防雷与防静电

防雷与防静电
教学的重点：
1．掌握雷电与静电的危害
2．熟练掌握防雷装置与防雷的各项措施
3．熟练掌握静电的产生与防护
4．熟练掌握高频电磁场对人体的危害及防护措施
教学的难点：
防雷装置与防雷的措施及静电的防护
教学方法：
讲授法、讨论法、启发式、电化教学。

第一节雷电的种类及危害
一、雷电的种类
雷电大体可以分直击雷、雷电感应、球雷、雷电侵入波等。

二、雷电的危害
1．雷电的破坏作用
雷电有很大的破坏力，可损坏设备或设施，危及到人的生命安全。

雷电有三方面的破坏作用，表现形式为雷击。

（1）电性质的破坏作用：·雷电产生的数十万至数百万伏的冲击电压，可能损坏电气设备的绝缘，烧断电线或劈裂电杆，造成火灾或爆炸事故。

电气设备的绝缘损坏还会造成高压窜入低压，而引起触电事故。

巨大的雷电电流流入地下时，可能造成跨步电压或接触电压。

（2）热性质的破坏作用：巨大的雷电流通过导体，在极短时间内会产生大量热能，造成易燃易爆物燃烧和爆炸，或者由于金属熔化飞溅而引起火灾和爆炸事故。

（3）机械性质的破坏作用：当雷电通过被击物时，在被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，缝隙中的水分剧烈蒸发，致使被击物破坏或爆炸。

此外，雷击时所产生的静电斥力、电磁推力以及雷击时的气浪都有相当的破坏作用。

2．易遭受雷击的建筑物和构筑物
（1）高耸建筑物的尖形屋顶、金属屋面、砖木结构建筑物。

（2）空旷地区的孤立物体、河、湖边及土山顶部的建筑物。

（3）露天的金属管道和室外堆放大量金属物品仓库。

（4）山谷风口的建（构）筑物。

（5）建筑物群中高于25 m的建筑物和构筑物。

（6）地下水露头处、特别潮湿处、地下有导电矿藏处或土壤电导率较小处的建筑物。

（7）烟囱排烟气含有大量的导电物质和游离分子团。

3．分类
工业建筑物和构筑物，按照其生产性质及发生雷击事故的可能性和后果可分以下三类：（1）由于使用或贮存爆炸危险物质（如火药、炸药、起爆药等），电火花能引起强烈爆炸，造成巨大破坏和人身伤亡。

如制造火药的建筑物、乙炔站、电石库及汽油提炼车间等。

（2）虽然使用和贮存危险物质，但电火花不易引起爆炸，或不致造成巨大破坏和人身伤亡。

如油漆制造车间、氧气站及易燃品库等。

（3）除上述两类建（构）筑物外，凡需防雷的建（构）筑物。

包括多雷区较为重要的以及其他易受雷击的建（构）筑物。

第二节防雷装置与防雷措施
一、防雷装置
完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。

（一）接闪器
避雷针、线、网、带都可作为接闪器。

这些接闪器是利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置把雷电流导入大地，使被保护物免受雷击。

1．接闪器的材料及尺寸
接闪器所用金属材料及尺寸应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还要有足够的热稳定性，以能承受雷电流的热破坏作用。

避雷针一般用镀锌圆钢或钢管制成。

针长lm以下者，圆钢直径不得小于12mm，钢管直径不得小于20mm，针长1~2 m者，圆钢直径不得小于16mm，钢管直径不得小于25mm。

装设在烟囱方时，由于烟气有腐蚀作用，宜采用直径20mm以上的圆钢。

避雷线一般采用截面积不小于35mm2的镀锌钢绞线。

避雷和避雷器采用镀锌圆钢或扁钢。

圆钢直径不得小于5mm，扁钢厚度不得小于4mm，截面不得小于48mm2。

装设在烟囱上方时，圆钢直径不得小于12mm2，扁钢厚度仍不得小于4mm，但截面不得小于100mm2。

2．避雷针的保护范围
单支避雷针的保护范围，可看作是一折线圆锥体。

从针的顶点向下作45˚线，构成圆锥形的上半部；从针脚（地坪距）以1.5倍针高为半径划圆，由圆周上作斜线与前一斜线高二分之一处相交，交点以下构成圆锥形的下半部，如图9－l所示。

如高度为h X，保护范围为以r X为半径的圆。

两根等高避雷针的保护范围，如图9－2所示。

两针外侧保护范围按单根避雷针确定，两针之间的保护范围按两针顶点A、B及O的圆弧确定，O点的高度h0按下式确定：
当两针距离增大至D＝7hK时，h0＝0，两针不再能构成联合护范围。

一般情况下两针
间距与针高之比D／h不宜大于5。

三支等高避雷针在h。

高度水平面上的保护范围如图9－3所示。

以三针为顶点的三角形外侧保护范围仍按单支和两支避雷针确乏．其内侧保护范围也按两支避雷针确定。

如果两针之间都能满足b X≥0的条件，则认为三角形的全部面积在联合保护范围之内。

四支及以上等高避雷针的保护范围，可以分成两组或几组三支等高避雷针，再按三支等高避雷针的保护范围确定。

两支不等高避雷针的保护范围如图9－4所示。

其外侧保护范围按单针确定。

内侧高针附近A与A’之间的保护范围也按单针确定A’与B等高，是等效避雷针的顶点，A’与B之间的保护范围按两
图中是避雷线最大弧垂点的高度。

α为避雷线的保护角．保护角越小保护效果越好。

当保护角在20˚以下时，绕击率（即绕过接闪器击中被保护物的概率）不超过0．l％。

当保护角超过30˚时，绕击率显著增加。

一般避雷线的保护角取20˚~30˚。

选取保护角既要从安全角度考虑被保护物的特点和当地雷电活动情况，又要从经济角度考虑其合理性。

避雷线的保护范围下式确定：
式中a、b是取不同保护角时的计算系数。

（二）避雷器
避雷器有阀型避雷器、管型避雷器等，是用来保护电力设备．防止高电压冲击波侵的安全措施。

保护原理是将避雷器装设在被保护物的引人端，其上端接在线路上，下端接地，正常时
避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统运行。

当雷击的高压冲击波袭来时，避雷器间隙击
穿而接地，从而强行切断了高压冲击波。

雷电流通过后，避雷器间隙又恢复绝缘
状态，以使系统正常运行。

（三）引下线
防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性的要求。

引下线常采用圆钢或扁钢制成，圆钢直径一般为5mm（装在烟囱上的引下线不应小于12mm，扁钢尺寸为48mm x 4mm（装在烟囱上的引下线不应小于100mm X 4mm），沿建筑物外墙明敷时，圆钢直径不小于10mm，扁钢尺寸25mm X 4mm。

如果采用钢绞线作引下线，其截面积不应小于25mm2。

引下线应取最短的途径，避免弯曲，建筑物的金属构件（如消防梯等）可作为引下线，但所有金属构件之间均应连成电气通路。

地面上1.7m至地面以下0.3m的一段引下线应加保护管．采金属保护管时，应与引下线连接起来，以减小通过雷电流时的电抗。

如果建筑物屋顶没有多支互相连接的避雷针、线、网、带，其引下线不得少于两根，其间距不得大于18~30 m。

为了便于测量接地电阻和检查引下线，在各引下线距地面1.8m以下的一处应设置断接卡。

引下线应进行防腐处理，禁止使用铝导线作引下线。

引下线截自锈蚀30％以上应更换。

（四）接地装置
防雷接地装置与一般接地装置的要求大体相同，但所用材料尺寸应稍大于其它接地装置的尺寸。

防雷接地电阻一般是指冲击电阻。

接地电阻值的要求视防雷种类、建筑物的类别而定。

防直击雷接地电阻对工业一类、二类建（构）筑物不得大于刀几对工业三类建（构）筑物不得大于30Ω防雷电感应的接电阻不大于10Ω，防雷电侵波的接地电阻不大于30 Ω。

阀型避雷器的接地电阻不大于10 Ω。

二、防雷措施
根据不同的保护设施，对直击雷、雷电感应、雷电侵入波均应采取相应的防雷措施。

（一）防直击雷
各类工业、民用建（构）筑物易受雷击的部位，均应采取防直击雷措施。

有爆炸或火灾危险的露天设备（如露天油罐、贮气罐等）、高压架空电力线路、发电厂和变配电站等，均应采取防直击雷措施。

装设避雷针、避雷线、避雷、避雷带，是防止直击雷的主要措施。

（二）防雷电感应
雷电感应（特别是静电感应）能产生很高的冲击电压，在电力系统中应与其他过电压同样考虑，在建（构）筑物中，主要考虑由雷击引起的火灾和爆炸事故。

为了防止静电感应产生的高电压，应将建筑物内的金属管道金属设备结构的钢筋等接地，接地装置可与其他接地装置共用。

为防止电磁感应，平行管道相距不到10mm时，每20~30m。

处须用金属线跨接，交叉管道相距不到100mm时，也应用金属结跨接，管道接头、弯头等接触不可靠的部位，也应用金属线跨接．其接地装置可与其他接地装置共用。

（三）变配电所的过电压保护
（1）配电所的电气设备、架构、建筑等应装设防避直击雷保护装置。

避雷针是防避直击雷的有效措施之一，可以按其安装和接地方式不同而选择独立针或架构针两种。

（2）配电所进线段的防雷保护是利用架空地线以及在母线装设阀型避雷器。

（3）配电所的绝缘配合，就是指阀型避雷器的伏安特性与被保护设备绝缘的伏安特性
的互相配合，亦是变配电所中，所有设备的绝缘均应受到避雷器的保护。

（4）配电所内部过电压的保护。

变配电所内部过电压包括操作过电压、工频过电压和谐振过电压。

工频过电压对系统电气设备的绝缘无大危险，但是操作过电压是在工频过电压的基础上发展的。

小结与思考题：
1．雷电与静电的危害
2．掌握防雷装置与防雷的各项措施
3．掌握静电的产生与防护
4．高频电磁场对人体的危害及防护措施
思考题见教材191页中复习题。