第5章 防雷与防静电

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2.工艺设备和工艺参数的影响 接触面积越大，产生静电越多。管道内壁越粗糙，
接触面积越大，冲击和分离的机会也越多，流动电流就 越大。
对于粉体，颗粒越小者，一定量粉体的表面积越大， 产生静电越多。
接触压力越大或摩擦越强烈，会增加电荷的分离， 以致产生较多的静电。接触一分离速度越高，产生静电 越多。液体流速和管径对液体静电影响很大。
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一个雷电的电磁脉冲可影响几公里范围的电子 设备，这也使电子设备受损的几率增大.
MCR 110 kV
ABC Company
数据线缆
电话
230/400 V
移动基站
TV
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在雷雨季节，雷击的危险性加大，这就需我们生产 经营企业要加强现场设备的防雷电管理，不断完善设备 防雷系统，由于有些设备已经使用多年，防雷设施腐蚀 情况较为严重，有的接地线腐蚀锈断，还有设备的改造、 建构筑物的变动等改变了厂区的雷电保护环境造成了安 全生产的隐患。
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2 防静电技术
静电的特点
➢ 静电的电量小，静电电压高。一般电量只有微库或毫库级， 但由于带电体的电容量很小，则电压很高。如橡胶行业的 静电电压高达几万伏，甚至十几万伏。
➢ 静电的能量不大或者说放电后的电流不大。一般不大于毫 焦级。
➢ 绝缘体上的静电消失或泄漏的很慢，因此，必须设置消除 静电的装置。
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避雷针
避雷针设计示意图
接地引上线
说明： 1、接地方法布设如图 2、水平接地体采用4mm*40mm的镀锌扁钢 3、垂直接地体采用5mm*50mm的镀锌角钢 4、将接地引上线用4*40mm镀锌扁钢引至屋顶避雷针
接地地网剖视图
水平接地体 垂直接地体
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防雷装置的分类：
1.避雷针：防止雷电直击于电气设备和建筑 物，主要用于露天变配电设备、建筑物的保 护。 2.避雷线：防止雷电直击于电气设备和建筑 物，主要用于输电线路的保护。 3 避雷网和避雷带 主要用于保护建筑物。
4.避雷器：主要用于保护电力设备
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相关防雷措施
❖建筑物的防雷措施：避雷针、避雷带、避雷网 ❖架空线路防雷措施：装设避雷线；提高线路自身的绝
缘水平；用三角形顶线做保护线；装设自动重合闸装置 或自动重合熔断器；装设避雷器和保护间隙。
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❖变配电站的防雷措施：设避雷针；高压侧装设阀型避雷器
或保护间隙；当低压侧中性点不接地时，也应装设阀型避 雷器或保护间隙
第五章 防雷和防静电
第一节 雷电的种类及危害
电
流
雷电的种类
大
按危害方式分为直击雷、感应雷、雷电入侵波
、 电
按形状分类有线形、片形和球形三种
压
高
雷电的危害
、
温
❖电作用的破坏
度
高
❖热作用的破坏
达
两
❖机械作用的破坏
万
多
度1
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引言：防雷技术
防雷技术
概述：
雷电是自然界中一种 常见的放电现象，破 坏树木、电杆、建 （构）筑物和各种工 农业设施，同时还会 引起火灾和爆炸事故。 雷电放电时会产生极 高的过电压和巨大的 雷电流，不仅能击毙 人畜而且还会劈裂树 木及各类设施。
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德国电子保险公司对8722件案例损坏原因的分析图
不小心/误操作 22,67%
水灾 6,22%
火灾 4,88%
盗窃 7,01%
其它 26,76%
风暴 0,78%
过电压 31,68% (雷击及操作过电压)
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我国也是雷暴活动十分频繁的国家。全国有20几 个省会城市雷暴日都在50天以上，最多可达134天。 据不完全统计，每年因雷击造成人员伤亡达3000～ 4000人，财产损失50～100亿元人民币。
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片状雷电
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线状雷电
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球状雷电
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在线状雷中直接对建筑物或其他 物体放电产生破坏性的热效应和机械 效应的雷电叫做直击雷；若是落雷处 邻近物体因受静电感应或电磁感应产 生高电位引起放电，叫做感应雷；再 一种是落雷时沿架空线和金属管道引 起的高电位，称为雷电波。
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雷电的危害及其火灾危险 性
雷电可烧毁和损坏各种电气设备 和设施，造成大规模停电；可击毁建 具有很大的破坏力，其破坏作用是多 方面的。比如构筑物；可引起易燃、 易爆物发生火灾和爆炸事故等。其危 害表现在雷电放电时所存在的各种物 理效应和作用。
纸张印刷时或纸张与辊轴的摩擦、橡胶或塑料的碾 磨、传动皮带与皮带轮或辊轴的摩擦； 塑料的压制、上光、挤压； 高电阻率液体在管道中流动，或液体高速喷出管口、 液体注入容器发生的撞击、冲刷或飞等； 液化气体或压缩气体，在管道中流动或由管口喷出， 气瓶放出压缩气体或用喷油枪喷漆； 固体物质的粉碎、研磨，悬浮粉尘的高速运动； 混和器中搅拌高阻物质、纺织品的涂胶过程等。
当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基 础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，宜利用基础内的 钢筋作为接地装置。
避雷装置的作用就是当接闪器接受电流后，经过引下线 将电流导人接地装置进而安全地进人大地，保证建筑物内设备 和人身的安全。至于选择何种防雷措施，则应根据所保护对象 的重要性、当地雷电活动情况进行比较确定。一般来说，避雷 针主要作为露天变电设备、建筑物和构筑物等的保护；避雷线 主要作为电力线路的保护；避雷网或避雷带主要作为建筑物的 保护。
妨碍生产 有些生产工艺过程，静电会妨碍生产或降低产品质 量。如纺织、粉体加工、塑料、橡胶、印刷、胶片 等行业，以及电子控制元件、自动化仪表由于静电 而误动作，使其控制的生产线程序混乱，导致产品 不合格。
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静电引起的事故
2009年05月15 日， 渭南市高新区崇业路 上的一化工公司车间 内，由于原材料在运 输过程中产生静电， 随后出现火花，引燃 了装载化工原材料的 釜发生闪爆，4名工人 不同程度受伤
➢ 静电会放电。人体或金属体尖端放电都有极大的危险性， 特别是在爆炸和火灾危险场所。静电会产生静电感应。在 工艺现场易发生的地方，由于静电感应，可能会在导体或 人体上产生电荷而且电压很高，而导致危险的火花放电。
➢ 静电是可以屏蔽的。通常桶形或空腔的导体，其内部有电 荷时，必定在外壳感应出电荷，但当外表面接地时，则外 部的电荷为零，且不影响内部的电荷。
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引下线：引下线一般用直径为8mm的圆钢，沿建筑物的四 角引下到接地网上。
第一类建筑物防雷引下线不少于两根,并应沿建筑物四周 均匀或对称布置, 当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为 引下线时，可按规范要求跨度设引下线。
接地装置：传统的方法是：互距5m采用长2.5m的规格为 40×40×4mm三根镀锌角钢打入地中并联，并与引下线连接。
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防雷技术
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防静电技术
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防雷装置、防静电装置、电器设备 接地和接零装置的异同点及检测
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雷电的分类
根据雷电的不同形状，雷电大致可分 为片状、线状和球状三种形式。片状雷电 是在云间发生，对人们影响不大；线状雷 电就是比较常见的闪电落雷现象；球状雷 则是一种特殊雷电现象，简称“球雷”。 “球雷”是一种紫色或红色的发光球体， 直径从几毫米到几十米，存在的时间一般 为3～5 s。球雷通常是沿着地面滚动或在 空气中飘行，还会通过缝隙进入室内。 “球雷”碰到建筑物便可发生爆炸，并往 往引起燃烧
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第三节 静电的危害及防护
静电的危害
❖爆炸和火灾——容易产生静电火花 ❖电击——带静电的人体电压可达上万伏 ❖妨碍生产，影响产品质量（纺织业、印刷业、使胶片感
光、引起电子元件误动作）
防静电的措施
接地、泄漏法、静电中和、工艺控制
（P149对各类措施进行详述）后面讲述各类方法
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2 防静电技术
➢ 生产过程中易产生的静电
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雷击电流热效应使设备烧损的事例
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（3）机械效应
由于雷电的热效应，还将使雷电通道中 木材纤维缝隙和其他结构中间缝隙里的空气 剧烈膨胀，同时使水分及其他物质分解为气 体，因而，在被雷击物体内部出现强大的机 械压力，致使被击物体遭受严重破坏或造成 爆炸。
以上三种效应是直接雷击所造成的，这种 直接雷击所产生的电、热、机械的破坏作 用都很大。
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国外情况据美国国家雷电安全 研究所关于雷电所造成的经 济影响的一份调查报告表明， 美国每年因雷击造成的损失 约50～60亿美元。每年因雷 击造成的火灾3万多起，50% 野外火灾与雷电有关；30% 的电力事故与雷电有关；有4 ／5石油产品储存和储藏罐事 故是由雷击引起的；由于雷 电和操作过电压造成物理装 置的损失约占80%。
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静电引起油罐车爆炸
静电引起加油站火灾事故
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静电的影响因素
1.材质和杂质的影响 材料的电阻率，包括固体材料的表面电阻率对于静
电泄漏有很大影响。只有容易得失电子，而且电阻率很 高的材料才容易产生和积累静电。
杂质对静电有很大的影响，静电在很大程度上决定 于所含杂质的成分。一般情况下，杂质有增加静电的趋 势；但如杂质能降低原有材料的电阻率，则加入杂质有 利于静电的泄漏。液体内含有高分子材料(如橡胶)的杂 质时，会增加静电的产生。液体内含有水分时，在液体 流动、搅拌或喷射过程中会产生附加静电；液体内水珠 的沉降过程中也会产生静电。如果油管或油槽底部积水， 经搅动后容易引起静电事故。
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（2）热效应
当几十至上千安的强大雷电流通过导体 时，在极短的时间内将转换成大量的热能。 雷击点的发热能量可熔化50～200 mm3的钢， 故在雷电通道中产生的高温，往往会酿成火 灾。
例如，某炼油厂一个容积为1500 m2的钢 筋混凝土地下式原油储罐，遭雷击后爆炸起 火，罐顶全部爆毁（直径48m），内支撑大部 分倒塌，经济损失26万元。
静电在一定条件下引起爆炸和火灾，其充分和必要 条件是： ➢周围空间必须有可燃性物质存在； ➢具有产生和积累静电的条件，包括物体本身和周 围环境有产生和积累静电的条件； ➢静电积累到足够高的电压后，发生局部放电，产 生静电火花； ➢静电火花能量大于或等于可燃物的最小点火能量。
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静电的危害
静电电击 当人体接近静电体或带静电的人体接近接地体时， 都可能遭到电击，但由于静电能量很小，电击本身 对人体不致造成重大伤害，然而很容易造成坠落等 二次伤害事故。
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遭到雷电袭击的树木、房屋
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第二节 防雷装置及措施
防雷保护装置
（1）直击雷的防护包括三部分：接闪器、引下线和接地体。 接闪器：是指避雷针、避雷线、避雷带、避雷网的直接 接受雷电的部分，以及用作接闪的金属屋顶、金属构件 等。避雷针是指使用最广的一种接闪器，它是用圆钢或 焊接钢管制成，传统的接闪器可用直径为10－12mm的圆 钢作为避雷针，根据滚球法确定避雷针的保护范围；避 雷网和避雷带宜用圆钢或扁钢制作；避雷线一般采用镀 锌绞线。避雷网或避雷带应沿屋角、屋脊、檐角和屋檐 等易受雷击的部位敷设。。避雷针是靠它对雷云电场引 起的畸变来吸引雷电的，因此也称为引雷针。
电气仪表是弱电系统极易造成雷电的破坏，要定期 请专业防雷检测队伍开展防雷防静电设备安全检查，特 别要重点加大对电气仪表防雷隐患的排查，及时进行整 改，才能真正确保各个生产过程中的装置电气、仪表等 系统正常运行。
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雷电的危害形式
（1）电效应
雷电放电时，能产生高达数万伏甚至数 十万伏的冲击电压，足以烧毁电力系统的发 电机、变压器等电气设备和线路，引起绝 缘击穿而发生短路，导致可燃、易燃、易爆 物品着火和爆炸。
近年来，电子信息系统遭受雷电损失急剧增加，因 为电子技术正向高频率、高速度、微型化、网络化和 智能化方向发展。电磁干扰，特别是雷电电磁脉冲干 扰对设备和系统的影响越来越突出。
另外，随着城市建筑物的增高，收受雷电的几率也增 大。电子信息系统受损后，除直接损失外，间接损失 往往很难估量。因此，信息时代的到来，已使雷电电 磁脉冲的防护成为当务之急。
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2 防静电技术
几百到几千伏
器件
几千到几万伏
人 体 静 电 电 压
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静电的危害
工艺过程中产生的静电可能引起爆炸和火 灾，也可能给人以电击，还可能妨碍生产。其 中，爆炸或火灾是最大的危害和危险。
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爆炸和火灾
静电能量虽然不大，但电压高则易放电出现电火花， 该火花在有爆炸性气体、爆炸性粉尘或可燃性物质 且浓度达到爆炸或燃烧极限时，可能发生爆炸和火 灾。
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2 引言：防静电技术
防静电技术
概述：
人们对电的认识最早是从静 电开始的。人们发现两种性 质不同的物质相互摩擦后， 就具有了某种吸引力，例如， 用毛皮摩擦琥珀后能吸引纸 屑，这便是静电作用。人们 穿着化纤服装，夜晚在黑暗 处脱下时，会发出闪闪的小 火花，并伴有轻微啪啪声， 这是经常可见的静电放电现 象。