雷电灾害防御知识1章

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：

目录一、雷电的形成与特性二、雷电危害与干扰三、雷电防护方法四、防雷装置保护范围与结构设计五、矿业企业防雷技术六、防雷装置的维护与检查第一节雷电的形成大气电场晴天大气电场天空大气中分布有正电荷，大地表面分布着等量的负电荷电场强度方向垂直指向地面电场强度值约为120V/m，站在地面的人在头与脚之间约有200V的电势差第一章雷电的形成与特性一、雷电的形成1雷云的形成第一章雷电的形成与特性一、雷电的形成1雷云的形成第一章雷电的形成与特性★雨滴分裂论当潮湿水气上升到高空，由于高空气温较低，在上升气流运动过程中逐渐凝结增大，形成小水滴。由于上升气流的不稳定，水滴在运动过程中相互摩擦、碰撞分裂形成大小不等的水珠，大水珠带正电荷，小水珠带负电荷。小水珠质量轻被上升气流带到上层云层，大水珠质量重则留在下层或降落到地面，这样便形成了带电荷云层的分离过程。当带电荷云层逐步积累到足够的电荷量时，便产生闪电现象，形成雷电。（实验证明：水滴分裂时，确实大水珠带正电荷，小水珠带负电荷这一理论；分裂水滴所需气流的速度为3-8m/s这正是雷云中上升气流的速度）第一章雷电的形成与特性★电场极化论：

距地面80公里左右的电离层具有一定的导电能力，而且是带正电荷的，而大地是带负电荷，故形成比较稳定的大气电场。在电离层和地这两个带电导体中间被不导电的大气所绝缘，形成一个电容器。使处于其中的云层上端带负电荷，下端带正电荷，即发生极化。第一章雷电的形成与特性★离子积累

由与宇宙射线和太阳黑子爆炸近地大气中形成带有一定量的游离子，其中正离子较重（约为电子的2000倍）不大活动，而负离子则比较活跃，在大气电场和上升气流的共同作用下，负离子向上运动，正离子向下运动形成上负下正离子层；第一章雷电的形成与特性一、雷电的形成２电离层与地面间的电荷平衡及尖端放电第一章雷电的形成与特性一、雷电的形成２电离层与地面间的电荷平衡及尖端放电第一章雷电的形成与特性一、雷电的形成２电离层与地面间的电荷平衡及尖端放电第一章雷电的形成与特性雷电云层形成的基本过程

空气中水滴分裂后形成上负下正的带电云层；在大气电场和上升气流的共同作用下，形成上负下正离子层；带电云层、离子层进一步被大气电场极化，使云层电荷量逐渐积累增多，达到了足够能量时，便击穿空气产生闪电现象，形成雷电。（注：击穿真空：500kv/m）第一章雷电的形成与特性第二节雷击闪电的特性第一章雷电的形成与特性雷电流的特性雷电的几种物理效应1、电流的热效应：

Q=R*∫i*i*

dt，

△t=Q/(m*c)，闪电时电流强度高达几万安培，历时约数十微秒，通道高温可达6000-10000℃，在接触点所产生的热量可使3.8毫米厚的铁板熔化，极易引起火灾；

热效应带来冲击波效应（爆炸效应）；3、电流的电动力效应：F=1.02*(2l0/d)*i1*i2*(10)^-8第一章雷电的形成与特性3、电流的电动力效应：F=1.02*(2l0/d)*i1*i2*(10)^-8

第一章雷电的形成与特性雷电的几种物理效应4、雷电场的静电感应效应：

产生：V=Q/C,泄放：VC=Ve((-t)/RC);5、电流的电磁感应效应；6、地电位反击和旁侧闪络：

U=iRi+L0*l*(di/dt)7、引入高电压：（地电位引入，线路因电磁感应引入，直接接闪引入）。第一章雷电的形成与特性电磁感应的原理由于雷电六有极大的陡度和强度，di/dt值极大，因此电磁的效应特别明显；无衰减磁场强度H0，应按下式计算：H0=i0/（2·π·Sa）（A/m）依据电磁定感应律，瞬间变化的磁场会在附近的回路中感应电压（如图）。假如一个5m*5m的开口金属框（如图），在雷电流烽值为100kA时，距离雷击点200米处也可以感应到1KV左右的电压；第一章雷电的形成与特性电磁感应的原理往往可通过不合理的布线形成的回路、并行附设的线路以及一些构成更大空间回路的线路的引入（因为线路本身也有自感抗的存在）。第一章雷电的形成与特性雷电流脉冲波形雷电流的波头时间与半值时间表述0.9Im0.5Im0.1Im

DAABEFCτ1τ2t雷电流的波头时间与半值时间

波头时间越短陡度越大波长时间越长能量越大

τ1/τ2表示雷电流Im第一章雷电的形成与特性20μs0.1Im0.5Im0.9ImImt8μs8/20μs雷电流脉冲波形表述第一章雷电的形成与特性350μs0.1Im0.5Im0.9ImIm10μs10/350μs电流脉冲波形10/350μs雷电流脉冲波形表述第一章雷电的形成与特性雷电流模拟波形

★直击雷过电压(用10/350μs波形模拟)★感应雷电流(用8/20μs波形模拟)●电磁感应雷电流(用8/20μs波形模拟)●电静电感应雷流(用8/20μs波形模拟)★地电位升高(用8/20μs波形模拟)★线路感应雷电波(用8/20μs波形模拟)第一章雷电的形成与特性雷击的选择

第一章雷电的形成与特性雷击的选择

第一章雷电的形成与特性第三节防雷技术雷击的主要形式直击雷感应雷雷电波侵入球形雷地电位反击第一章雷电的形成与特性雷电危害的类型直击雷危害雷电放电的通道瞬时电流高达几万安培，除电效应外，还有热效应，导致火灾，熔化物体，使闪电通道膨胀，水分汽化，又造成机械作用第一章雷电的形成与特性雷电危害的类型间接雷危害不在雷电放电通道上，而是在雷电放电过程中产生的瞬时地电位高压、或电磁感应过电压而造成的其他危害雷电反击危害雷电落地点由于巨大的电流使得地电位升高，从而使接地的设备外壳与附近的导电部分之间产生高电压，达到一定的值就会产生反击放电，给设备或人身造成危害第一章雷电的形成与特性雷电危害的类型雷电感应危害放电前，地面金属物感应出大量异号电荷，放电后，感生的电荷来不及立即消失，产生几万伏的高电压，会对周围放电而出现感应雷的雷击现象放电时，闪电通道周围的导体上有强大的感应电动势产生，在导体间隙处，强电场可导致空气击穿放电直击雷、感应过电压沿导电线路窜入室内，危及人身安全，毁坏电器设备第一章雷电的形成与特性人身的雷电防护呆在建筑物、汽车、火车和棚屋内，或者呆在高大物体防雷保护区或架空电力线保护区域内在高大物体保护区内，离高大物体的距离保持在2米以上当在开阔平坦的地面上时，丢掉一切长的物体，尽量使身体放低第一章雷电的形成与特性五、建筑物防雷防雷参数的选择依据《建筑物防雷设计规范GB50057-94》把需要设置防雷措施的建筑分成三类：一类：会造成大量人员伤亡和巨大财产损失的易燃、易爆场所二类：国家级建筑、省部级办公楼、一般易燃易爆场所、人员密集场所、高建筑物、特大型厂房、南方潮湿多雷地区三类：年预计雷击次数比较少的地方第一章雷电的形成与特性现代防雷技术的特点外部保护内部保护过电压保护三道防线相互配合，各司其职，缺一不可．第一章雷电的形成与特性直击雷的防护防雷参数的选择一类：滚球半径＝30米二类：滚球半径＝45米三类：滚球半径＝60米商丘一般按二类考虑第一章雷电的形成与特性直击雷的防护建筑物防直击雷的有效措施是避雷装置，俗称避雷针三个组成部分：接闪器、引下线和接地体原理：将雷电能量沿设计的路线导入大地第一章雷电的形成与特性第一章雷电的形成与特性直击雷的防护接闪器：设置在建筑物最高处的金属物，用以吸引雷电；常见避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等引下线：连接接闪器和接地体的金属导线，用以将雷电导入大地接地体：保持与大地接触的金属导体直击雷的防护笼式避雷网：利用建筑物墙体内的钢筋连接在一起作为接闪器、引下线和接地体第一章雷电的形成与特性直击雷的防护接闪器的高度与保护区域第一章雷电的形成与特性直击雷的防护接闪器的高度与保护区域第一章雷电的形成与特性感应雷的防护LEZ1LEZ2LEZ0LEZ0和LEZ1的分区线LEZ1和LEZ2的分区线电力电缆通信电缆金属管道天线第一章雷电的形成与特性第一章雷电的形成与特性感应雷的防护将保护空间划分为几个雷击环境区:0区：建筑物界面之外的空间。区内物体都处在直接雷击之下，各类导体可能由于直接雷击和感应作用而传导全部的雷电流1区：由建筑物界面内所包围的空间。区内物体不处于直接雷击之下。2区：1区内更高屏蔽要求的空间，如电气或电子设备机壳内部的空间第一章雷电的形成与特性感应雷的防护采取综合的防护措施屏蔽均压分流接地感应雷的防护屏蔽：用金属材料构造一个闭合空间，并且接地，如计算机外壳静电屏蔽磁场屏蔽电磁场屏蔽信号传输线的屏蔽

，两端接地第一章雷电的形成与特性感应雷的防护均压：保护区内的金属装置作等电位连接建筑物的电位均衡连接建筑物顶上的各种金属设备的等电位连接电气装置的均压连接第一章雷电的形成与特性感应雷的防护分流：采用避雷器来限制雷电过电压波，将雷电流分流入地。避雷器被保护设备接地体第一章雷电的形成与特性感应雷的防护接地：系统正常运行；设备和人身的安全；电磁兼容.第一章雷电的形成与特性接地系统示意图第一章雷电的形成与特性实例雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电的危害形式通常有直接雷击、感应雷击、反击和电磁脉冲辐射等几种。卫星接收站的防雷，主要是防止卫星天线遭受直接雷击和防止设备遭受感应雷击。

为了防止卫星天线遭受直接雷击，可在天线近旁安装避雷针。为防止计算机、卫星接收机等设备遭受感应雷击，在设备与馈线间、电源进线处应安装避雷器。设置避雷针应符合有关技术规范以下几点应注意：（1）教育卫星接收站Ku天线的高度约为

1.3米，当避雷针高度为3.5米至

4米时，可将天线置于以避雷针为圆心、半径约

3米的有效保护范围内。（2）防雷系统接地电阻一般要求不大