雷电灾害防御知识2章

1、雷电灾害防御知识培训班雷电灾害防御知识培训班商丘市气象局河南省煤矿安全监察局豫东分局联合举办主讲： 第一章的主要内容现代防雷的主要技术措施l1、躲避；l2、传导（引走）,主动接闪；l3、接地（利用大地的散流特性进行泄放）；l4、屏蔽技术；l5、多级分流技术（引下线、避雷器分流）；l6、均压技术（等电位）；l7、对雷电活动进行监测、予警，使人们有条件能够进行、对雷电活动进行监测、予警，使人们有条件能够进行提前予知并采取防护；提前予知并采取防护； l8、提高设备本身的耐雷电流冲击水平、提高设备本身的耐雷电流冲击水平 行波理论l侵入波的物理过程侵入波的物理过程 行波理论l波的折射和反射波的折射和反射

2、 应用行波理论进行过电压分析l低压配电系统的过电压防护低压配电系统的过电压防护,一般采用多级保护一般采用多级保护.l重点重点: 多级配合问题多级配合问题 应用行波理论进行过电压分析l低压配电系统的过电压防护低压配电系统的过电压防护,一般采用多级保护一般采用多级保护.l重点重点: 多级配合问题多级配合问题a. 雷电损害风险定义雷电损害风险定义: 雷击导致建筑物或其入户服务设施的年雷击导致建筑物或其入户服务设施的年均可能损失。均可能损失。b. 雷电损害风险评估的目的雷电损害风险评估的目的: 使防雷工程设计建立在科学的基使防雷工程设计建立在科学的基础上，做到安全可靠、技术先进、经济合理。础上，做到安

3、全可靠、技术先进、经济合理。C. 评估的前提假设：评估的前提假设： 建筑物无任何天然或人为防雷措施；建筑物无任何天然或人为防雷措施； 任何防护措施都使损害概率缩减一个因子；任何防护措施都使损害概率缩减一个因子； 采取多种措施时，缩减因子为各措施对应缩减因子之积。采取多种措施时，缩减因子为各措施对应缩减因子之积。 雷电损害风险雷电损害风险评估方法评估方法表 1 损害源、损害类型和损失类型的关系 建筑物 服务设施 雷击点 损害源 损害类型 损失类型 损害类型 损失类型 S1 D1 D2 D3 L1,L4* L1,L2,L3,L4 L1,L2,L4 D2,D3 D2,D3 L2 L4 S2 D3 L

4、1*,L2,L4 S3 D1 D2 D3 L1 L1,L2,L3,L4 L1,L2,L4 D2,D3 D2,D3 L2 L4 S4 D3 L1*,L2,L4 D2,D3 L2 L4 *医院和有爆炸危险的建筑物 *农业资产（动物损失） 2 2雷电损害风险评估方法雷电损害风险评估方法2.1 2.1 评估关系式评估关系式评估一般关系式如下：评估一般关系式如下： R=(1-eR=(1-e-Npt-Npt)L )L （1 1）取一年时间（取一年时间（t=1t=1），且），且F=NP1 F=NPCPM+CRL时，安装LPS经济上是合宜的，否则，安装LPS就不合算了。 图 2 确定是否要采取防护设施的程序

5、鉴别受保护的建筑物 鉴别受保护的建筑物 或服务设施的损失类型 对每一损失类型：鉴别风险容限 RT,鉴别并计算全部有关的风险分量 RX 计算 R=xxR RRT 安装适当的防护措施，减少 R 对这种损失类型建筑物或服务 设施已受保护 否 是 图 3 确定防护措施经济利益的程序 鉴别下列值： 建筑物及其业务工作 内部设施 计算有关 R4 的所有风险分量 计算无 LPS 时的总损失 CL和采取 LPS 后的损失值 CRL 计 算 选 择 的 防 护 措 施 的 年 均 费用 CPM CPM+CRLCL 宜采取防护措施 不宜采取防护措施 是 否 图 4 建筑物内防护措施选择的程序 鉴别受保护建筑物 鉴

6、别建筑物的损失类型 对每类损失， 鉴别并计算风险分量 RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW、RZ RRT 建筑物已经受保护 装有 LPS ? 装有 LPM ? RBRT 安装合适类型的 LPS 安装合适的 LPM 安装其他防护措施 计算新的风险分量 否 是 是 否 否 是 否 图 5 服 务 设 施 防 护 措 施 选 择 的 程 序 鉴 别 受 保 护 建 筑 物 鉴 别 有 关 服 务 设 施 的 损 失 类 型 对 每 类损 失，鉴别 并计 算风 险分量 RB、 RC、 RV、 RW、 RZ RRT 服 务 设 施 已 经 受 保 护 安装 LPS 否? 线路屏蔽否？ RZRT 安

7、装 合 适 类 型 的 SPD 安 装 合 适 的 屏 蔽 安 装 其 他 防 护 措 施 计 算 新 的 风 险 分 量 否 是 是 否 否 是 否 是 总结总结(1) 雷电损害风险评估是防雷设计中最重要的一环。其工作必须在防雷工程设计之前完成。这雷电损害风险评估是防雷设计中最重要的一环。其工作必须在防雷工程设计之前完成。这样才能使防雷工程立于坚实的科学基础之上，做到安全可靠、技术先进和经济合理，克服盲目性样才能使防雷工程立于坚实的科学基础之上，做到安全可靠、技术先进和经济合理，克服盲目性和大量器材的无谓浪费。和大量器材的无谓浪费。(2) 雷电损害风险评估是一种发展中的技术，涉及面较广，其方

8、法和风险容限还有待实践验证。雷电损害风险评估是一种发展中的技术，涉及面较广，其方法和风险容限还有待实践验证。尤其是雷电为小概率事件，验证并非易事，应假以时日方能得到合理的结论。因此目前尤其是雷电为小概率事件，验证并非易事，应假以时日方能得到合理的结论。因此目前IEC有关有关此项技术的文件只以技术报告、方案等发布，并非正式标准。说明其中还有不少探索空间。此项技术的文件只以技术报告、方案等发布，并非正式标准。说明其中还有不少探索空间。(3) 我们所做的实践是在我们所做的实践是在IEC技术报告的基础上，把评估过程编成程序，为的是方便计算，提技术报告的基础上，把评估过程编成程序，为的是方便计算，提高评

9、估速度。至于适合我国或广东的参数还有待进一步实践后才能提出。高评估速度。至于适合我国或广东的参数还有待进一步实践后才能提出。(4) 评估是一项细致和认真的工作，容不得丝毫马虎，它必须对建筑物所在地的地理、气象、评估是一项细致和认真的工作，容不得丝毫马虎，它必须对建筑物所在地的地理、气象、环境等条件作充分调查，并取得可靠数据后才能进行。环境等条件作充分调查，并取得可靠数据后才能进行。(5) 本文只涉及单体的评估，至于对较大区域或环境的评估将是更复杂的工作，我中心正在进本文只涉及单体的评估，至于对较大区域或环境的评估将是更复杂的工作，我中心正在进行这方面的工作。行这方面的工作。(6) 此外，评估也

10、可作为事后验证，借以判断现有的此外，评估也可作为事后验证，借以判断现有的LPS是否安全可靠和经济合理。是否安全可靠和经济合理。 表 7 PA值 防护措施 PA 无 1 外露导体的电气绝缘（如用 3mm 厚的聚乙烯绝缘） 10-2 与大地有效的等电位连接 10-2 警示牌 10-1 表 8 采取措施减少物理损害的 PB值 建筑物特性 LPS 类型 PB 无 LPS 1 IV(E=0.8) 0.2 III(E=0.9) 0.1 II(E=0.95) 0.05 受 LPS 保护的建筑物或具有连续金属 或钢筋水泥框架作为天然 LPS，包括 等电位连接和接地的建筑物。 I(E=0.98) 0.02 E

11、为 LPS 的截收效率。 表 9 PC=PSPD值 雷电防护水平 无 SPD III-IV II I PC=PSPD 1 0.03 0.02 0.01 表 10 PMS与 KMS关系 KMS 0.4 0.15 0.07 0.035 0.021 0.016* 0.015* 0.014* 0.013* PMS 1 0.9 0.5 0.1 0.01 0.005 0.003 0.001 0.0001 *适用于雷电流大于防护水平 I 的情况 表 11 与 内 部 布 线 有 关 的 因 子 KS3 内 部 布 线 类 型 KS3 非 屏 蔽 电 缆 不 考 虑 产 生 回 路 的 布 线 * 1 非 屏

12、 蔽 电 缆 布 线 时 注 意 避 免 形 成 大 的 回 路 * 0.2 非 屏 蔽 电 缆 布 线 时 注 意 避 免 形 成 回 路 * 0.02 屏 蔽 电 缆 （ 1） R 5 0.1 屏 蔽 电 缆 （ 1） 1 R5 0.02 屏 蔽 电 缆 （ 1） RR 1( /Km) RR1(/Km) R1(/Km) 1.5 1 1 0.9 0.8 2.5 0.6 0.4 0.1 0.04 4 0.4 0.2 0.05 0.006* 6 0.25 0.05 0.02 0.003 R：电缆屏蔽电阻(/Km) *用于雷电流值大于 LPLI 的情况。 采用 SPD 系统时，PZ取 PSPD（表

13、 9）和 PLI之值小者。 表 14 Lt、Lf、Lo典型平均值 建筑物类型 Lt 所有建筑物内部 10-2 所有建筑物外部 10-5 建筑物类型 Lf 医院、宾馆、市政大楼 10-2 厂房、商业楼、学校 510-3 公共娱乐场所、教堂、博物馆 510-4 建筑物类型 Lo 有爆炸危险 10-2 医院 10-5 表 15 与土壤或楼板有关的缩减因子 ra 土壤或楼板类型 接触电阻(K)* ra 腐殖土、混凝土 1 10-2 大理石、粘土 110 10-3 沙砾、机织割绒地毯、地毯 10100 10-4 沥青、亚麻毡、木料 100 10-5 *用面积 400cm2的地极加压力 500N，与无穷远

14、处之间测得数据。 表 16 减少火势蔓延防护设施的缩减因子 r 值。 防护设施 r 无 1 下列设施之一者：灭火器、固定的手动灭火器、人工报警装置、消防栓 510-1 下列设施之一者：固定的自动灭火设备、防火隔间、疏散通道、自动报警装置* 10-1 *如果仅防御过电压或其它损害和消防人员操作时间 t10 分钟。 采用多种设施时，r 值为每一设施缩减因子之积。有爆炸危险的建筑物，所有情况下取 r=1。 表 17 与建筑物着火危险有关的缩减因子 rf值 着火危险 爆炸 高 一般 低 无 Rf 1 10-1 10-2 10-3 0 表 18 有特殊伤害情况相对损害的增加因子 h 特殊伤害类型 h 无

15、 1 低度惊慌（限于二层建筑物且参与人员数目不超过 100 人） 2 一般惊慌（用于文体活动建筑物且参与人数 1001000 人） 5 疏散困难（有行动不便人员的建筑物） 5 高度惊慌（用于文体活动建筑物且参与人员超过 1000 人） 10 对周围或环境有伤害 20 对周围或环境有污染 50 表 19 Lf和 Lo的典型值 服务设施类型 Lf Lo 供气、供水 10-1 10-2 TV、TLC、供电 10-2 10-3 表 20 Kd值 线路 架空 埋地 屏蔽 1 0.5 表 21 Kp值 防护措施 无 附加屏蔽导体单线 附加屏蔽导体双线 附加屏蔽导体钢管 Kp 1 0.6 0.4 0.01

16、表 22 Ui值(电缆绝缘) 电缆绝缘类型 低质 塑料 Ui(KV) 1.5 5 表 23 Ui值（设备） 设备类型 电子 电气 Ui(KV) 1.5 2.5 表 24 失效电流与概率 PB、PC、PV、PW的关系 Ia(KA) 3 5 10 20 30 40 50 60 80 100 150 200 300 400 600 PB、 PC、PV、PW 0.99 0.95 0.9 0.8 0.6 0.4 0.3 0.2 0.1 0.05 0.02 0.01 0.005* 0.002* 0.001* *用于超过 LPLI 电流值的情况 表 25 LF、 LO的典型值 服务设施类型 Lf LO 供气

17、、供水 10-1 10-2 TV、TLC、供电 10-2 10-3 表 26 风险容限 RT值 损失类型 人身损失 对公众服务的损失 文化遗产的损失 RT 10-5 10-3 10-3 雷电对电子信息设备的危害雷电对电子信息设备的危害 一 雷击与雷电过电压l 1 直击雷和绕击l 2 雷电反击l 3 感应雷l 静电感应l 电磁感应l 4 雷电侵入波l 反击过电压l 电阻耦合过电压l 电容耦合过电压l 电感耦合过电压l 5 雷电浪涌l 雷电对电子信息设备的危害雷电对电子信息设备的危害 雷电对电子信息设备的危害雷电对电子信息设备的危害 雷电对电子信息设备的危害雷电对电子信息设备的危害 二 瞬态过电压

18、l l 1 开关切换造成的瞬态过电压l 2 雷电造成的瞬态过电压l 雷电静电的危害机理雷电静电的危害机理雷电引入高电位入侵雷电引入高电位入侵l雷电引入高电位，主要是指直接雷击或通过雷电感应从电源线路、数据传送线路、天馈信号线路、金属管道引入高电压到建筑内，发生闪击而造成的雷击事故。l注：架空或埋地引入的线路都有可能引入。雷电的高电位反击雷电的高电位反击l雷电的高电位反击通常是指受直接雷击的金属体（包括避雷针、引下线、接地体），由于本身阻抗的存在，在接闪的瞬间，会引起接闪点对地或其他部位的电位瞬间抬升很高并与附近的其他金属体发生的闪击现象，有称旁侧闪络。 l当这种高电压在不采用共用地网的地网之间或设备内部发生的闪击称地电位反击。l Uhx=UR+UL =IRi+L0hxdi/dt雷电对建筑的危害雷电对建筑的危害l建筑物在遭受雷击时，雷电l流将沿建筑的防雷装置系统l的各引下线和几地体汇如大l地，在此过程中，雷电流将l在防雷系统中产生暂态高电l位（多种形式的过电压），l这些高电压会对一些没有作l等电