雷电的危害与防护

关于雷电的危害与防护防雷电保护：雷电——20—30万A，温度2万度。第2页,共37页，星期六，2024年，5月一、雷电的分类与危害1、雷电：

雷云层—雷云层雷云层—大地

按形状：

分类

按危害：感应相反电荷放电片状线状球状直击雷感应雷雷电侵入波球形雷第3页,共37页，星期六，2024年，5月雷云形成机理：获得比较广泛认同的雷云形成机理为水滴分裂起电理论。云是由许多微小的水滴组成的，离子吸附在水滴上，成为球电荷。由于水滴的质量大，行动笨拙；即使是直径只有几个微米的水滴，也是气体离子的一个沉重包袱。所以云里的电荷移动缓慢，不易达到电平衡。在大气电场影响下，正负电荷在云的上下层分别积累。常常是正电荷聚集在云的上层，负电荷聚集在云的下层。当带电的云离地面较近时，云和地形成一个巨大的电容器。云和地各是电容器的一个极，云和地之间的大气就是电介质。雷雨时，两极之间的电压差别很大，能达每米几万伏。第4页,共37页，星期六，2024年，5月云地放电过程：

当雷云较低且附近无异电荷雷云时，大地感应异电荷，在雷云与大地之间形成感应电场，达到25—30KV/厘米时放电。放电初期，形成很细放电通道（先导通道），速度达100—1000KM/秒，当先导通道距大地很近时放电，大地电荷与雷云电荷在放电通道内中和。放电通道由大地向雷云发展，速度达15000—150000KM/秒。先导放电通道方向随机，距地面一定高度时，其方向转向感应电荷集中的地方。第5页,共37页，星期六，2024年，5月雷电发生过程示意图先导通道主放电通道大地雷云带电积雨云带电积雨云第6页,共37页，星期六，2024年，5月感应过电压——由于静电感应作用使线路出现过电压。感应过电压形成：

先导放电过程中，先导通道中聚集负电荷，大地感应正电荷，形成电场，在电场作用下，线路导线中的负电荷被排斥到远方，且逐渐漏入大地，导线聚集起收束缚的正电荷。在主放电过程中，先导通道负电荷与大地正电荷迅速中和，电场发生突变，导线正电荷获得释放，被释放的电荷沿导线以电磁破的速度向两侧移动，使所到之处电压升高（感应过电压）。感应过电压一般不超过300KV，很少情况达到500—600KV，对110KV以上电力系统威胁减弱。第7页,共37页，星期六，2024年，5月架空线上的感应过电压第8页,共37页，星期六，2024年，5月雷电流陡度：雷电流陡度——雷电流随时间上升（变化）的速度。（雷电流对时间的变化率）第9页,共37页，星期六，2024年，5月2、雷电的危害：（高电压、大电流）1）电性质破坏：雷电放电—极高冲击电压—击穿绝缘—短路—火灾或爆炸（触电）。巨大的雷电电流流入地下，可直接导致因接触电压或跨步电压而产生触电事故。雷雨季节，在雷击点及避雷针的接地点附近，有跨步电压触电危险。第10页,共37页，星期六，2024年，5月2）热性质破坏：电流—导体—电阻—热能—焦灼（熔化）—火花（爆炸）3）机械性破坏：电流—木导体—水分—膨胀—爆裂4）雷电感应：电流—水分—爆裂静电斥力、电磁力、冲击气浪使爆裂危害加大。第11页,共37页，星期六，2024年，5月5）电磁感应：(D)

强大雷电电流—强大交变电磁场—闭合回路金属物感应电流—局部发热—火花放电（引燃爆）6）雷电侵入波：

雷电冲击电压—进入建筑物—击穿绝缘—短路—放电（引燃爆）所以在雷雨期间，应该将室内电器电源插头拔出，防止损坏。第12页,共37页，星期六，2024年，5月黄岛油库雷击感应放电引发爆炸示意图a雷电油库避雷针汽油第13页,共37页，星期六，2024年，5月7）反击作用：雷击防雷装置—接闪器引线接地体高电压—对近处管线、电气—放电—绝缘破坏、管道烧穿（引燃爆）8）人遭雷击：遭雷击—立即呼吸麻痹—心室纤颤—脑部损伤—死亡（体内灼伤）第14页,共37页，星期六，2024年，5月雷电的主要危害：直击雷——感应过电压——雷电波侵入——贵州小学7人死亡广东茂名石化雷击火灾第15页,共37页，星期六，2024年，5月二、建筑物防雷措施1、建筑物防雷等级：一类：存储（生产）爆炸物的建筑物；二类：国家级重点建筑物；三类：省级重点建筑物。

危化企业大多为一类防雷建筑。第16页,共37页，星期六，2024年，5月2、防雷电措施：

避雷针——高大建筑、易燃易爆库；避雷线——输变电线路；避雷器——靠近变压器电气线路；避雷网——由各种避雷设施构成的网。烟囱、水塔、井架和高大的建筑物，以及存有易燃、易爆的物质的房屋上应装设避雷针。避雷针的接地要牢靠，接地电阻一般不要超过10Ω。第17页,共37页，星期六，2024年，5月普通避雷针先导放电避雷针电感型避雷针第18页,共37页，星期六，2024年，5月避雷针保护：保护范围——即保护空间。过电压保护规程规定：雷击落于保护区内的概率不超过0.1%）避雷针高度为h：地平面保护半径为1.5h；上部呈锥形；在h/2向下保护范围加大。

当多个避雷针共同作用时，其外部保护范围即为各自边界，两针间保护范围与避雷针有效高度有关。第19页,共37页，星期六，2024年，5月避雷线

为防止直击雷危害，35kV及以下的高压变配电装置宜采用独立避雷针或避雷线。第20页,共37页，星期六，2024年，5月避雷线对输电线的保护：实际避雷线有悬垂，受风的作用偏移。保护角——通过避雷线的垂线和避雷线与导线连线的夹角。保护角越小，避雷线对导线的屏蔽作用就越大。一般保护角<20°时，雷绕击导线的概率极小（小于0.001）当保护角>30°时，绕击概率显著增大。一般保护角确定为20°—30°。110KV以上输电线路需全线安装避雷线。第21页,共37页，星期六，2024年，5月避雷带第22页,共37页，星期六，2024年，5月几种常用避雷器避雷器常用——间隙式、阀式、管式、氧化锌；阀式多用防雷电波侵入，一般安装在配电变压器高压侧；第23页,共37页，星期六，2024年，5月管型避雷器保护：导线外部间隙外部电极内部间隙内部电极接地极产气管工作原理：线路遭雷击时，在大气过电压作用下，外部间隙、内部间隙相继被击穿，雷电流经地线泄入大地，形成线路与大地的短路。此时工频短路电流继续流过，产生强烈电弧，使管子内壁产生大量气体，从管口喷出，吹灭电弧，管的内部间隙及外部间隙回复绝缘。第24页,共37页，星期六，2024年，5月

管型避雷器经多次使用，会使内径逐步扩大，其遮断电流的上下限随之改变。当内径增大20—25%时应检修。为防止管型避雷器误操作，与输电线额定电压相对应，外部间隙有其最小值。安装于：变电所进线端（需要泄放大量雷电流）；线路绝缘薄弱地点。第25页,共37页，星期六，2024年，5月电力电容器不用管型避雷器防雷电侵入波，也最好不用阀式避雷器。原因：普通阀型避雷器在过电压值低于避雷器的放电电压时，冲击过电压使电容器充电。直到过电压值达到避雷器的放电电压时，阀型避雷器的间隙被击穿，这时电容器将对避雷器放电。由于电容器与避雷器间阻抗很低，雷电流和电容器放电电流的综合值很大，有可能损坏电容器和避雷器。目前多采用具有残压低、通流大、时间响应快、能连续动作、寿命又长的氧化锌避雷器。

第26页,共37页，星期六，2024年，5月由钢筋水泥构筑物中钢筋网+外部裸露避雷装置组成避雷网第27页,共37页，星期六，2024年，5月防雷装置——接闪器、引下线、接地装置为了防止跨步电压伤人，防直击雷接地装置距建筑物、构筑物出入口和人行道的距离不应少于3m。避雷针及其引下线与其他导体在空气中的最小距离一般不宜小于3m

；第28页,共37页，星期六，2024年，5月接闪器：（承接直击雷放电的装置）避雷针、避雷带、避雷网、屋顶上的永久性金属物及金属屋顶、混凝土构件内钢筋等。当金属屋面作接闪器时，金属板之间不得绝缘，且搭接不少于100mm。一类建筑不得用作接闪器。第29页,共37页，星期六，2024年，5月引下线：带屏蔽功能的引下线外接引下线引下线采用圆钢、扁钢，不少于2条第30页,共37页，星期六，2024年，5月接地装置：（接地线、接地体）新型笼式接地体第31页,共37页，星期六，2024年，5月2、第一类防雷建筑物防雷措施：1）防直击雷：装设独立避雷针、架空避雷线、架空避雷网，且均有独立的接地装置，冲击接地电阻不大于10Ω；对排放爆炸性物质的管道，其排放口应在接闪器保护范围之内。对点燃排放、达不到爆炸浓度的排放管，接闪器可只保护到管口。第32页,共37页，星期六，2024年，5月2）防雷电感应：建筑物内管线及金属物均应接到防雷电感应的基地装置上；防雷电感应的接地装置，其工频电阻不大于10Ω，且与电气设备接地装置共用。防雷电感应接地干线与接地装置的连接不得少于2处，其间距离不得超过16～24m。第33页,共37页，星期六，2024年，5月3）防治雷电波侵入：重要用户全线采用电缆埋地敷设，入户端将金属电缆外皮接到防雷电感应的接地装置上；架空管线，进出建筑物处，与防雷电感应的接地装置相连。第34页,共37页，星期六，2024年，5月三、化工设备防雷（外置罐、管）1、罐顶钢板厚度>4mm，装有呼吸阀，可不装设防雷装置；2、罐顶钢板厚度<4mm，虽装呼吸阀，也应在罐顶设避雷针；3、浮顶油罐可不设防雷装置；4、非金属易燃液体的储罐应设置独立的避雷针，同时应有防感应雷措施；5、覆土厚度