防雷技术2008.

2019/12/141防雷基本知识13984182650周道刚2019/12/142防雷发展简史11750年富南克林发明了第一支避雷针，提出的防雷原理是：利用尖端导体将雷电流引入地中，并快速泄散，从而保护建（构）筑物免遭直击雷击。21753年罗蒙罗索夫重复了富南克林风筝实验，并编写论文《关于因电力而产生的大气现象的发言》。2019/12/143防雷发展简史中国建筑物防雷的演变及其特点各种避雷针的结构及其防雷性能现代建筑物防雷无须避雷针中国科学院电工研究所马宏达现代防雷要破除迷信（刘继）论我国建筑物防雷与电子设备防雷中存在的几个重要问题距雷击点百米内电磁脉冲环境预测---周璧华2019/12/144雷电特征1雷电是大气中的一种放电现象。积雨云是产生雷电放电前提，目前积雨云形成雷电的原理还无法解释。2空气击穿场强为：3—4×105V/m。目前实验室还不能逼真模拟自然雷电放电。至今世界上最大实验室做的雷电冲击波空气间隙放电距离，最长的，也只有10m左右，电压与距离关系是非线性。迄今仍不知道几十m至几百m这样长的空气间隙击距(R)的放电电压，是个未知数。3大多数的雷暴放电都产生在云云之间，只有四分之一左右的雷电会击中地面，同一块云内不可能发生雷电现象。4闪电通道温度约为15000—20000℃。2019/12/1452019/12/146雷电特征云中电场达到一定值（在100kV/m以上），闪电就会发生闪电是发生于大气中的一种瞬时大电流、高电压、长距离放电现象。常见的闪电主要有云闪和地闪两种形式：云闪----通常情况下，约占总闪电的一半以上。地闪-----发生于云与地面之间的放电。一次地闪过程持续时间为几百毫秒到1秒钟不等。一次闪电包括一次或几次大电流脉冲过程，叫“回击(returnstroke)”。闪击之间的时间间隔一般为几十毫秒。闪电放电可以辐射频带从几Hz到上百个GHz。2019/12/147正闪雷击、负闪雷击负闪击雷正闪击雷ri--------++++++++++r--iii--++-----ri++++++++++++++++++++++++++++ri-------+++----------------2019/12/148防雷技术基础理论就是高电压工程学包括电场学、气体放电学、等离子体物理学、绝缘材料学、地中电学（接地工程学）、波动电磁学、电气过电压及其保护。学习防雷基本功——马宏达目前防雷技术需要突破的难题是：雷电闪击路径无法事先预测-----雷电预警2019/12/149雷电探测2019/12/1410主要名词解释防雷装置：接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器电磁感应：雷电流在迅速变化在其周围空间产生瞬变的电磁场使附近导体上感应出很高的电动势信息系统：建筑物内计算机、通讯设备、控制装置等电子装置的总称。雷击电磁脉冲:一种干扰源，主要指闪电击在建筑物防雷装置或建筑物附近所引起的效应。2019/12/1411雷电危害方式直接雷击雷电直接击在建（构）筑物或其它物体上，产生的电动力、热、机械效应。雷电感应(静电感应)雷电闪击过程中，在金属物体上产生产生的电磁效应。雷电波侵入雷电过电压脉冲沿线路进入建筑物内造成设备、系统损坏的现象。2019/12/1412直击雷击02年4月22日凌晨2：30分，贵州凯里国家粮食储备库21号中转仓东南方顶部遭雷击燃烧，起火点现场测量被烧成空洞面积为2.46平方米，烧焦碳化面积为0.33平方米。2019/12/1413荔波雷击事故2005年5月5日18时许，荔波县佳荣镇拉毛村拉亮一组一夫妇干完农活在回家的路上在大树下避雨时,同自养家犬一道遭受雷击死亡。2019/12/1414雷电波侵入2003年5月3日，物资储运公司电子磅秤操作屏被雷电击坏，约在23时左右，直击雷击中库房380V架空引入输电线路，雷电脉冲进入室内后，击穿金属护套，击穿长度达30cm，造成库房失火，烧毁库房一半屋面。2019/12/1415雷电波侵入2019/12/1416沿河县板场乡联文村雷击事故05.9.2201点左右，村民冉某回家途中全身被雨淋湿，进房间左手开照明灯头开关时，当即被雷电击倒昏迷约30分钟左右。胸部、左腿皮肤严重烧伤。2019/12/1417雷电危害电子信息系统途径外置云台枪型摄像机矩阵、视频分配器、硬盘录像机等工控机、VDM、固定摄像机等控制线视频线电源线2019/12/1418系统雷击侵入途径直击雷转移高电位转移高电位2019/12/1419系统雷击侵入途径地电位反击2019/12/1420系统雷击侵入途径地电位反击2019/12/1421系统雷击侵入途径雷电电磁脉冲雷电感应2019/12/1422系统雷击侵入途径遭受雷击的类型：直击雷、感应雷、雷电电磁脉冲、地电位反击引入雷电的途径：电源线电源线、控制线、信号线、接地线路2019/12/1423系统防雷措施监控室屏蔽、均压、等电位连接符合要求的地网符合要求的地网线路屏蔽线路屏蔽摄像机加装避雷针高杆路灯加装避雷针引下线引下线2019/12/1424监控室内电源分级浪涌保护器三合一浪涌保护器多路视频信号浪涌保护器控制线路浪涌保护器系统防雷措施2019/12/1425摄像机避雷针2019/12/1426我省雷电分布特点雷电分布受地形影响较大，全省地形东低西高。西部年平均雷暴日数70—80天，中部（贵阳市为50天）在50天左右，东部最低为30天。雷电伤亡人员主要分布在农村，城市主要是经济财产损失。2002-2007年雷电强度6—273KA。2019/12/1427雷电活动的表征雷电活动情况用年平均雷暴日或雷闪频数表示。年平均雷暴日：平均一年当中发生闪电的天数，该数据为30年平均或20年平均。雷闪频数：在1000km2范围内，一年共发生闪电次数。年雷暴日与雷闪频数成线性关系。落雷密度-----Ng,9.2910.42019/12/1428雷电强度区域划分年平均雷暴日小于20的地区：少雷区年平均雷暴日大于20的地区：多雷区年平均雷暴日大于40的地区：高雷区年平均雷暴日大于60的地区：强雷暴区2019/12/1429常用技术规范GB50057-94(2000)《建筑物防雷设计规范》《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169—2006GB50343—2004JGJ16-2008(8.1)GB50174—93GB/T2887-20002019/12/1430常用技术规范图集02D501-2等电位连接防雷类别划分一类防雷建筑物1凡制造、使用或储存大量爆炸物质，如炸药、火药、起爆药、火工品等的建筑物和具有一区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物。2具有O区或10区爆炸危险环境的建筑物。3具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。O区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境1O区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境防雷类别划分—第二类（国家级）1重点文物、办公建筑、会堂、大型火车站国宾馆、档案馆、大型城市供水泵房。2计算中心、国际通信枢纽、有大量电子设备的建筑物。3储存爆炸物质，电火花不易引起爆炸、造成巨大破坏和人身伤亡者；（含1区爆炸危险环境）4企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。5大于0.3次/a的一般性民用建筑物。6大于0.06次/a的省、部级办公、人员密集建筑。防雷类别划分---第三类1省级重点文物、档案馆。20.012-0.06次/a的省、部级及人员密集建筑物。30.06-0.3次/a的一般性民用建筑物。4大于0.06次/a的一般性工业建筑。5防雷21区、22区、23区火灾危险环境6大于15d/a的地区，15米以上建、构筑物，小于15d/a的地区，20米以上建、构筑物。2019/12/1434现代综合防雷1、外部防护（直击雷防护）⑴、作用：拦截、泻放雷电流⑵、系统组成：由接闪器（避雷针、避雷带）、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。2、内部防护（雷电电磁脉冲防护）⑴、作用：均衡系统电位，限制过电压幅值。⑵、组成：由均压等电位连接、各种过电压保护器（避雷器）等组成。⑶、技术措施：截流、屏蔽、均压，分流、接地。2019/12/1435直接雷击防护1避雷针原名“LightningRod”或“LightningConductor”并没有避雷这一概念。后来成为消雷器商业运作基础。等离子避雷球。2直击雷击预防的的最佳器件仍然是传统的避雷针、避雷带、避雷线。2019/12/14361计算方法有：电气几何击距法（EGM）、滚球法、折线法、抛球法。2滚球半径与雷击电流之间经验公式h=2I+30(1-eI/6.8)≈9.4I2/33按照滚球半径30米、45米、60米计算，吸引雷电流分别为：5.7KA、10.7KA、16.1KA。4新型防雷器件：按照常规避雷针保护范围计算。避雷针保护范围2019/12/1437滚球法设计LPS示意图2019/12/1438直接雷击防护2019/12/1439直接雷击防护独立避雷针R＜10Ω第一类防雷建筑物5m×5m、6m×4m；引下线间距12m，R＜10Ω第二类防雷建筑物10m×10m、8m×12m；引下线间距18m，R＜10Ω第三类防雷建筑物20m×20m、24m×16m；引下线间距25m，R＜30Ω2019/12/1440建筑物易遭受雷击部位1不同屋顶坡度2屋角与檐角的雷击机率最高3屋面坡度越大雷击机率越大，坡度大于40度时，屋檐一般不会再遭受雷击。4坡度小于27度，长度小于30米时，屋脊和屋檐一般不会遭受雷击。5屋面遭受雷击的机率甚少。0度15度30度45度2019/12/1441国家标准GB50057-94《建筑物防雷设计规范》r=√h(2hr-h)–√hx(2hr–hx)地面上(针脚)保护半径rO=√h(2hr-h)单针保护范围计算2019/12/1442单针保护计算实例如图所示,为一个长10m,宽5m,高5m的炸药库,避雷针A高15m,在库中心线上,距库边3m,问:该针能否完全保护炸药库?侧视图10mA3m5m府视图AC2019/12/1443炸药库防雷类别为一类,滚球半径为30m。针离库最远点的距离为被保护高度为5m，即hx=5m15m针在5m高度上的保护半径为:rx=√[h(2hr-h)]–√[hx(2hr–hx)=√[15(2×30-15)]-√[5×(2×30–5)]≈25.98-16.58=9.40m显然ACrx单针保护计算实例mAC43.95)35(222019/12/1444避雷针使用注意事项（1）油库、加油站尽量不要使用避雷针针接闪雷电流，一般都在5KA以上，50m范围内的电磁场强度足以引起火灾等重大事故。（2）有机房的非框架结构式建筑物，不宜设置避雷针非框架结构式建筑物的防直击雷装置一般是避雷带，引下线采用明敷，接闪雷电机率较少，当增设避雷针后反而增加了防雷装置接闪雷电、出现事故的机率。（3）仔细考察当地气象、地形、地貌、地质情况，反复论证方案，才可能达到预期的防雷效果。2019/12/1445安装实例按照GB规范安装是符合技术要求的，但存在雷击隐患。2019/12/1446GB50057-94(2000)第3.2.2条一款：---均应接到防雷电感应的接地装置上。第3.3.2条二款1条：金属物体可不装接闪器，但应和屋面防雷装置装置相连。第3.4.9条防雷电波侵人的措施，应符合下列要求三、进出建筑物的架空金属管道，在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地装置上或独自接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。2019/12/1447注意事项GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第1.0.1条有人认为，建筑物安装了防雷装置后就万无一失了，从经济观点出发，要达到这点是太浪费了，因此，特指出“或减