。2.第二类防雷建筑物国家级重点文物保护的建筑物；国家级的会堂、办公楼、档案馆、大型展览馆、国际机场、大型火车站、国际港口客运站、国宾馆、大型旅游建筑和大型体育场等；国家级计算中心、通信枢纽，以及对国民经济有重要意义的装有大量电子设备的建筑物；制造、使用和储存爆炸危险物质，但电火花不致引起爆炸，或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物，例如，油漆制造车间、氧气站、易燃品库等。2区、11区及某些1区属于第二类防雷建筑物；有爆炸危险的露天气罐和油罐；年预计雷击次数大于0.06次的部、省级办公楼，及其他重要的或人员密集的公共建筑物。年预计雷击次数大于0.3次的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。第三类防雷建筑物省级重点文物保护的建筑物和省级档案馆；年预计雷击次数等于和大于0.012次，小于和等于0.06次的部、省级办公楼及其他重要的或人员密集的公共建筑物；年预计雷击次数大于和等于0.06次，小于和等于0.3次的住宅、办公楼等一般性民用建筑物；年预计雷击次数大于和等于0.06次的一般性工业建筑物；考虑到雷击后果和周围条件等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境的建筑物；年平均雷暴日15d/a以上地区，高度为15m及其以上的烟囱、水塔等孤立高耸的建筑物。年平均雷暴日15d/a及15d/a以下地区，高度为20m及20m以上的烟囱、水塔等孤立高耸的建筑物。例如，2006年9月9日，希腊雅典，帕台农神庙雷暴来临，由于安装了雷电保护装置，使得建筑物没有遭到损坏。如下图5-2所示：图5-2希腊雅典，帕台农神庙免遭雷暴损坏防雷装置（一）避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器都是经常采用的防雷装置。上述的针、线、网、带都只是接闪器。（一）完整的防雷装置接闪器接闪器可以利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保护被保护物免受雷击。接闪器的工作原理接闪器的工作原理是靠它突出于建筑物，把雷电引向自身，从而通过引下线送入接地级，由接地级再流散到大地的过程，人们无法阻止住雷电，但是能够将雷电引导到一个安全的通道，通过这个安全通道，把它的能量释放到大地。接闪器的保护范围一般只要求保护范围内被击中的概率在v0.1%即可。接闪器的保护范围按滚球法计算（在日本叫回转球体法）滚球的半径按建筑物防雷类别确定，一类为30m、二类为45m、三类为60m。雷击的放电过程不是突然一下，不是一次性的放电，而是由若干次逐渐向大地逼近的过程，经过多次放电，在最后一次放电时，才真正击到地面的物体。前面的这些放电叫做先导放电，也叫雷击的先行放电，由于最后的一击一定是找距离最近的点去击，所以就形成了一个类似球面的范围，最近的部位就可能是端部，整个的运行轨迹就可以想象成一个球面，所以，滚球法的意思就是可以假象一个大的球体，这个大的球体向建筑物滚动，当碰到了建筑物的时候，如果碰到的是针，就被针挡住了，如果碰到了建筑物却没碰到针，则所碰到的那部分建筑物就不会被有效保护。引下线引下线的要求防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。引下线一般采用圆钢或扁钢，其尺寸和防腐蚀要求与避雷网、避雷带相同例如，用钢绞线作引下线，其截面积不得小于25mm2。用有色金属导线做引下线时，应采用截面积不小于16mm2的铜导线。防雷接地装置接地装置是防雷装置的重要组成部分。接地装置向大地泄放雷电流，限制防雷装置对地电压不致过高。除独立避雷针外，在接地电阻满足要求的前提下，防雷接地装置可以和其他接地装置共用防雷的接地装置主要考虑接地电阻，要满足接地电阻的要求，也就是防雷接地电阻一定要低于10欧姆。可能会由于种种原因而发生变化，因此每年都要在雨季之前进行检测，而且要由有资质的单位来进行检测，我国的防雷检测有资质的单位是中国气象局，各地区的防雷主管由各地区的气象部门来进行，企业每年应在雷雨季节之前进行防雷接地电阻的检测。第十一讲防雷（下）防雷装置（二）避雷器避雷器是一专门的防雷装置。避雷器并联在被保护设备或设施上，正常时处在不通的状态。出现雷击过电压时，击穿放电，切断过电压，发挥保护作用。过电压终止后，避雷器迅速恢复不通状态，恢复正常工作。避雷器主要用来保护电力设备和电力线路，也用作防止高电压侵入室内的安全措施。电子式避雷器电子式避雷器在国内也有使用，例如，北京天然气进京，西气东送，在北京周围的天然气储备站，每一个储备站都有4个1万方的大的圆形的天然气储罐，这个圆形的储罐上面就立着一个电子式避雷器，它的避雷器的保护范围相对比较宽。如建筑物有5米高度，它的半径就可以超过100米，可以起到很好的防雷作用。图5-4电子式避雷器图5-5电子式避雷器保护范围示意图表5-1电子式避雷器保护范围设置高度h（m）23456810保护等级I31476379797979保护等级II395878979798101保护等级III436485107107108113压敏型避雷器，这是一种新型的避雷器，这种避雷器没有火花间隙，只有压敏电阻阀片。雷击防护直击雷防护第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物和第三类防雷建筑物的易受雷击部位应采取防直击雷的防护措施；可能遭受雷击，且一旦遭受雷击后果比较严重的设施或堆料，例如，装卸油台、露天油罐、露天储气罐等也应采取防直击雷的措施；高压架空电力线路、发电厂和变电站等也应采取防直击雷的措施。直击雷防护的主要措施一一装设避雷针、避雷线、避雷网、避雷带。感应雷防护措施静电感应防护为了防止静电感应产生的高电压，应将建筑物内的金属设备、金属管道、金属构架、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮，以及突出屋面的放散管、风管等金属物件与防雷电感应的接地装置相连。电磁感应防护为了防止电磁感应，平行敷设的管道、构架、电缆相距不到100mm时，须用金属线跨接，跨接点之间的距离不应超过30m，交叉相距不到100mm时，交叉处也应用金属线跨接。雷电侵入波防护属于雷电冲击波造成的雷害事故很多，在低压系统，这种事故占总雷害事故的70%以上。防护措施如下：以第一类防雷建筑物的供电线路要求为例，严于第二、三类。全长采用直埋电缆，入户处电缆金属外皮、钢管与防雷电感应接地装置相连；户外天线的馈线临近避雷针或避雷针引下线时，馈线应穿金属管线或采用屏蔽线，并将金属管或屏蔽接地。如果馈线未穿金属管，又不是屏蔽线，则应在馈线上装设避雷器或放电间隙。人身防雷雷暴时，由于带电积云直接对人体放电，雷电流入地产生对地电压，以及二次放电等都可能对人造成致命的电击。防护措施如下：雷暴时，应尽量减少在户外或野外逗留。如果有条件，可进入有宽大金属构架或有防雷设施的建筑物、汽车或船只内；在建筑屏蔽的街道或高大树木屏蔽的街道时，要注意离开墙壁或树干8m以外。雷暴时，应尽量离开小山、小丘、隆起的小道，离开海滨、湖滨、河边、池塘旁，避开铁丝网、金属晒衣绳以及旗杆、烟囱、宝塔、孤独的树木附近，还应尽量离开没有防雷保护的小建筑物或其他设施。雷暴时人体最好离开可能传来雷电侵入波的线路和设备1.5m以上。调查资料表明，户内70%以上对人体的二次放电事故发生在与线路或设备相距1m以内的场合，相距1.5m以上者尚未发生死亡事故。应当注意，仅仅拉开开关对于防止雷击是起不了多大作用的。雷雨天气，还应注意关闭门窗，以防止球雷进入户内造成危害。防雷击电磁脉冲雷击电磁脉冲(Lightningelectromagneticimpulse，LEMP)是一种干扰源，是闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。干扰绝大多数是通过连接导体引入的，例如，雷电流或部分雷电流、被雷击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰。防雷击电磁脉冲措施如下：屏蔽建筑物和房间外部设屏蔽措施，以合适的路径敷设线路（合理布线，避免靠近引下线），线路采用屏蔽。等电位连接所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件都应与等电位连接在一起。例如，屋顶金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架等。当采用屏蔽电缆时，其屏蔽层应至少在两端并在防雷区交界处做等电位连接。当系统要求只在一端组等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按上述要求处理。接地每幢建筑物本身应采用共用接地系统（其构成详见GB50057-94（2000年版））合理选用和安装SPD（Surgeprotectivedevice）——电涌保护器（安装于电源线、信号线进线入口处）电压开关型SPD工作原理在无电涌出现时为高阻抗，当出现电压电涌时变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管、闸流管和三端双向可控硅元件作这类SPD的组件。也称“短路开关型”或“克罗巴型”SPD。计算机通信网络专用SPD响应时间Wins。限压型SPD工作原理在无电涌出现时为高阻抗，随电涌电流和电压的增加，阻抗跟着连续变小。通常采用压敏电阻抑制二极管作这类SPD的组件，也称“钳压型”SPD。组合型SPD工作原理由上述两种组件组合而成，可显示两者都有的特性。图5-6北京市建筑物防雷安全检测证第十二讲静电危害防护及电磁辐射防护静电危害防护【案例】静电事故

某企业欲将汽油储罐中的汽油用泵经底部阀门全部抽出。但由于阀门安装在比罐底稍高的地方，阀门以下的油就不容易抽到。为了提高油的水平面，就往油罐里注水，因为水比油重，可以把油托起来。采取的注水方式是从储罐油面上约4.5m处自由落下，在注水14分钟后储罐发生了爆炸。查其原因，竟是静电造成的灾害事故。（一）静电的产生实验证明，只要两种物质紧密接触而后再分离时，就可能产生静电。静电的产生是同接触电位差和接触面上的双电层直接相关的。静电的起电方式——分离起电两种物体接触，其间距离小于25X10.8cm时，由于不同原子得失电子的能力不同，不同原子外层电子的能级不同，其间即发生电子的转移。因此，界面两侧会出现大小相等、极性相反的两层电荷。这两层电荷称为双电层，其间的电位差称为接触电位差。根据双电层和接触电位差的理论，可以推知两种物质紧密接触再分离时，即可能产生静电。所以静电序列是指按照两种物质间双电层的极性，把相互接触时带正电的排在前面，带负电的排在后面，依次排列下去，可以排成一个长长的序列，这样的序列叫做静电序列或静电起电序列。破断起电材料破断后能在宏观范围内导致正、负电荷的分离，即产生静电，这种起电称为破断起电。例如，固体粉碎、液体分离过程的起电属于破断起电。感应起电由于带负电荷的带电体A,附近有导体B,在带电体A的静电感应下，B的端部出现正电荷；由于导体B与接地体C相连，B对地电位仍然为零；当B离开接地体C时，B成为带电体。电荷迁移当一个带电体与一个非带电体接触时，电荷将重新分配，即发生电荷迁移而使非带电体带电。当带电雾滴或粉尘撞击在导体上时，会产生电荷迁移；当气体离子流射在不带电的物体上时，也会产生电荷迁移。固体静电固体静电可直接用双电层和接触电位差的理论来解释。双电层上的接触电位差是极为有限的，而固体静电电位可高达数万伏以上，其原因在于电容的变化。电容器上的电压U、电量Q、电容C三者之间的关系如下：Q对于平板电容器，其电容计算公式如下：前式中：E——极间电介质的介电常数；S——极板面积；d——极间距离。由上述关系可以导出：当Q，£，S不变时，U-d。可得出如下公式：Qd将两种相接近的两个带电面看成是电容器的极板。紧密接触时，其间d只有25X10.8cm。若二者分开为lcm,即d增大为400万倍。与其对应，如接触电位差为0.01V,则在不考虑分开时电荷逆流的情况下，二者之间U可达40000V。例如，橡胶、塑料、纤维等行业工艺过程中的静电高达数万伏，甚至数10万伏，如不采取有效措施，很容易引起火灾。人体静电人在活动过程中，人的衣服、鞋以及所携带的用具与其他材料摩擦或接触一分离时，均可能产生静电。例如，人穿混纺衣料的衣服坐在人造革面的椅子上，人和椅子的对地绝缘都很高，则当人起立时，由于衣服与椅面之间的摩擦和接触——分离，人体静电高达10000V以上。液体或粉体从人拿着的容器中倒出或流出时，带走一种极性的电荷，而人体上将留下另一种极性的电荷。人体是导体，在静电场中可能感应起电而成为带电体，也可能引起感应放电。人体静电引起的放电往往是酿成静电灾害的重要原因之一。粉体静电粉体只不过是处在特殊状态下的固体，其静电的产生也符合双电层的基本原理。粉体物料的研磨、搅拌、筛分或高速运动时，由于粉体颗粒与颗粒之间及粉体颗粒与管道壁、容器壁或其他器具之间的碰撞、摩擦，以及由于破断都会产生有害的静电。例如，塑料粉、药粉、面粉、麻粉、煤粉和金属粉等各种粉体都可能产生静电。粉体静电电压可高达数万伏。液体静电不含水和深度加工的可燃性油品在生产和贮运过程中所产生的静电，是工业生产中最危险和最复杂的问题。液体在流动、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞溅、冲刷、灌注和剧烈晃动等过程中，可能产生十分危险的静电。由于电渗透、电解、电泳等物理过程，液体与固体的接触面上也会出现偶电层（双电层）。固定电荷层 紧贴分界面的电荷层不随液体流动；滑移电荷层——与固定电荷层相邻的异性电荷层随液体流动。液体流动时f一种极性的电荷随液体流动f流动电流f管道的终端容器里将积累静电电荷。图6-1液体静电产生示意图【案例】油产生的液体静电在石油工业中，汽油在金属管道中流动时带负电荷，而管道带正电荷;汽油流经棉制品材料时电位为2.6kV；槽车装油时，油面电位高达10kV以上；在石油精炼过程中，油品经反复加压、加热、喷射、冷却和压送等工序，将使油料带有大量电荷；油罐车在马路上行驶时轮胎摩擦起电，油料本身由于摇晃也起电，油品经过阀门、泵、过滤器和其他截面改变之处也剧烈起电，特别在过滤时起电电位很高；煤油生成静电的能力要比汽油大6倍，航空煤油要比汽油大3倍；点评：不同批生产的油品电阻会有不同，因此它们产生静电的能力也不同。重质油品如燃料油和煤油比轻质油品生成静电的能力要大。重质油品虽然产生的静电多，但是其本身没有爆炸危险，因为它们的挥发度低。（二）静电的消失静电的消失有两种主要方式，即中和与泄漏。前者主要是通过空气发生的，后者主要是通过带电体本身及其相连接的其他物体发生的。静电中和空气中自然存在的带电粒子极为有限，中和是极为缓慢的，一般不会被觉察到。带电体上的静电通过空气迅速地中和发生在放电时。静电泄漏绝缘体上较大的泄漏有以下两条途径：绝缘体表面泄漏，遇到的是表面电阻；绝缘体内部泄漏，遇到的是体积电阻。（三）静电的影响因素1.材质和杂质的影响一般情况下，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。例如，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。如果油管或油槽底部积水，经搅动后容易引起静电事故。2.工艺设备和工艺参数的影响接触面积接触面积越大，双电层正、负电荷越多，产生静电越多，例如，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。环境条件和时间的影响空气湿度越大，静电消失越快；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，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。（四）静电的危害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。图6-2静电的危害示意图（五）防静电的措施环境危险程度的控制静电引起爆炸和火灾的条件之一是有爆炸性混合物存在。为了防止静电的危害，可采取以下控制所在环境爆炸和火灾危险性的措施。取代易燃介质例如，用三氯乙烯、四氯化碳、苛性钠或苛性钾代替汽油、煤油作洗涤剂有良好的防爆效果。降低爆炸性混合物的浓度在爆炸和火灾危险环境，采用通风装置或抽气装置及时排出爆炸性混合物。减少氧化剂含量这种方法实质上是充填氮、二氧化碳或其他不活泼的气体，使气体、蒸汽或粉尘爆炸性混合物中氧的含量减少，不超过8%时即不会引起燃烧。工艺控制工艺控制是从工艺上采取适当的措施，限制和避免静电的产生和积累。材料的选用在存在摩擦而且容易产生静电的场合，生产设备宜于配备与生产物料相同的材料。还可以考虑采用位于静电序列中段的金属材料制成生产设备，以减轻静电的危害。限制摩擦速度或流速例如，为了限制产生危险的静电，烃类燃油在管道内流动时，流速与管径应满足以下关系：2D<0.64,其中，v 流速（m/s）；D 管径（m）。油罐装油时，注油管出口应尽可能接近油罐底部，最初流速应限制在1m/s左右，待注油管出口被浸没以后，流速可增加至4.5~6m/s。增强静电消散过程在输送工艺过程中，在管道的末端加装一个直径较大的松弛容器，可大大降低液体在管道内流动时积累的静电。为了防止静电放电，在液体灌装、循环或搅拌过程中不得进行取样、检测或测温操作。进行上述操作前，应使液体静置一定时间，使静电得到足够的消散或松弛。料斗或其他容器内不得有不接地的孤立导体，同液态一样，取样工作应该在装料停止后进行。消除附加静电工艺过程中产生的附加静电，往往是可以设法防止的。为了减轻从油罐顶部注油时的冲击，减少注油时产生的静电，应使注油管头（鹤管头）接近罐底；为了防止搅动罐底积水或污物产生附加静电，装油前应将罐底的积水和污物清除掉；为了降低罐内油面电位，过滤器不应离注油管口太近。接地和屏蔽导体接地接地是消除静电危害最常见的方法，它主要是消除导体上的静电，金属导体应直接接地。凡用来加工、储存、运输各种易燃液体、易燃气体和粉体的设备都必须接地。如果袋形过滤器由纺织品或类似物品制成，建议用金属丝穿缝并接地，如果管道由不导电材料制成，应在管外或管内绕以金属丝，并将金属丝接地。工厂或车间的氧气、乙炔等管道必须连成一个整体，并接地。可能产生静电的管道两端和每隔200〜300m处均应接地。平行管道相距10cm以内时，每隔20m应用连接线互相连接起来。管道与管道或管道与其他金属物件交叉或接近，其间距离小于10cm时，也应互相连接起来。注油漏斗、浮动罐顶、工作站台、磅秤和金属检尺等辅助设备均应接地。油壶或油桶装油时，应与注油设备跨接起来，并接地。汽车槽车、铁路槽车在装油之前，应与储油设备跨接并接地；装、卸完毕先拆除油管，后拆除跨接线和接地线。可能产生和积累静电的固体和粉体作业中，压延机、上光机及各种辊