雷电及其防范（课件）

雷电及其防范目录雷电的形成和危害01防雷装置02防雷技术与措施03雷电是一种自然现象，雷击是一种自然灾害。雷击房屋、电力线路、电力设备等设施时，会产生极高的过电压和极大的过电流，在所波及的范围内，可能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，还可能直接伤及人畜。我国是世界上受雷电严重危害的国家之一，每年春末我国大部分地区进入雨季，降雨时时常会伴有雷电发生。近几年我国各地年平均雷电日数为40余天，并且呈上升趋势，每平方公里每年有6次以上落地雷，给人们的生产、生活造成了不良影响甚至灾难和危害。一、雷电的形成和危害（一）雷电的形成和危害

带电积云是构成雷电的基本条件。当带不同电荷的积云互相接近到一定程度，或带电积云与大地凸出物接近到一定程度时，发生强烈的放电，发出耀眼的闪光。由于放电时温度高达20000℃，空气受热急剧膨胀，发出爆炸的轰鸣声。这就是闪电和雷鸣。云的上部以正电荷为主，云的中、下部以负电荷为主，云的下部前方的强烈上升气流中还有一小范围的正电区。因此，云的上、下之间形成一个电位差，当电位差达到一定程度后，就产生放电，当云层很低时，有时可形成云地间放电，这就是雷击。一、雷电的形成和危害（二）雷电的分类01直击雷02感应雷03球形雷1．直击雷带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷”，一般是直接击在建筑物上。2．感应雷（1）静电感应雷带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在架空明线上感生出被电场束缚的正电荷，当雷云对地放电或对云间放电时，云层中的负电荷瞬间大大减弱，在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚。在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击，从而对电气设备产生不同程度的影响。（2）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，对用电设备造成极大危害。3．球形雷球形雷是一团处在特殊状态下的带电气体，是雷电放电时形成的发红光、橙光、自光或其他颜色光的火球。球雷出现的概率约为雷电放电次数的2%，其直径多为20cm左右，运动速度约为2m/s或更高，存在数秒钟到数分钟。球形雷一般是从高空直接下降，接近地面时突然改向，作水平移动，可穿过门窗、烟囱进入建筑物，甚至可以在导线上滑动并发出“嗡嗡”得响声。多数火球无声消失，有的球形雷可造成雷电侵入波、建筑物倒塌、人畜死亡等事故。一、雷电的形成和危害01020304雷暴日雷电流幅值雷电流陡度雷电过电压（三）雷电参数1．雷暴日只要一天之内能听到雷声就算一个雷暴日。年雷暴日数用来衡量雷电活动的频繁程度。雷暴日通常指一年内的平均雷暴日数，即年平均雷暴日，单位d/a。雷暴日数愈大，说明雷电活动愈频繁。例如：我国广东省的雷州半岛和海南岛一带雷暴日在80d/a以上，北京一些地区、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。在防雷设计时，需要考虑当地雷暴日条件。雷电冲击过电压是指由雷电直接对地面物体放电或雷电感应引起的过电压。直击雷冲击电压可高达数千千伏。雷电感应过电压可达数百千伏。4．雷电过电压雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度。雷电流冲击波波头陡度可达50kA/s，平均陡度约为30kA/s。雷电流陡度越大，对电气设备造成的危害也越大。3．雷电流陡度雷电流幅值是指雷云主放电时冲击电流的最大值。雷电流幅值可达数十千安至数百千安。2．雷电流幅值（四）雷电的危害1．电性质的破坏作用电性质的破坏作用表现为数百万伏乃至更高的冲击电压，可能毁坏发电机、电力变压、断路器、绝缘子等电气设备的绝缘，烧断电线或劈裂电杆，造成大规模停电。绝缘损坏可引起短路，导致火灾或爆炸事故，在大范围内带来触电的危险。二次放电的电火花也可能引起火灾或爆炸，也能造成电击。2．热性质的破坏作用热性质的破坏作用表现在直击雷放电的高温电弧能直接引燃邻近的可燃物，从而造成火灾。巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内转换出大量的热能，可能烧毁导体，并导致燃品的燃烧和金属熔化、飞溅，从而引起火灾或爆炸。球雷侵入可引起火灾。2．热性质的破坏作用热性质的破坏作用表现在直击雷放电的高温电弧能直接引燃邻近的可燃物，从而造成火灾。巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内转换出大量的热能，可能烧毁导体，并导致燃品的燃烧和金属熔化、飞溅，从而引起火灾或爆炸。球雷侵入可引起火灾。3．机械性质的破坏作用巨大的雷电流通过被击物时，瞬间产生大量的热，使被击物内部的水分或其他液体急剧汽化，剧烈膨涨大量气体，致使被击物破坏或爆炸。二、防雷装置(一)直击雷防护装置010203引下线接闪器接地装置1.接闪器避雷针、避雷线、避雷网、避雷带等都是接闪器，是利用其高出被保护物的地位，把雷电引向自身，拦截闪击，通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，使被保护物免受雷击。接闪器所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性，以能承受雷电流的热破坏作用。2.引下线引下线一般采用圆钢或扁钢，满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求，沿建筑物外墙敷设，避免弯曲，经最短途径接地。第一类和第二类防雷建筑物至少应有两条引下线，其间距离分别不得大于12m和18m；第三类防雷建筑物周长超过25m或高度超过40m时，也应有两条引下线，其间距离不得大于25m。3.接地装置接地装置向大地泄放雷电流，是防雷装置的重要组成部分，以限制防雷装置对地电压不致过高。二、防雷装置(二)避雷器避雷器并联在被保护设备或设施上，防止雷电产生的过电压沿线路侵入后破坏被保护电气设备的绝缘。正常时，避雷器对地保持绝缘状态；当雷电冲击波到来时，避雷器被击穿，将雷电引入大地。冲击波过去后，避雷器自动恢复绝缘状态，如图5-2-2-1所示。图5-2-2-1并联在被保护上的避雷器二、防雷装置(三)消雷装置

消雷装置由顶部的电离装置、地下的电荷收集装置和中间的连接线组成，分感应式、半导体材料式等类型。与传统避雷针的防雷原理不同，消雷装置是设法在高空产生大量的正离子和负离子，与带电积云之间形成离子流，缓慢地中和积云电荷，并使带电积云受到屏蔽，消除落雷条件。地电荷收集装置宜采用水平延伸式接地装置，以利于收集电荷。二、防雷装置(四)等电位连结

等电位联结分为总等电位联结（MEB）和局部等电位联结（LEB）。要求等电位联结端子板与等电位联结范围内的金属管道等金属末端之间的电阻不超过3Ω，起各种保护作用。IEC标准中指出，等电位连接是内部防雷措施的一部分,当雷击建筑物时，雷电传输有梯度，垂直相邻层金属构架节点上的电位差可能达到10kV量级，危险极大。但等电位联结将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金属装置、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷，避免火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。除雷击防护外，等电位联结同时具有静电防护、电磁干扰防护、触电保护和接地故障保护的功能。二、防雷装置(五)电涌保护器（SPD）

电涌保护器（SPD）也叫防雷器，指用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬态过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，防止设备或系统遭受闪电电涌冲击而损坏。三、防雷技术与措施(一)建筑物防雷分级第一类防雷建筑物第二类防雷建筑物第三类防雷建筑物1．第一类防雷建筑物凡制造、使用或储存火炸药及其制品的危险建筑物，因电火花而引起爆炸、爆轰，会造成巨大破坏和人身伤亡者。具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物（参见本章第四节电气防爆中爆炸危险场所的划分，同下）。具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。例如火药制造车间、乙炔站、电石库、汽油提炼车间等。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、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆，国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。国家特级和甲级大型体育馆。制造、使用或储存火炸药及其制品的危险建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。3．第三类防雷建筑物省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。预计雷击次数大于或等于0.01次/a且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。预计雷击次数大于或等于0.05次/a且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱：水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。三、防雷技术与措施(二)防雷措施3雷电侵入波防护1直击雷防护4人身防雷2闪电感应防护1．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。第一类防雷建筑物的直击雷防护，要求装设独立接闪杆、架空接闪线或网。第二类和第三类防雷建筑物的直击雷防护措施，宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆，或由其混合组成的接闪器。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，如：装卸油台、露天油罐、露天储气罐等。露天装设的有爆炸危险的金属储罐和工艺装置，当其壁厚不小于4mm时，一般不再装设接闪器，但必须接地，接地点不应少于两处，其间距离不应大于30m，冲击接地电阻不应大于30Ω。高压架空电力线路、发电厂和变电站等。静电感应防护为了防止静电感应产生的过电压，建筑物内的设备、管道、构架、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应与防闪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、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时，应采用金属线跨接，跨接点之间的距离不应超过30m。当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处也应用金属线跨接。2．闪电感应防护

3．雷电侵入波防护变配电装置的防护10kV变配电站采用阀型避雷器防护。无变压器的3～10kV配电所，可仅在进线上装设阀型避雷器或管型避雷器。建筑物的防护第一类防雷建筑物全长宜采用直接埋地电缆供电。爆炸危险较大或年平均雷暴日30d/a以上的地区，第二类防雷建筑物应采用长度不小于50m的金属铠装直接埋地电缆供电。4．人身防雷为了防止直击雷伤人，应减少在户外活动时间，尽量避免在野外逗留。雷电期间，最好不要骑自行车、拖拉机或摩托车；不要携带金属物体在露天行走；不要靠近避雷设备的任何部分；不要拨打移动电话。如果一时找不到合适的避雷场所，千万不能靠近空旷地带或山顶上的树木，也不要呆在电线杆和高压电线下，否则很易受到雷击。此时人们应尽量降低重心，并减少人体与地面的接触面积，即下蹲，但不能躺在地上，如果披上雨衣，防雷效果就会更好。（1）直