第五章雷电及防雷设备
建筑物防雷及安全用电
建筑物遭受雷击的部分是有一定规律的,建筑物雷击部位如下:
(ⅰ)平屋面或坡度不大于1/10的屋面——檐角、女儿墙、屋檐。
(ⅱ)坡度大于1/10且小于1/2的屋面——屋角、屋脊、檐角、屋檐。
(ⅲ)坡度不小于1/2的屋面——屋角、屋脊、檐角。
(3)雷电击的基本形式
雷云对地放电时，其破坏作用表现有以下四种基本形式。
(ⅱ)感应雷。当建筑上空有雷云时，在建筑物上便会感应出相反电荷。在雷云放电后，云与大地电场消失了，但聚集在屋顶上的电荷不能立即释放，因而屋顶对地面便有相当高的感应电压，造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电，引起建筑物内的易爆危险品爆炸或易燃物品燃烧。这里的感应电荷主要是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的，所以称为感应雷或感应过电压。
④避雷针在hx高度XX′平面上的保护半径rx按下列计算式确定：（单位为m）
(5.1)
避雷针在地面上的保护半径r0可确定为：
(5.2)
式中: rx——避雷针在hx高度的XX′平面上的保护半径（m）；
ds——滚球半径，按表5.2确定（m）；
h——避雷针的高度（m）；
hx——被保护物的高度（m）；
20
40
避雷针对周围物体保护的有效性，常用保护范围来表示。在安装有一定高度的接闪器下面，有一个一定范围的安全区域，处在这个安全区域内的被保护的物体遭受直接雷击的概率非常小，这个安全区域叫做避雷针的保护范围。确定避雷针的保护范围至关重要。避雷针对建筑物保护范围一般用滚球法确定。
滚球法是将一个以雷击距为半径的滚球，沿需要防直接雷击的区域滚动，利用这一滚球与避雷针及地面的接触位来限定保护范围的一种方法。
2．引下线
雷电及防雷设备ppt课件
(4). 冲击放电电压：指预放电时间为1.5-20微秒 的冲击放电电压
(5). 残压：指雷电流经过避雷器时在阀片电阻 上产生的压降
(6). 维护比：指避雷器残压与灭弧电压之比
维护比愈小，阐明残压愈低或灭弧电压愈高， 显示维护性能愈好。
(2).接地的分类： a.任务接地 b.维护接地 c.静电接地 d.防雷接地
2.冲击电流流经接地安装入地时的根本景象 (1).土壤中的电位分布
U=Ri
u：接地点电位 i: 接地电流 R：接地体的接地电阻
(2).土壤中的电场强度E
E
δ：冲击电流在土壤中的密度
ρ：土壤电阻率
(3).接地安装的电感效应及利用率
雷电及防雷设备
雷电景象
雷电 景象
雷电景象
雷电景象
一.雷电的电气参数
波头、陡度及波长
规范冲击波：
f 1.2s t 50 s
i I0 (et Байду номын сангаасet )
等值余弦波：
i I (1 cos t ) 2
/ f
max
di dt max
I 2
2.雷暴日与雷暴小时 雷暴日：每年中有雷电的日数 雷暴小时：每年中有雷电的小时数
非线性电阻
UCi
α:非线性系数
b.任务原理
系统正常任务时，间隙将电阻阀片与任务母线 隔离，以免由任务电压在阀片电阻中产生电流使阀 片烧坏。
当系统中出现过电压且其幅值超越间隙放电电 压时，间隙击穿，冲击电流经过阀片流入大地，从 而使设备得到维护。由于阀片的非线性特性，其电 阻在流过大的冲击电流时变得很小，故阀片上产生 的残压将得到限制，使其低于被维护设备的冲击耐 压，设备得到维护；
防雷安全知识培训ppt课件
VTS设备防雷－发射塔
避雷针的 等效电路
避雷针的作用
I
RZ
VTS设备防雷－机房
机房防雷的一个很重要的概念是等电位； 防静电地板、金属吊顶、金属门窗、机柜（箱、
壳）、支架、线桥等等金属物体应作好等电位连接 处理； 类似集装箱的金属房屋是最好的屏蔽措施，如遇高 电位，其整体为均势电位，不产生电位差； 接地电阻的大小为非必要概念，不必苛求极小接地 电阻
主配电柜 避雷器
SEB
电表
分配电柜
浪涌避雷器 器
PEN
kWh
LPZ 0
EBB
LPZ 1
LPZ = 防雷保护区 SEB =配电柜
EBB =等电位连接排
EBB LPZ 2
设备 浪涌避雷
L1 L2 L3 PE N
感应雷防护－等电位连接
等电位汇流排
EBB
电源
外部防雷系统
水管
燃气管 阴极保护输送管
Z
基础接地极
基于综合防护的七点防雷措施
①选取适宜的接闪方式：雷电能量有50%可直接流入大地，还有50% 的能量将通过各种感应方式，平均流入外露的各电气通道（如电源 线、信号线和金属管道等）。
②安全引导雷电入地：作好雷击电流引下工作，避免雷击电流旁向 闪击，最大限度的消除雷电流对电子设备的感应作用。
③完善的共地措施：首先是由降阻剂、接地棒和铜带的配合使用， 达到更低的地电阻。然后利用地极间的瞬态连接技术，达到电源地 、防雷地、保护地和信号地之间的电位平衡，形成共地系统，防止 雷电通过接地系统对设备的反击。减少感应雷击对弱电设备的感应 损坏。
防雷安全知识培训
课程内容
第五章雷电放电特性及防雷设备
第五章 雷击放电特性及防雷装置5.1 雷电放电过程会引起破坏作用的雷云对地放电的绝大多数（80%以上）是负极性的。
雷电多重性（先导、主放电、余光放电）一、先导（梯级先导）第一次先导的梯级性是负先导本身的发展特点所决定的。
每一梯级长度平均50m ，梯级间歇时间10～100us 平均50us 。
cv 10001=先导通道具有良好的导电性，带有与雷云同极性的多余电荷 二、主放电、闪电、雷鸣、雷电的破坏性先导接近地面。
在漏道端部因出现高场强，使空气强烈电离而产生高密度的等离子区。
→自下而上，高电解的等离子体通道。
t=50～100us ，i =几十千安～几百千安201(=v ～21)c 温度 2万℃以上三、余光放电连续先导——直串先导5.2 雷电参数及雷电活动特性电流Rvi zz +=0σ，R<30Ω，雷电通道波阻抗Ω>3000z .即R 《z 0，则v i σ=雷击过电压dtdi L iR u ⋅+=我国“电力设备过电压保护设计技术规程” 1、雷电流峰值 108lg IP -= (式5-3)54lg IP -=，少雷区2、雷电流波形 波长时间2.6us 形状：斜角形usKA Idtdi a /6.2==（式5-4）半余弦波头)cos 1(2wt Ii -= （式5-5）3、雷电日 雷电小时强雷区 平均雷电日>90 多雷区 平均雷电日>40 少雷区 平均雷电日>154、落雷密度γ（每个雷电日每平方公里地面上的平均落雷次数） 0.015 次/⋅Km 2雷电日 次数 Th N ⨯⨯=100100010γ(Th b N ⨯⨯+=10010004γ次/100km 年)若T=40，γ=0.015代入则N=0.6h 次/⋅km 100年5.3 避雷针和避雷线（直击雷保护措施）我过规程推荐的保护范围是对应0.1%绕击率而言的。
绕击：雷电绕过避雷装置而击于被保护物的现象。
（屏蔽失效引起） 反击：避雷针与被保护物之间的间隙击穿。
005雷电及防雷设备
高电压技术
高电压技术
第一节 雷电放电和雷电参数
高电压技术
一、雷电及雷电放电过程：
㈠ 雷电的产生：
雷电放电起源于雷云的形成，为了更好的理解雷电 放电的某些特性，我们来大致地了解一下雷云的形成机 理。
1、雷云的形成： ⑴ 热雷云： 地表潮湿空气，受热上升；形成湿热气流的水份在
2——5km的高空受冷凝结为悬浮小水滴；小水滴集聚成 大面积的乌黑积云。这类云荷电后称为热雷云。
高电压技术
一、避雷器保护原理和基本类型
3、基本要求： ⑴ 能瞬时动作。
⑵ 能自行迅速截断工频续流。
工频续流：避雷器在冲击电压作用后流经间隙的工频 电弧。即过电压消失后，间隙中仍有由工作电压所产生 的工频电弧电流。
⑶ 具有平直的伏秒特性曲线。 ⑷ 具有一定的通流容量，其残压应低于被保护物的 冲击耐压。
高电压技术
2、两支等高避雷针
上部边缘最低点o
h0
h
D 7P
高电压技术
二针间被保护物高度水平面上保护范围的一侧宽度
bx 1.5(h0 hx )
针间的距离D不宜大于5h。
3、两支不等高避雷针
高电压技术
等效为等高的避雷针
f D' 7P
4、多支等高避雷针
高电压技术
外部：分别用两针法。
内部：采用三角形法，若 满足bx＞0, 即认为多针所覆盖的全面积就受到保护。
不足15日为少雷区，超过40的为多雷区，超过90的为 强雷区。
西昌为75.6，成都36.9。
高电压技术
四、地面落雷密度和输电线路落雷次数
地面落雷密度：每个雷电日每平方公里地面遭受 雷击的次数。
表示雷云对地放电的频数和强烈程度。 我国雷暴日为40时，取=0.015，国外取值在0.1～0.2之间。
高电压技术第5章雷电及防雷设备1
三支等高避雷针在hx水平面上的保护范围如左图所示，
5.1.1 雷云的形成
能产生雷电的带电云层称为雷云。
雷云的形成主要是含水汽的空气的热对流效 应。太阳的热辐射使地面部分水分化为蒸汽，含 水蒸汽的空气受到炽热的地面烘烤而上升，会产 生向上的热气流。热气流每上升10km，温度下降 约10℃，热气流与高空冷空气相遇形成雨滴、冰 雹等水成物，水成物在地球静电场的作用下被极 化，形成热雷云。
图8-2 雷电流的等值波形
(a)双指数波 (b)斜角平顶波 (c)半余弦波
f 1.2s t 50s
i I0 (et et )
f 2.6s I I / 2.6kA / s
f
i I (1 cost) 2
/ f
max
di dt
max
I 2
3、雷暴日及雷暴小时
雷暴日Td 是指该地区平均一年内有雷电放电的 平均天数，单位d/a 。 雷暴小时Th 雷暴小时是指平均一年内的有雷电 的小时数，单位h/a。
2. 避雷针的保护范围
表示避雷针的保护效能，通常采用保护范围的 概念，只具有相对意义。避雷针的保护范围是指被 保护物体在此空间范围内不致遭受直接雷击。我国 使用的避雷针的保护范围的计算方法，是根据小电 流雷电冲击模拟试验确定，并根据多年运行经验进 行了校验。保护范围是按照保护概率99.9%确定的 空间范围（即屏蔽失效率或绕击率0.1%）。
第5章 雷电及防雷设备
第五章 雷电及防雷设备
避雷针是不是越高越好？
• 答案：× • 随着避雷针高度的增加，其保护范围的增 加越来越有限，同时其保护范围内免受雷 击的概率变得不确定。 • 在提高避雷针高度上下功夫不如采用多针 联合保护。
5.3管型避雷器与阀型避雷器
避雷器的作用
限制过电压以保护电气设备，同时提高系统工作的 可靠性。
当系统中出现过电压时，避雷器既要保证电气设备 不受过电压的损害，又要保证系统不会跳闸停电保证 能可靠运行。
避雷针
避雷针 受到保护 失去保护 受保护区域
避雷针的保护范围
图中的受保护区域并非100％安全 受保护区域只是保证在该区域中雷击概率是很小的数值
5.2.1避雷针的保护范围 （1）单支避雷针 在高度hx水平面上，其半 径rx按下式计算：
h hx 时，rx (h hx ) p 2 h hx 时，rx (1.5h 2hx ) p 2
修正系数p——避雷针高度≤30m 时
避雷针
rx=h-hx
h
rx
rx=1.5h-2hx
h/2
hx
避雷针保护范围 折线法 h<=30m
避雷针高度h≤30m时修正系数p＝1
受保护区域
修正系数p——避雷针高度＞ 30m时
避雷针
rx=(h-hx)p
修正后 未修正
h
rx=(1.5h-2hx)p
30m
避雷针保护范围 折线法 h>30m
5.3.1保护间隙与管型避雷器
保护间隙
主 气 隙
瓷瓶 辅助气隙
保护间隙
被 保 护 设 备
角型保护间隙及其与被保护设备的连接
保护间隙由两个电极（即主间隙和辅助间隙）组成，它是最简 单的一种避雷器。
《雷电及防雷装置》课件
援和恢复工作。
谢谢观看
提高防雷意识的方法
开展防雷宣传活动
通过各种渠道和媒体开展防雷宣传活动，提 高公众对雷电危害的认识和防范意识。
推广防雷科技产品
推广先进的防雷科技产品，提高防雷工作的 效率和安全性。
加强学校防雷教育
将防雷教育纳入学校课程，从小培养孩子的 安全意识和应对能力。
建立防雷应急预案
建立完善的防雷应急预案，提高应对雷电灾 害的能力和效率。
定期检测接地电阻值，确保其符合规范要 求，并对接地系统进行维护保养。
04
防雷安全与教育
防雷安全知识
雷电的形成与放电机制
雷电的危害与后果
解释雷电的形成过程和放电机制，帮 助人们理解雷电的危害。
详细说明雷电对人类、建筑物、电子 设备和自然界等造成的危害和后果。
雷电的分类与分级
介绍不同类型和级别的雷电，以及它 们可能带来的影响和危害。
03
防雷措施与实施
建筑物防雷
防雷系统设计
根据建筑物的重要性、使用性 质和雷电灾害风险评估结果， 确定防雷等级，设计合理的防
雷系统。
接闪器安装
在建筑物顶部安装接闪器，包 括避雷针、避雷带或避雷网， 以吸引雷电并引导电流入地。
引下线设置
在建筑物四角或每隔一定距离 设置引下线，将接闪器与接地 装置连接，确保电流顺畅入地 。
《雷电及防雷装置》PPT课件
目录
• 雷电的形成与特性 • 防雷装置的种类与作用 • 防雷措施与实施 • 防雷安全与教育 • 雷电灾害的预防与应对
01
雷电的形成与特性
雷电的形成过程
大气电场形成
雷电及防雷保护设备
通过改进防雷保护设备的材料、结构和工艺，提高设备的防雷效果 和可靠性，减少维护成本。
集成化
将防雷保护设备与其他安全防护系统集成在一起，形成综合性的雷 电防护体系，提高整体防护效果。
防雷保护设备的应用拓展
新能源领域
随着新能源产业的快速发展，风力发电、太阳能 发电等设施对防雷保护设备的需求将不断增加。
在电力领域，雷电预警系统可以预测 电网雷击风险，指导电力部门采取措 施降低雷击对电网的影响。
在气象领域，雷电预警系统可以提供 准确的雷电预警信息，帮助公众提前 采取防雷措施，减少雷击灾害损失。
在航空领域，雷电预警系统可以为航 班提供准确的雷电活动信息，避免航 班因雷暴天气延误或取消。
雷电预警系统的局限性
防雷保护设备可以减少这些影响，维护正常生产和生活秩序。
防雷保护设备的种类
避雷针
避雷带
避雷针是最常见的防雷保护设备之一，通 过吸引雷电先导，将雷电引入地下，从而 保护建筑物和设备免受雷击。
避雷带是安装在建筑物屋顶的金属带，通 过与避雷网连接，将雷电引入地下，保护 建筑物免受雷击。
避雷网
电涌保护器
避雷网是一种大面积的防雷保护设备，通 常安装在大型建筑物或设施上，通过网状 结构将雷电引入地下。
雷电预警系统通常由传感器网络、数据处理中心和预警信息 发布平台组成，传感器网络负责采集各种气象数据，数据处 理中心对采集的数据进行分析处理，预警信息发布平台则将 预警信息及时传递给用户。
雷电预警系统的应用
雷电预警系统广泛应用于气象、电力 、航空、军事等领域，为相关行业提 供雷电预警服务，保障人员和设备安 全。
雷电及防雷保护设备
目录
CONTENTS
• 雷电的形成与特性 • 防雷保护设备的重要性 • 防雷保护设备的安装与维护 • 雷电预警系统 • 防雷保护设备的未来发展
《雷电及防雷设备》课件
电力系统是雷电灾害的高风险区域，雷电预警系统有助于提前采取 措施，减少雷击对电力设施的损害。
航空安全
航空器在飞行过程中遭遇雷击会影响飞行安全，雷电预警系统有助 于飞行员提前采取措施，保障飞行安全。
防雷技术的发展与
05
展望
当前防雷技术的研究热点
1 2
雷电监测与预警技术
利用先进的气象和雷达技术，实现对雷电的精准 监测和预警，为防雷工作提供及时、准确的信息 。
新型防雷材料和设备研发
研究新型的防雷材料和设备，提高防雷设备的性 能和可靠性，降低雷电对设备的损害风险。
3
智能化防雷系统
利用物联网、大数据和人工智能等技术，构建智 能化的防雷系统，实现对雷电灾害的快速响应和 有效防控。
未来防雷技术的发展趋势
精细化防雷
随着城市化和信息化的发展，未来的防雷工作将更加注重精细化， 针对不同行业、不同区域、不同设备进行定制化的防雷方案设计。
利用电感和电容的特性，限制电压的 升高，从而保护建筑物或设备免受雷 电的损坏。
接地原理
通过将防雷设备接地，将雷电引入地 下，使电流得到释放，从而保护建筑 物或设备。
防雷设备的选择与安装
根据建筑物或设备的 实际情况选择合适的 防雷设备。
定期对防雷设备进行 检查和维护，确保其 正常工作。
安装防雷设备时需要 专业人员进行施工和 安装。
雷电的产生
当积雨云的电荷积累到一定程度时 ，云层中的电场强度超过空气的绝 缘强度，就会发生放电现象，形成 雷电。
雷电的特性
01
02
03
高电压和高电流
雷电产生的电压和电流都 非常高，可以达到数百万 伏特和数千安培。
时间短暂
雷电的放电时间非常短暂 ，通常只有几十微秒到几 毫秒。
第五章防雷与防静电(题库考试要点和相关试题)
题库考试要点的分析归纳, 是以下是本教材所归纳和总结的低压电工作业考试题库中与本章内容相关的考点学员必须掌握的知识要点, 请学员熟记。
1.雷电的危害及防雷装置的相关考点(1)雷电可通过其他带电体或直接对人体放电,使人的身体遭到巨大的破坏直至死亡。
雷电流产生的接触电压和跨步电压可直接使人触电死亡。
(2)雷电按其传播方式可分为直击雷、感应雷和球形雷等。
雷电后造成架空线路产生高电压冲击波的雷电称为感应雷。
(3)用避雷器是防止雷电破坏电力设备,防止高电压冲击波侵入的主要措施。
10kV 以下运行的阀型避雷器的绝缘电阻应半年测量一次。
(4)防雷装置应沿建筑物的外墙敷设,并经最短途径接地,如有特殊要求可以暗设。
(5) 除独立避雷针之外 ,在接地电阻满足要求的前提下,防雷接地装置可以和其他接地装置共用。
2、防雷措施的相关考点(1)高压变配电站一般用接闪杆来防止遭受直击雷,防止引发大面积停电事故。
(2)对于变压器和高压开关柜 ,防止雷电侵入产生破坏的主要措施是安装避雷器。
(3)雷电时 ,应禁止在屋外高空检修、试验和屋内验电等作业。
即使在室内也严禁修理家中的电气线路、开关、插座等。
(4)在雷暴雨天气 ,应将门和窗户等关闭 ,其目的是为了防止球形雷侵入屋内,造成火灾、爆炸或人员伤亡。
3.静电的产生及危害的相关考点(1)静电现象是很普遍的电现象 ,固体静电可达 200kV 以上 ,人体静电也可达 10kV 以上。
易引发火灾是静电现象最大的危害。
(2)当静电的放电火花能量足够大时 ,能引起火灾和爆炸事故 ,在生产过程中静电还会妨碍生产和降低产品质量等。
4.静电防护的相关考点(1)静电防护的措施比较多,常用又行之有效的可消除设备外壳静电的方法是接地(2)对于容易产生静电的场所,应保持地面潮湿,或者铺设导电性能较好的地板。
(3)防静电的接地电阻要求不大于100Ω(4)运输液化气 ,石油等的槽车在行驶时 ,在槽车底部应采用金属链条或导电橡胶使之与大地接触 ,其目的是泄漏槽车行驶中产生的静电荷。
雷电及防雷设备
强对防雷设备的监 管，确保防雷设备
的质量和安全性
政策支持：政府对防
雷设备的研发、生产
2
和应用提供政策支持，
如税收优惠、补贴等
3
标准更新：随着技术
的发展，防雷设备的
标准也在不断更新，
以满足新的需求
随着科技的发展，防雷设备的市场需求不断 增加
随着人们对防雷意识的提高，防雷设备的市 场需求更加广泛
随着环保意识的提高，防雷设备的市场需求 更加注重环保性能
随着智能化的发展，防雷设备的市场需求 更加注重智能化和自动化
法规标准与政策支持
法规标准：防雷设备 需要符合相关法规和
1 标准，如IEC 62305、 GB 50057等
雷电的种类： 雷电可以分 为直击雷、 感应雷、球 形雷等。
雷电的预防： 通过安装防 雷设备，如 避雷针、避 雷器等，可 以有效地预 防雷电灾害。
01
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04
防雷设备的作用
保护建筑物 和设备免受
雷击
降低雷电对 建筑物和设
备的损害
保障人身和 财产安全
提高建筑物 和设备的使
用寿命
防雷设备的分类
避雷针：用于保护建筑物、构 筑物等设施免受雷击
演讲人
目录
01. 雷电及防雷设备概述 02. 防雷设备的选择与安装 03. 防雷设备的应用领域 04. 防雷设备的发展趋势
1
雷电的形成及危害
雷电的形成： 雷电是由于 大气中的电 荷积累和放 电过程产生 的，通常伴 随着闪电和 雷声。
雷电的危害： 雷电具有极 大的破坏力， 可以造成人 员伤亡、建 筑物损坏、 电力系统故 障等。
05
记录维护情况：记录每次维护情况，
第五章防雷装置ppt课件
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第五章 防雷装置
旧规范“防雷装置”这一章只规定了接闪 器、引下线和接地装置的内容，没有等电 位连接部件的内容，实际上只规定了外部 防雷装置的内容，而没有涉及内部防雷装 置，显然与该规范有关“防雷装置”的规 定有偏差。新规范包含了上述两部分内容， 就显得完整一些。
防雷等电位连接各连接部件的最小截面
等电位连接部件 等电位连接带（铜、外表面镀铜的钢或热镀锌钢）
从等电位连接带至接地装置或 各等电位连接带之间的连接导体
从屋内金属装置至等电位连接带的连接导体
连接电涌
保护器的 导体
电气系 统
电子系 统
Ⅰ级试验的电涌保护器 Ⅱ级试验的电涌保护器 Ⅲ级试验的电涌保护器
D1类电涌保护器 其他类的电涌保护器（连
L 2l ln2rl 0.75 0
0
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第五章 防雷装置
防雷装置使用的材料
对电涌保护器连接导体变小的原因，我个人理解如下：
从公式Smin≥Iimp/8 可以计算，
做成针尖状的形态，原来“避雷针”的叫 法彻底改变了。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第五章 防雷装置
接闪器
作接闪器用材料规格变化很大：
• 扁形金属材料的最小厚度变薄了，旧规范中只规定了 扁钢一种材料的规格，最小厚度规定为4mm；新规范 中对多种金属材料进行了规定，铜和不锈钢最小厚度 规定为2mm，热镀锌钢和铝合金最小厚度规定为 2.5mm，铝最小厚度规定为3mm。
雷电及防雷设备
雷电及防雷设备1. 引言雷电是自然界中一种具有极高能量的自然现象，经常伴随着闪电和巨大的声响。
当雷电发生时，会给人们的生活和财产带来严重的危害。
因此，为了保障人们的生命安全和财产安全，我们需要采取有效的防雷措施。
本文将介绍雷电的原理和防雷设备的特点与应用。
2. 雷电的原理雷电是大气中带电颗粒之间发生放电现象的结果。
雷暴云形成时，云内部或云与地面之间会形成电荷分离。
当云底部充电为负电荷，地面和云顶部之间形成电位差时，就会引发雷电放电。
雷电放电通常分为云地闪电、云云闪电和云爆闪电三种形式。
云地闪电是指云与地面之间发生的放电现象，云云闪电是指云与云之间发生的放电现象，云爆闪电是指云内部发生的放电现象。
3. 防雷设备的分类防雷设备是用于防止雷击产生危害的设备，根据其工作原理和应用范围的不同，可以分为以下几类：3.1 接地设施接地设施是用于将导电物体与大地连接，以降低其电阻，保持物体接地状态的设备。
接地设施起到将雷电流引导到大地的作用，防止电流通过建筑物和设备产生破坏。
常用的接地设施包括接地排、接地网和接地棒等。
3.2 避雷带避雷带是一种安装在建筑物周围或高耸物体上的导电材料带，用于吸引和排除雷电，保护建筑物和设备免受雷电伤害。
避雷带通常由导体和接地装置组成，能够有效地将雷电引导到地下。
3.3 避雷针避雷针是一种尖锐且易导电的金属杆，安装在建筑物的顶部，用于主动吸引雷电，并通过导线将雷电引导到大地。
避雷针的安装可以显著减少雷电对建筑物的直接打击，保护建筑物的安全。
3.4 避雷器避雷器是一种用于保护电气设备免受雷击损害的设备。
它能够在雷击时吸收和排除雷电能量，保护电气设备不受雷电冲击而损坏。
常见的避雷器包括金属氧化物避雷器和放电管避雷器等。
4. 防雷设备的选择与安装在选择和安装防雷设备时，需要考虑以下几个关键因素：•建筑物或设备的特点：不同的建筑物和设备对防雷设备的要求不同，需根据实际情况选择合适的防雷设备。
雷电及防雷设备
光纤雷电防护 高效分散雷电能量
未来雷电防护技术展望
电磁场干扰技术
01 影响雷电形成
纳米材料应用
02 提高雷电抗性
人工智能雷电预警
03 提前预防雷击
雷电防护技术应用案例
建筑物防雷
使用避雷针 装置避雷带 设置避雷接地系统
电力设备保护
安装避雷闸 使用避雷千斤顶 定期检测避雷效果
汽车雷击保护
使用避雷气垫 装置静电保护装置 加装避雷线
生活中的雷电防护措施
避雷针安装
01 家庭和社区常见的雷电防护设备
接地保护
02 有效防止雷击损坏设备和人身安全
封闭金属结构
03 提供安全避雷场所
雷电防护意识的普及
宣传教育
应急预案
提高公众对雷电防护的认识 制定雷电天气的应急预案
社区活动 组织雷电防护知识普及活动
生活中的雷电防护实践
户外活动
避开高地和水洼 找到安全避雷点 远离金属结构 不在树下躲雨
● 04
第4章 雷电防护技术发展
雷电防护技术的 历史
雷电防护技术的历史可以追溯到古代，随着科 技的发展，雷电防护技术也在不断进步。不同 防雷技术的先进性和可靠性也逐渐得到人们的 认可，雷电防护技术的重要性也愈发显著。
新型雷电防护设备
智能感应设备 自动识别雷电信号
雷达监测系统 实时监测雷电活动
避雷针改进 提高雷击能力
雷电防护标准
国家标准
01 《建筑防雷设计规范》GB50057-2010
建筑物要求
02 建筑物需安装防雷装置
设备规范
03 设备要符合国家防雷规定
相关规定和标准
我国针对雷电防护制定了一系列标 准，包括建筑、设备的雷电防护规 范，以及对雷电防护装置的要求等。 符合国家标准的防雷设备经过严格 检测，能够有效地保护建筑和设备 免受雷电危害。人们应当重视雷电 防护，遵守相关标准和规定，确保 生命财产安全。
修改版-雷电及防雷设备
五、避雷器 6：阀型避雷器 组成：间隙与非线性电阻（阀片）串联 组成：间隙与非线性电阻（阀片） 火花间隙： 1：火花间隙： 由许多小间隙串连而成； 1）由许多小间隙串连而成； 在正常工作时将阀片与母线隔离， 2）在正常工作时将阀片与母线隔离，以避免阀 片在工频电流下烧毁； 片在工频电流下烧毁； 工频电弧依靠间隙的自然熄弧能力熄灭； 3）工频电弧依靠间隙的自然熄弧能力熄灭；磁 吹式间隙（ 串连了电感） 吹式间隙 （ 串连了电感 ） 比普通间隙的熄弧能 力强； 力强； 为了保证每个间隙上恢复电压的均匀与稳定， 4）为了保证每个间隙上恢复电压的均匀与稳定， 在间隙旁并联的电阻 过电压到来时，辅助间隙击穿， 5）过电压到来时，辅助间隙击穿，防止了电感 阻流作用 1 ： 主间隙 ； 2 ： 磁吹电感 ； 3 ： 并 主间隙； 磁吹电感； 联电阻； 辅助间隙； 联电阻；4：辅助间隙；5：阀片
五、避雷器 1：原理 避雷器是用以限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起 的内部过电压的一种电器设备 避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种放电器， 避雷器的保护原理与避雷针不同。它实质上是一种放电器， 并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放 并联连接在被保护设备附近， 电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发展，从而 电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发展， 保护了其他电气设备免遭击穿损坏
雷电及防雷设备
古代的雷电 公元前1500年殷商甲骨文中就有 公元前1500年殷商甲骨文中就有“雷”字， 年殷商甲骨文中就有“ 稍晚的西周青铜器上有“ 稍晚的西周青铜器上有 “ 电 ” 字 ， 指的是闪 电 最早的文字记载：东汉哲学家王充（27－约 最早的文字记载：东汉哲学家王充（27－ 97 年 ） 他在 《 论衡 》 中对雷电进行了描述 97年 他在《 论衡》 雷者火也。 以人中雷而死， 即询其身， “ 雷者火也 。 以人中雷而死 ， 即询其身 ， 中 火则须发烧焦。 火则须发烧焦。” 著名的风筝试验（ 17世纪 富兰克林） 著名的风筝试验 （ 17 世纪 ， 富兰克林 ） ： 世纪， 240米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm 米长的缠绕钢丝的麻绳上产生20cm的电 240 米长的缠绕钢丝的麻绳上产生 20cm的电 火花
雷电及防雷设备分析
2023-11-05CATALOGUE目录•雷电的形成与危害•防雷设备分类与特点•防雷设备的原理与作用•防雷设备的应用场景与案例分析•防雷设备的市场现状与发展趋势•相关防雷标准与规范介绍01雷电的形成与危害当空气中的水分子在空气中凝结形成云，云层内部产生电荷分离。
积云形成当云层内部的电荷分离达到一定强度，产生闪电放电现象。
闪电的产生雷电的形成雷电放电过程中产生强大的电流，可能导致电力设施损坏，造成停电等影响。
电力设施损坏通信设施损坏人员伤亡雷电放电过程中产生的电磁脉冲可能干扰通信设施，导致信号中断或通信失败。
雷电放电过程中可能直接击中人体，导致伤亡事故。
03雷电的危害02011雷电的防护23在建筑物或设施上安装防雷设备，如避雷针、避雷带等，以引导雷电电流流入地下。
防雷设备的安装对建筑物或设施进行接地处理，将雷电电流引入地下，避免对建筑物或设施内部造成损坏。
接地处理对于重要的通信设施，应采取电磁脉冲防护措施，如加装滤波器、电涌保护器等，以保护设施免受雷电干扰。
电磁脉冲防护02防雷设备分类与特点避雷针是最常见的防雷设备之一，主要作用是吸引雷电并引导电流流向地面，从而保护建筑物免受雷击。
避雷针通常安装在建筑物的顶部或烟囱上。
避雷针的优点是结构简单、安装方便、成本低廉。
缺点是不能完全避免雷电对建筑物的损害，因为电流可能会从避雷针旁边绕过。
避雷带是一种水平或垂直安装的金属带，通常附着在建筑物的外部墙壁或屋顶上。
其主要作用是引导电流流向地面，以避免雷电对建筑物造成损害。
避雷带的优点是可以覆盖较大的面积，保护建筑物免受侧面和顶部的雷电袭击。
缺点是安装成本较高，需要专业人员进行安装和维护。
避雷网是一种大规模的防雷设备，通常用于保护大面积的区域，如露天运动场、机场等。
其主要作用是通过网格状的结构引导电流流向地面，从而避免雷电对地面设施造成损害。
避雷网的优点是可以大面积覆盖地面设施，保护范围广。
缺点是安装成本高，需要专业人员进行设计和安装。
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沿被击物流动，同时，相同数
量的正极性电流波将自雷击点
“0”沿通道向上发展。
iZ
Zj
雷击物体时电流波的运动
流经物体的电流可用下式计算：
iZ
vL
Z0 Z0 Zj
LZ0
Zj
——被击物体的波阻抗（或为被击物 体集中参数的阻抗值）
Z0
iZ
Zj
计算电流的等值电路
流经被击物体的电流波 i Z 与被击物体的波阻
第五章 雷电及防雷设备
5.1雷电的电气参数
电力系统中的大气过电压主要是由雷电放电所造成 的。为了对大气过电压进行计算和采取合理的防护措 施，必须掌握雷电的电气参数。
Z0
LZ0
L
计算雷电流的等值电路
若雷击于具有分布参数特性
的避雷针、线路或导线时，则
Z0
雷击时电
h0
h
D 7p
D ——两针间的距离（m）
两避雷针之间高度为hx水平面上保护范 围的一侧的最小宽度：
bx1.5(h0hx)
为保证两针联合保护效果，两针间距离与针高之比D/h 不宜大于5。
h h0= h-D/7 p
两支避雷针联合保护范围
避雷针1
折线的确定方法 同单支避雷针
B
A
D
A'
B--B'展开
避雷针2 B'
hxh 2时r， x(hhx)p
hxh 2时rx， (1.5h2hx)p h ——避雷针高度（m） p ——高度影响系数。
单支避雷针保护范围
避雷针 rx=(h-hx)p
rx=(1.5h-2hx)p rx
h h/2 hx
避雷针保护范围 折线法
受保护区域
➢上图中划定避雷针保护范围的方法称为折线法，用两段斜率不同的折线段 确定保护范围（建筑防雷中采用滚球法确定保护范围）
➢折线表达式中的p是修正系数，根据避雷针高度的不同进行有关修正
修正系数p——避雷针高度≤30m 时
rx
避雷针 rx=h-hx
rx=1.5h-2hx
h h/2 hx
避雷针保护范围 折线法 h<=30m
避雷针高度h≤30m时修正系数p＝1
受保护区域
修正系数p——避雷针高度＞ 30m时
避雷针
rx=(h-hx)p 修正后 未修正 rx=(1.5h-2hx)p
h 30m
避雷针保护范围 折线法 h>30m
30m＜h≤120m时修正系数：p
30 h
如图可见，避雷针高度超过30m后其 保护范围随高度而增大的趋势减缓
（2）双支等高避雷针
两针外侧的保护范围可按单针
计算方法确定，两针间的保护范围
应按通过两针顶点及保护范围上部
边缘最低点O的圆弧来确定，O点
的高度h0按下式计算：
度 来表示。 是指每个雷电日每平方公里的地
面上的平均落雷次数。
建议：
0.01次 5/平方公 雷里 电日
卫星观测10年(1995－2005)得到的全国平均闪电密度分布图
输电线路高出地面有引雷作用，会将线路两 侧一定宽度内的地面落雷吸引到线路上来。 根据模拟试验和运行经验，一般高度的线路 的等值受雷面的宽度为10h（h为线路平均高 度（m）），线路年平均遭受雷击的次数可按 下式计算：
一般保护范围是指具有0.1%左右雷击概率 的空间范围而言。
实践证明，此雷击概率是可以接受的。
失去保护
避雷针
避雷针 受到保护 受保护区域
避雷针的保护范围
➢图中的受保护区域并非100％安全 ➢受保护区域只是保证在该区域中雷击概率是很小的数值
5.2.1避雷针的保护范围 （1）单支避雷针
在高度hx水平面上，其半 径rx按下式计算：
抗Z j有关， Z j 越大则 i Z 越小，反之则 i Z 越大。
当 Z j 0 时，流经被击物体的电流定义为
“雷电流”，以i L 表i示L，L 。但实际上
被击物体的波阻抗不可能为零值，故规程建议 雷击于低接电阻的物体时流过该物体的电流可
以认为等于雷电流i 。
iZ
vL
Z0 Z0 Zj
iZ
vL
Z0 Z0 Zj
由于不同年份的雷电日数变化很大，所以均 采用多年平均值——年平均雷电日。
全国53年(1954~2006)平均雷电日数分布图
我国把年平均雷电日不超过15日的地区叫 少雷区，多于40日的地区叫多雷区，多于90 日的地区叫强雷区。
5.1.4地面落雷密度和输电线路落雷次数
雷云对地放电的频率可用地面落雷密
避雷针一般用于保护发电厂和变电所，可根据不 同情况装设在配电构架上，或独立架设。
避雷线主要用于保护线路，也可用于保护发、变 电所。
要避雷针起到保护作用，两个要求：
要求避雷针必须很好接地；
要求被保护物体必须处在避雷针能提供可靠 屏蔽保护的一定空间范围内，这就是避雷针的 保护范围。
由于雷电路径受很多偶然因素的影响，因 此要保证被保护物绝对不受直接雷击是不现实 的。
N 10h 100T次/100公里年
1000
0.01次 5/平方公 雷里 电日
N —线路受雷击次数
T —线路经过地区年平均电雷日数
5.2避雷针、避雷线的保护范围
避雷针、避雷线的作用
将雷电吸引到避雷针（避雷线）上并安全地将雷电 流引入大地，从而保护设备。
因此，为防止设备遭受直接雷击，通常采用装设高 于被保护物的避雷针（或避雷线）。
iZ
iL
Z0 Z0 Z j
Z0
iL Z 0
iZ
Zj
iL
Z0
iZ
Zj
等值电压源电路
等值电流源电路
雷电流i为一非周期冲击波，其幅值 与气象、自然条件等有关，是个随机变量， 只有通过大量实测才能正确估计其概率分 布规律。
图5.4
5.1.2雷电流波形
雷电流的波头和波尾皆为随机变量，对于中 等强度以上的雷电流，波头在1——4微秒范围内， 其平均波尾约为40微秒。
雷电流的波头形状对防雷设计是有影响的， 因此建议在一般线路防雷设计中波头形状可取为 斜角波，其目的是为了便于分析计算；而在设计 特殊高杆塔时，可取半余弦波头。
5.1.3雷电日与雷电小时
一个地区的雷电活动强度，用雷电日 或雷电小时表示。
雷电日（雷电小时）是指一年中有雷电的 日数（小时数），在一天或一小时内只要听 到雷声就作为一个雷电日或一个雷电小时。
A--A'展开
两支避雷针联合保护范围
➢两支避雷针的联合保护范围不是两个避雷针各自保护范围的“并集”，而 是比这个并集要大一些
➢图中蓝色虚线部分代表单支避雷针保护范围的界限
（3）两支不等高避雷针
两针外侧的保护范围仍按单针计算。
两针内侧的保护范围先按单针作出高针1的保护范围，然 后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设点3为一 假想的顶点，作出两等高针2和3的保护范围。