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1、第九章 防雷与防静电,第一节 雷电危害与防雷装置,1、火灾和爆炸 指雷电对电气设备或建筑物直接放电，放电时雷电流可达几万甚至几十万安培。直击雷一般采用由接闪器、引下线、接地装置构成的防雷装置防雷。,带电积云是构成雷电的基本条件，当带电积云与大地凸出物接近到距离时，发生强烈的放电，发出耀眼的闪光。放电温度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,2、触电 指当雷云出现在建筑物的上方时，由于静电感应，在屋顶的金属上积聚大量异号电荷，在雷云对其他地方放电后，屋顶上原来被约束的电荷对地形成感应雷，其电压可达几十万伏。雷电感应的防止办法是将感应电荷的屋顶金属通过引下线、接地装置泄
2、入大地。,3、设备和设施毁坏 雷击直击雷防护装置时，雷电流经接闪器，沿引下线流入接地装置的过程中，由于各部分阻抗的作用，接闪器、引下线、接地装置上将产生不同的较高对地电位，若被保护物与其间距不够时，会发生直击雷防护装置对被保护物的放电现象，称为“反击”。 雷电“反击”的防止措施有两种：一是使被保护物与直击雷防护装置保持一定的安全距离；二是将被保护物与直击雷防护装置做等电位连接，使其之间不存在电位差。,4、大面积停电 指由于线路、金属管道等遭受直接雷击或感应雷而产生的雷电波沿线路、金属管道等侵入变电站或建筑物而造成危害。对其防护问题，一般在线路进入建筑物处安装避雷器进行防护。,雷击建筑物,大面积
3、停电,雷击架空线,避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器都是常见的防雷装置。一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置1、接闪器 避雷针、避雷线、避雷网和避雷带 （1）避雷针：安装在建筑物突出部位或独立装设的针形导体.可以吸引雷电流进行放电，从而保护建筑物免受雷击。避雷针宜采用圆钢或焊接钢管制成，其直径不应小于下列数值：针长 1m以下：圆钢为12mm； 钢管为20mm。 针长 12m.： 圆钢为16mm； 钢管为25mm。 烟囱顶上的针：圆钢为20mm； 钢管为40mm。,（2）避雷带和避雷网：避雷带是设置于屋脊、屋檐、屋角、女儿墙和山墙等条形长带；避雷网相当于纵横交错的避雷带叠加在一起，
4、即可防直击雷，又可防感应雷。 避雷网和避雷带宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48mm2，其厚度不应小于4mm。 当烟囱上采用避雷环时，其圆钢直径不应小于12mm。扁钢截面不应小于100mm2，其厚度不应小于4mm。 （3）避雷线：架设在架空线路之上，保护架空线路免受直接雷击。 避雷线和避雷网宜采用截面不小于35 mm2的镀锌钢绞线。,避雷针,避雷带,避雷带,避雷带,2、引下线：连接接闪器和接地装置的金属导体。 引下线宜采用圆钢或扁钢，宜优先采用圆钢，圆钢直径不应小于 8mm。扁钢截面不应小于48mm2，其厚度不应小于4mm。 当烟囱上的引下线采用圆钢时，
5、其直径不应小于12mm；采用扁钢时，其截面不应小100mm2，厚度不应小于 4mm。 引下线应沿建筑物外墙明敷，并经最短路径接地；建筑艺术要求较高者可暗敷，但其圆钢直径不应小于10mm，扁钢截面不应小于80mm2。 建筑物的消防梯、钢柱等金属构件宜作为引下线，但其各部件之间均应连电气通路。 采用多根引下线时，宜在各引下线上于距地面 0.3m至1.8m之间装设断接卡。,明敷引下线与断接卡,暗敷引下线与断接卡,暗敷引下线，明装连接板,暗敷引下线，暗装连接板,3、接地装置：接地体和接地线组成的总体称为接地装置。（1）接地体或接地极：直接与土壤接触的金属导体称为接地体或接地极。接地体可分为人工接地体和
6、自然接地体。 人工接地体是指专门为接地而装设的接地体；自然接地体是指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的混凝土基础内钢筋等。（2）接地线：连接于电气设备接地部分与接地体间的金属导线称为接地线。（3）接地装置相关规定：埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢；埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm；扁钢截面不应小于100 mm2，其厚度不应小于4mm；角钢厚度不应小于4mm；钢管壁厚不应小于3.5 mm。在腐蚀性较强的土壤中，应采取热镀锌等防腐措施或加大截面。 接地线应与水平接地体的截面相同。,18,人工垂直接地体的长度宜为2.5m
7、。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5m，当受地方限制时可适当减小。 人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m。接地体应远离由于砖窑、烟道等高温影响使土壤电阻率升高的地方。 防直击雷的人工接地体距建筑物出人口或人行道不应小于3m。当小于3m时应采取下列措施之一： 水平接地体局部深埋不应小于1m；水平接地体局部应包绝缘物，可采用5080mm厚的沥青层； 采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设5080mm厚的沥青层，其宽度应超过接地体2m。 埋在土壤中的接地装置，其连接应采用焊接，并在焊接处作防腐处理。,人工垂直接地极与水平接地母线的焊接,21,22,避雷针,引下线,接地地网,第二
8、节、 防雷措施,一、直击雷防护,二、二次放电防护措施 独立避雷针和架空避雷线（网）的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属之间的距离不得小于3米。,建筑物,=3米,架空避雷线至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离不得小于3米。,建筑物,=3米,地线,接地地网,电源线路,防雷器,三、感应雷防护,10kV变配电站防雷保护接线,四、雷电冲击波防护措施,案例分析,某矿区一栋二层简易住宅楼的一户居民住室，发生了一起罕见的室内放电现象。那天，白天下了半天雨，天刚放晴。可是，傍晚前一大片乌云由东南而来，不一会便笼罩着这一带的上空，又是下雨的前兆。倾刻之间电闪雷鸣，倾盆大雨下
9、了起来。突然，嗄啦啦地一声霹雳。就是这个雷电，给住在山坡上一栋二屋楼房楼上的一家住户带来了一起可怕的事件。随着一声巨响，室内屋顶和墙壁距顶约30cm的地方都出现蓝光。这种放电蓝光约有34s后才熄灭。经检查：室内电度表及室内导线被烧坏。,原因分析雷电为什么会进入他家中呢?第二天进行调查和分析：该住户住的是二屋简易楼房的二楼，二楼的屋顶是槽形预制板，槽向上，槽内填的是炉渣，上面是灰和油毡。因年久失修，油毡破裂而进入大量的雨水，以致室内室顶和一些墙都是湿的。据该户主人说，下雨时，屋顶有的地方还往下滴水。该户屋顶上中间砖烟囱一侧装有直立的一根8m高的钢管电视天线。该天线没有避雷装置，钢管没有作接地处理
10、;三条拉线用铁丝制成，每条拉线上都安装了四个拉线绝缘球，使拉线对地绝缘。当落雷时，雷电电流便顺着钢管流到屋内，雨通过其它途径向大地泄漏，屋顶出现极高的电压，形成放电。这件事告诉我们，架设室外电视天线，必须考虑防雷，作可靠的接地。,五、人身防雷措施,1、雷雨时，尽量避免户外逗留 。2、雷暴时， 尽量离开比较明显的突出物和铁丝网等3、雷暴时 ，尽量离开电线、电话线、电视天线等线路和设备。4、雷暴时 ，关紧门窗，防止球雷进入。,第二节 静电的产生及危害,一、静电的产生 所谓静电，并非绝对静止的电，而是在宏观范围内暂时失去平衡的相对静止的正电荷和负电荷。静电现象是十分普遍的电现象。 一般认为，两种接触
11、的物质相距小于25*10-8cm时 发生电子转移。产生静电；两种物质摩擦时，增加两种物质达到25*10-8cm一下距离的接触面积，并且不断接触和分离，可产生静电。,（一）物体的接触分离带电 (a)接触产生的电荷移动 (b)形成双层电荷 （c）分离产生的静电 因接触分离而引起的静电产生,（二）摩擦起电 摩擦只不过是接触分离的一种特殊形式。摩擦的作用仅在于增加两种物质达到一个分子距离以下的接触面积，再把两物体分开时就各带有不同符号的静电。,实际工作中的摩擦、接触、分离带电过程,（三）静电感应带电 电场作用在中性导体时，该导体的自由电子受到电场力的作用将逆着外电场的方向移向导体的一端，而另一端即显正
12、电，这个现象叫静电感应。,（四）其它原因带电 极化带电、破碎带电、压电和热效应带电、剥离带电、吸附起电等。,以下生产过程比较容易产生静电 1、固体物质大面积摩擦能够产生静电，如纸张和辊轴摩擦、皮带与皮带轮或辊轴摩擦；固体物质在压力下接触而后分离 如塑料压制、上光；固体的挤出与过滤时，杜克产生静电。 2、高阻值液体在管道中流动且流速超过1m/s时，液体喷出关口时，液体注入容器发生冲击、冲涮、飞溅时也产生静电,42,案列:2014年3月31日，格尔木炼油厂油品车间当班操作人员倒错流程，使用调和喷嘴流程转油，喷嘴出口流速过快（19.0m/s），产生静电聚集，导致闪爆。未造成人员伤亡。,3、液化气体或
13、者压缩气体在管道中流动或者管口喷出，如从气瓶放出压缩气体、喷漆时都会产生静电4、固体物质得粉碎、研磨过程、悬浮粉尘的高速流动也会产生静电5、在混合物中搅拌各种高阻物质，如纺织物的涂胶过程也会产生静电,二、静电的危害1. 爆炸和火灾 静电能量虽然不大，但因其电压很高而容易发生放电。如果所在场所有易燃物质，又有由易燃物质形成的爆炸性混合物( 包括爆炸性气体和蒸气 )，以及爆炸性粉尘等，即可能由静电火花引起爆炸或火灾。,2. 静电电击 静电电击不是电流持续通过人体的电击，而是静电放电造成的瞬间冲击性的电击。3. 妨碍生产 在某些生产过程中，如不消除静电，将会妨碍生产或降低产品质量。 纺织行业及有纤维
14、加工的行业，特别是随着涤纶、腊纶、锦纶等合成纤维材料的应用，静电问题变得十分突出。,第四节、消除静电危害的措施消除静电危害的措施：1、接地、泄露法2、中和法3、工艺控制法,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。不宜用来消除绝缘体上的静电。 消除导体上的静电，接地电阻100欧姆，绝缘体上的静电 电阻必须在106-109欧姆。,二、泄漏法1. 增湿 随着湿度的增加，绝缘体表面上形成薄薄的水膜。该水膜的厚度只有 110-5cm，其中含有杂质和溶解物质，有较好的导电性，因此，它能使绝缘体的表面电阻大大降低，能加速静电的泄漏。 应当指出，增湿主要是增强静电沿
15、绝缘体表面的泄漏，而不是增加通过空气的泄漏。对于表面水分蒸发极快的绝缘体，增湿也是无效的。对于孤立的带静电绝缘体，空气增湿以后，虽然其表面能形成水膜，但没有泄漏的途径，对消除静电也是无效的。而且在这种情况下，一旦发生放电，由于能量的释放比较集中，火花还比较强烈。,允许增湿与否以及允许增加湿度的范围，需根据生产要求确定。从消除静电危害的角度考虑，保持相对湿度在70%以上较为适宜。当相对湿度低于30%时，产生的静电是比较强烈的。 为防止大量带电，相对湿度应在50%以上；为了提高降低静电的效果，相对湿度应提高到 65%70%；对于吸湿性很强的聚合材料，为了保证降低静电的效果，相对湿度应提高到 80%
16、90%。 应当注意，空气的相对湿度在很大程度上受温度的影响。增湿的方法不宜用于消除高温环境里的绝缘体上的静电。,三、静电中和法 静电中和法是消除静电危害的重要措施。其原理是在电荷密集的地方设法产生带电离子，将该处的静电电荷中和掉、静电中和法可用来消除绝缘体上的静电。 1、感应中和器 2、外接电源中和器 3、放射线中和器 4、 离子风中和法,四. 工艺控制法 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。工艺控制方法很多，应用很广，是消除静电危害的重要方法之一。用齿轮传动代替皮带传动，除去产生静电的根源。降低液体、气体或者液体的流速，限制静电的产生倾倒和注入液体时，为防止飞溅和冲击，最好自容器底部注入，在注油口，加装分流头 降低管口附近油流上的静电，且减小对油面的冲击。,(2) 限制摩擦速度或流速。降的产生。 (3) 增强静电消散过程。在产生静电的工艺过程中，总是包含着静电产生和静电消散两个区域。两个区域中电荷交换的规律是不一样的。在静电产生的区域主要是分离成电量相等而电性相反的电荷，即产生静电；在静电消散的区域，带静电物体上的电荷经泄漏或松弛而消散。基于这一规律，设法增强静电的消散过程，可消除静电的危害。低摩擦速度或流速等工艺参数可限制静电,Thank You !,
