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雷電安全防護技術

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雷電安全防護技術
開縣小學雷擊事故-7名小學生死亡39人受傷
2007年05月23日下午四時許，開縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村遭遇雷電襲擊，造成興業(yè)村小學四、六年級共四十六名學生被雷電擊中。經醫(yī)生現(xiàn)場查驗發(fā)現(xiàn)，此次雷擊事故造成7名學生死亡，39名學生不同程度受傷，其中19人為重傷。
諸如此類雷擊事故眾多，有直接造成人員傷亡、財產損失的，也有引發(fā)火災、電力系統(tǒng)癱瘓等二次事故。雷電是一種自然現(xiàn)象，是無法避免的，給人們的生產生活帶來了一定的影響。
根據莆田市多年以來的氣象數(shù)據顯示，年平均雷暴日約20天，年最多雷暴日為28天，年最少雷暴日為9天，雷暴日3～4月份較多，平均4～5天，10～12月份最少。我項目目前正處于大干期間，且雷暴日較多，雷電的發(fā)生無法避免，那我們應該怎樣來防范雷擊事故的發(fā)生而給生產帶來影響呢？讓我們一起來學習雷擊安全防護技術。
目  錄
01
雷電的定義、產生原理及分類
02
雷電的危害
03
防雷知識
雷電的定義、產生原理及分類
Part 01
一、雷電的定義、產生原理及分類
雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現(xiàn)象。
雷電一般產生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中，因此常伴有強烈的陣風和暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風。積雨云頂部一般較高，可達20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空氣對流等過程，使云中產生電荷。云中電荷的分布較復雜，但總體而言，云的上部以正電荷為主，下部以負電荷為主。因此，云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后，就會產生放電，這就是我們常見的閃電現(xiàn)象。
雷電分直擊雷、電磁脈沖、球形雷、云閃四種 。 
雷電的危害
Part 02
二、雷電的危害
雷電對人體的傷害，有電流的直接作用和超壓或動力作用，以及高溫作用。當人遭受雷電擊的一瞬間，電流迅速通過人體，重者可導致心跳、呼吸停止，腦組織缺氧而死亡。另外，雷擊時產生的是火花，也會造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷，亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋，表皮剝脫，皮內出血，也能造成耳鼓膜或內臟破裂等。 此外，雷電還可能給建筑物、電力系統(tǒng)等帶來破壞。
根據雷電帶來危害的原理的不同，雷擊有以下幾種類型：直擊雷、雷電波侵入、感應過電壓、系統(tǒng)內部操作過電壓、地電位反擊等。
二、雷電的危害
直擊雷
帶電的云層對大地上的某一點發(fā)生猛烈的放電現(xiàn)象，稱為直擊雷。它的破壞力十分巨大，若不能迅速將其瀉放入大地，將導致放電通道內的物體、建筑物、設施、人畜遭受嚴重的破壞或損害——火災、建筑物損壞、電子電氣系統(tǒng)摧毀，甚至危及人畜的生命安全。 
二、雷電的危害
雷電波侵入
雷電不直接放電在建筑和設備本身，而是對布放在建筑物外部的線纜放電。線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散，侵入并危及室內電子設備和自動化控制等各個系統(tǒng)。因此，往往在聽到雷聲之前，我們的電子設備、控制系統(tǒng)等可能已經損壞。
二、雷電的危害
感應過電壓
雷擊在設備設施或線路的附近發(fā)
生，或閃電不直接對地放電，只
在云層與云層之間發(fā)生放電現(xiàn)象。
閃電釋放電荷，并在電源和數(shù)據
傳輸線路及金屬管道金屬支架上
感應生成過電壓。雷擊放電于具
有避雷設施的建筑物時，雷電波
沿著建筑物頂部接閃器（避雷帶、
避雷線、避雷網或避雷針）、引
下線泄放到大地的過程中，會在引下線周圍形成強大的瞬變磁場，輕則造成電子設備受到干擾，數(shù)據丟失，產生誤動作或暫時癱瘓；嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀，使整個系統(tǒng)陷于癱瘓。
二、雷電的危害
系統(tǒng)內部操作過電壓
因斷路器的操作、電力重負荷以及
感性負荷的投入和切除、系統(tǒng)短路
故障等系統(tǒng)內部狀態(tài)的變化而使系
統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變，引起的電力系統(tǒng)
內部電磁能量轉化，從而產生內部
過電壓，即操作過電壓。
操作過電壓的幅值雖小，但發(fā)生的
概率卻遠遠大于雷電感應過電壓。
實驗證明，無論是感應過電壓還是
內部操作過電壓，均為暫態(tài)過電壓
（或稱瞬時過電壓），最終以電氣
浪涌的方式危及電子設備，包括破壞印刷電路印制線、元件和絕緣過早老化壽命縮短、破壞數(shù)據庫或使軟件誤操作，使一些控制元件失控。
二、雷電的危害
地電位反擊
如果雷電直接擊中具有避雷裝置的
建筑物或設施，接地網的地電位會
在數(shù)微秒之內被抬高數(shù)萬或數(shù)十萬
伏。高度破壞性的雷電流將從各種
裝置的接地部分，流向供電系統(tǒng)或
各種網絡信號系統(tǒng)，或者擊穿大地
絕緣而流向另一設施的供電系統(tǒng)或
各種網絡信號系統(tǒng)，從而反擊破壞
或損害電子設備。同時，在未實行
等電位連接的導線回路中，可能誘發(fā)高電位而產生火花放電的危險。
防雷知識
Part 03
三、防雷知識
建筑物的防雷分類
建筑物應根據建筑物重要性、使用性質、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類。
具有下列情況之一的，應劃為第一類防雷建筑物：
1、凡制造、使用或貯存火炸藥及其制品的危險建筑物，因電火花而引起爆炸、爆轟，會造成巨大破壞和人身傷亡者。 
2、具有 0區(qū)或 20區(qū)爆炸危險場所的建筑物。
3、具有 1區(qū)或 21區(qū)爆炸危險場所的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。  
補充知識點：
0區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；
1區(qū)：在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；
21區(qū)：具有閃點高于環(huán)境溫度的可燃液體，在數(shù)量和配置上能引起火災的環(huán)境。
第一類防雷建筑物
三、防雷知識
建筑物的防雷分類
具有下列情況之一的，應劃為第二類防雷建筑物：
1、國家級重點文物保護的建筑物。 
2、國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站和飛機場、國賓館，國家級檔案館、大型城市的重要給水泵房等特別重要的建筑物。（注：飛機場不含停放飛機的露天場所和跑道）
3、國家級計算中心、國際通信樞紐等對國民經濟有重要意義的建筑物。 
4、國家特級和甲級大型體育館。 
5、制造、使用或貯存火炸藥及其制品的危險建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。 
6、具有 1區(qū)或 21區(qū)爆炸危險場所的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。 
7、具有 2區(qū)或 22區(qū)爆炸危險場所的建筑物。  
8、有爆炸危險的露天鋼質封閉氣罐。  
9、預計雷擊次數(shù)大于 0.05次/a的部、省級辦公建筑物和其他 重要或人員密集的公共建筑物以及火災危險場所。 
10、預計雷擊次數(shù)大于 0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。 
第二類防雷建筑物
三、防雷知識
建筑物的防雷分類
具有下列情況之一的，應劃為第三類防雷建筑物：
1、省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館。
2、預計雷擊次數(shù)大于或等于0.01次/a，且小于或等于0.05次/a 的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物，以及火災危險場所。 
3、預計雷擊次數(shù)大于或等于0.05次/a，且小于或等于 0.25次/a 的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。 
4、在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū)，高度在15 m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物；在平均雷暴日小于或等于15 d/a的地區(qū)，高度在20 m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。
第三類防雷建筑物
三、防雷知識
防雷裝置
防雷主要分為：外部防雷、內部防雷和防雷擊電磁脈沖。
1、外部防雷：針對直擊雷的防護，不包括防止外部防雷裝置受到直接雷擊時向其他物體的反擊。
2、內部防雷：包括防雷電感應、、防反擊以及防雷擊電涌侵入和防生命危險。
3、防雷擊電磁脈沖：對建筑物內電氣系統(tǒng)和電子系統(tǒng)防雷電流引發(fā)的電磁效應，包含防經導體傳導的閃電電涌和防輻射脈沖電磁場效應。
三、防雷知識
防雷技術的分類
建筑物防雷裝置是指用于對建筑物進行雷電防護的整套裝置，由外部防雷裝置和內部防雷裝置組成。
1、外部防雷裝置
指用于防直擊雷的防雷裝置，由接閃器、引下線和接地裝置組成。
三、防雷知識
防雷技術的分類
1、外部防雷裝置
接閃桿（以前稱避雷針）、接閃帶（以前稱避雷帶）、接閃線（以前稱避雷線）、接閃網（以前稱避雷網）以及金屬屋面、金屬構件等均為常用的接閃器。
接閃器
原理：接閃器是利用其高出被保護物的標高，把雷電引向自身，起到攔截閃擊的作用,通過引下線和接地裝置，把雷電流泄入大地，保護被保護物免受雷擊。
三、防雷知識
防雷技術的分類
1、外部防雷裝置
接閃器
保護范圍：按滾球法確定。
假設以一定半徑的球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器和地面，而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得到接閃器的保護。此時對應的球面線即是保護范圍的輪廓線。滾球的半徑按建筑物防雷類別確定，一類為30米、二類為45米、三類為60米。
三、防雷知識
防雷技術的分類
1、外部防雷裝置
引下線
是連接接閃器與接地裝置的圓鋼或扁鐵等金屬導體，用于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置。
引下線應滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩(wěn)定的要求。防直擊雷的專設引下線距建筑物出入口或人行道邊沿不宜小于3m。
三、防雷知識
防雷技術的分類
1、外部防雷裝置
接地裝置
是接地體和接地線的總和，用于傳
導雷電流并將其流散入大地。防雷
接地電阻通常指沖擊接地電阻，它
一般小于工頻接地電阻（這是因為
極大的雷電流自接地體流入土壤時，
接地體附近產生強大的磁場，擊穿
土壤并產生火花，相當于增大了接
地體的泄放電流面積，減小了接地電阻）。土壤電阻率越高，雷電流越大，以及接地體和接地線越短，則沖擊接地電阻減小越多。
獨立接閃桿的沖擊接地電阻不宜大于10Ω，附設接閃器每根引下線的沖擊接地電阻不應大于10 Ω。為了防止跨步電壓傷人，防直擊雷的人工接地體距建筑物出入口和人行道不應小于3m。
三、防雷知識
防雷技術的分類
2、內部防雷裝置
內部防雷裝置主要由屏蔽導體、等電位連接件和電涌保護器等組成。對于變配電設備，常采用避雷器作為防止雷電波侵入的裝置。
LPZOA——本區(qū)內的各物體都可能遭到直接雷擊和導走全部雷電流；本區(qū)內的電磁場強度沒有衰減。
 LPZOB——本區(qū)內的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊，但本區(qū)內的電磁場強度沒有衰減。 
LPZ1——本區(qū)內各物體不可能遭到直接雷擊，流經各導體的電流比LPZ0B區(qū)更小；本區(qū)內的電磁場強度可能衰減，這取決于屏蔽措施。 
LPZ2——LPZn+1后續(xù)防雷區(qū)：當需要進一步減小流入的電流和電磁場強度時，應增設后續(xù)防雷區(qū)，并按照需要保護的對象所要求的環(huán)境區(qū)選擇后續(xù)防雷區(qū)的要求條件。
注：n=1、2……。
SPD——浪涌保護器，又名電涌保護器、防雷器、避雷器，用于保護用電設備免遭雷電電磁脈沖或操作過電壓破壞。 
三、防雷知識
防雷技術的分類
2、內部防雷裝置
通常用電阻率小的良導體材料制成，如建筑物的鋼筋及金屬構件；電氣設備及電子裝置金屬外殼；電氣及信號線路的外設金屬管、線槽、外皮、網、膜等。由屏蔽導體可構成屏蔽層，當空間干擾電磁波入射到屏蔽層金屬體表面時，會產生反射和吸收，電磁能量被衰減，從而起到屏蔽作用。
屏蔽導體
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三、防雷知識
防雷技術的分類
2、內部防雷裝置
它是利用其可將分開的裝置、諸導電物體連接起來以減小雷電流在它們之間產生的電位差。
等電位連接件
三、防雷知識
防雷技術的分類
2、內部防雷裝置
指用于限制瞬態(tài)過電壓和分泄電涌電流的器件。其作用是：把竄入電力線、信號傳輸線的瞬態(tài)過電壓限制在設備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內，或將強大的雷電流泄流入地，防止設備或系統(tǒng)遭受閃電電涌沖擊而損壞。
電涌保護器的類型和結構按不同的用途有所不同，但它至少包含一個非線性元件。主要類型有電壓開關型（克羅巴型）、限壓型（箝壓型）、組合型電涌保護器。
電涌保護器
三、防雷知識
防雷技術的分類
2、內部防雷裝置
是用來防護雷電產生的過電壓沿線路侵入變配電所或建筑物內，以免危及被保護電氣設備的絕緣。按其結構，避雷器主要分為閥型避雷器和氧化鋅避雷器等。
閥型避雷器上端接在架空線路上，下端接地。正常時，避雷器對地保持絕緣狀態(tài)；當雷電沖擊波到來時，避雷器被擊穿，將雷電引入大地；沖擊波過去后，避雷器自動恢復絕緣狀態(tài)。
氧化鋅避雷器利用了氧化鋅閥片理想的非線性伏安特性，即在正常工頻電壓下呈高電阻特性，而在大電流時呈低電阻特性，限制了避雷器上的電壓。
避雷器
三、防雷知識
防雷措施
根據不同雷電種類，各類防雷建筑物所應采取的主要防雷措施如下：
1、直擊雷防護
2、閃電感應防護
3、閃電電涌侵入防護
4、人身防雷
三、防雷知識
防雷措施
防護對象：第一類防雷建筑物、第二類
防雷建筑物和第三類防雷建筑物、高壓
架空電力線路、變電站等均應設置防直
擊雷措施。
主要措施：裝設接閃桿、架空接閃線或
網。接閃桿分獨立接閃桿和附設接閃桿，
獨立接閃桿是離開建筑物單獨裝設的，
接地裝置應當單設。
第一類防雷建筑物的直擊雷防護：裝設
獨立接閃桿、架空接閃線或網。
第二類和第三類防雷建筑物的直擊雷防護：宜采用裝設在建筑物上的接閃網、接閃帶或接閃桿，或由其它組合成的接閃器。
1、直擊雷防護
三、防雷知識
防雷措施
第一類防雷建筑物和具有爆炸危險的第二類防雷建筑物均應采取防閃電感應的防護措施。
閃電感應的防護主要有：靜電感應防護、電磁感應防護。
2、閃電感應防護
三、防雷知識
防雷措施
為了防止靜電感應產生的
過電壓，應將建筑物內的
設備、管道、構架、鋼屋
架、鋼窗、電纜金屬外皮
等較大金屬物和突出屋面
的放散管、風管等金屬物，
均應與防閃電感應的接地
裝置相連。對第二類防雷
建筑物可就近接至防直擊雷接地裝置或電氣設備的保護接地裝置上，可不單接接地裝置。
2、閃電感應防護
靜電感應防護
三、防雷知識
防雷措施
為了防止電磁感應，平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮等長金屬物，其凈距小于100mm時，應采用金屬線跨接，跨接點之間的距離不應超過30m；交叉凈距小于100mm時，其交叉處也應跨接。當長金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于0.03Ω時，連接處也應用金屬線跨接。在非腐蝕環(huán)境下，對于不少于5根螺栓連接的法蘭盤可不跨接。防電磁感應的接地裝置也可與其他接地裝置共用。
2、閃電感應防護
電磁感應防護
三、防雷知識
防雷措施
第一類、第二類和第三類防雷建
筑物均應采取防閃電電涌侵入的
防護措施。
室外低壓配電線路宜全線采用電
纜直接埋地敷設，在入戶處應將
電纜的金屬外皮、鋼管接到等電
位連接帶或防閃電感應的接地裝
置上，在入戶處的總配電箱內是
否裝設電涌保護器應根據具體情
況按雷擊電磁脈沖防護的有關規(guī)定確定。
當難于全線采用電纜時，不得將架空線路直接引入室內，允許從架空線上換接一段有金屬鎧裝（埋地部分金屬鎧裝要直接與周圍土壤接觸）的電纜和護套電纜穿鋼管直接埋地引入。，此時，電纜首端必須裝設戶外型電涌保護器并與絕緣子鐵腳、金具、電纜金屬外皮等共同接地，入戶端的金屬外皮、鋼管必須接到防閃電感應接地裝置上。
3、閃電電涌侵入防護
三、防雷知識
防雷措施
1）為了防止直擊雷傷人，應減少在戶外活動時間，盡量避免在野外逗留。應盡量離開山丘、海濱、河邊、池旁，不要暴露于室外空曠區(qū)域；不要騎在牲畜上或騎自行車行走；不要用金屬桿的雨傘，不要把帶有金屬桿的工具如鐵鍬、鋤頭等扛在肩上；避開鐵絲網、金屬嗮衣繩；如有條件應進入有寬大金屬構架、有防雷設施的建筑物或金屬殼的汽車和船只。
2）為了防止二次放電和跨步電壓傷人，要遠離建筑物的接閃桿及其接地引下線；遠離各種天線、電線桿、高塔、煙囪、旗桿、孤獨的樹木和沒有防雷裝置的孤立小建筑或超過一定高度的設備等。
4、人身防雷
雷雨天氣情況下，人身防雷應注意以下幾點：
三、防雷知識
防雷措施
3）雷雨天氣情況下，室內人身防雷應注意的要點有：
①人體最好離開可能傳來雷電侵入波的照明線、動力線、電話線、廣播線、收音機和電視機電源線、收音機和電視機天線1.5m以上，盡量暫時不用電器，最好拔掉電源插頭。
②不要靠近室內的金屬管線，如暖氣片、自來水管、下水管等，以防止這些導體對人體的二次放電。
③關好門窗，防止球形雷竄入室內造成危害。
4、人身防雷
雷雨天氣情況下，人身防雷應注意以下幾點：
更 
三、防雷知識
謝  謝

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