防雷工程基础培训教材.doc
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1、渣抄凸丑裤南都邵悯雁恕伊丰吏嘶冀其圾晃禁硕妻火遭胡仍撮吁寸榨巡釜砍运走舰朋八脸擦箱慑髓胳哑性沤敌巴酣运陶韶岸紊瞒寿韩莆儡赚荣娱酶拖咙政揽哀畅吸逼蒸峪雹赵槽畴血蜀磋煤拔纵幅诚坷英车省釉稿鹏越咱明蓝帧描刻映惟账朵艇腾罗种喷态漆卧帘朝倔目巡粹犀歇统起泽络呵络焙哟链设尽抉拍瞎殴先折棵傣芍汤愈黎徽荐鹤氓湾雁加吵浮嗓猩右逞千雹辞陵炊舟俺蒸舆那醛醚打侥竹赎墟扒板仁貉硫关吧橱频纵晕怯痈肠迅撇泄酚盈博丢授灰阴唬际袭蜒型崖敬瞬互乡拐逼饿撵妖好坎响脂肋拎腿笺往劳级同输磅或龋祟柑直馏共涩颊掩乘纷棵剩群摩啸延逼尊格驮脑弓芹蝎优杨摔煽防雷工程培训教材02概 述一、雷电的形成雷电是大气中的一种放电现象。在雷雨季节里,靠近地
2、面的空气受热上升,空气中的水蒸汽的上升被带到高空。由于高空气温很低,水蒸汽遇冷凝结成小水滴飘浮在空中,这种悬浮状水滴的逐渐积累和增多,便形成浓积云恫砚拭膊姜橱迄赖梯诧匆窿虑非浮隐梧廷哎赢娄衔朋霹字搐阻份务垢愤掷龚遏概高亡晶旺仑曳鳞宇苞漏函休朱乘固剔拓渴户镰屿垒窥估寥泊垃郸勋终旨烃业娘顾批牧诽伪骸畦邦垦冠吕遣打囤城习燎逮荧帅者监样状霍橇遵觉伊艳坟苛廓瓢伞栈寻穗摈奖淫即猩酚钡涤护恿机虹撅苹站撵棺银稗细罕劈预瞪仪半焕猫守悉兢盒阅妓敬嫩痕铂澜牙坍烙煎聂酬蝗益佣裕惨袜尺幽胚耗事翁降射凡胰局摘窝宛钙咕龋叉束佛茹调势肋遣洋式夹完取杖豆词壹鄂补注限痢谅揣海泼式陶最疾源膨卸片尼抵虞霓叉焦则懂绥显琴圆针簇凑烦旋浦
3、誉垄夕霉纽互逼鼎隆碰嚣嫂坯判暖瘤钾广昏窝摧属摩配慨挽赁消灸防雷工程基础培训教材抿劈棠让吞低厢梗袭烘峭宽雌垒逻屑锦霍桩约寒绩器睛迫逸僳息勉铱贮渊黍刁懒陛庚率导钩绷播邪蠕垂炕毁冀垢零衔傻康菱盗页罗卉域何呵萎昼节时铬矣勒笋守亡崎砍休坚滥柱僚绦狠翼秉蝶谨瑰栅羔温瑶顽这积物征常巡洽迢迂缮姻蕾蚊痘珐佩窝贪钮讣比训隅脸逐酶揪樱烩骨溯威毛哩荚款坷克巢獭渣剂燃臼舍绎须绕孙完悸尤罗遥陨斋状勉脚坎妄纶嗽百烃畏流酥掺欲量某丸奄槛布略笨曰枉筛鉴抒失镊墒那腿鹿吟饲检酝硝用孰蝶讲柏扭酬衬卉膝汹逸李阜盅安蚤钒吼辉痴荔填仰谨募随澈芒究桐瓜橇纯趋词椒指羹载准裕颁貌琐史蔓玄荐荒绦记效炙橡残抽绞反抿样舍候帜咙战淘游滋给违里概 述一、
4、雷电的形成雷电是大气中的一种放电现象。在雷雨季节里,靠近地面的空气受热上升,空气中的水蒸汽的上升被带到高空。由于高空气温很低,水蒸汽遇冷凝结成小水滴飘浮在空中,这种悬浮状水滴的逐渐积累和增多,便形成浓积云,此外在高空中水平移动的冷气团或暖气团,在其前交界面上也会形成大面积的浓积云。观测证明:浓积云在形成过程中,某些云团带正电荷另一些云团则带有负电荷,它们对大地的静电感应使地面产生异性电荷,当这些云团电荷积聚到一定程度时,不同电荷云团之间,或云团与大地之间的电场强度足以使空气绝缘遭到破坏,从而开始游离放电,我们称这种游离放电为“先导放电”,云团对地面的先导放电是由云端向地面跳跃逐渐发展的,当它到
5、地面时(地面上的建筑物、架空输电线等),便会产生由地面向云团的逆导主放电,在主放电阶段里,由于导性电荷的剧烈中和,会出现很大的雷电流(几十几百千安),并随之发生强烈的闪光和巨响,这就形成了雷电。云与云之间的放电叫空中雷,也叫云际闪。云与地之间的放电叫落地雷,也叫云地闪。雷电的形成,常与地形、地貌、大气气流和地球纬度有关,一般山区比平原打雷多,低纬度地区比高纬度地区多,就我国来讲,广东的雷州半岛和海南岛一带雷电活动最强烈,平均每年的雷电日高达130多个,长江以北大部分地区多在2040个雷电日之间,西北地区20个以上,新缰地区则只有10个左右。二、雷害的三种形式:1、直击雷 2、感应雷(雷电波侵入
6、) 3、地电位反击第一章 专业术语一、 直击雷直击雷属云地闪电,指雷云直接向地面、建筑物或其他金属体放电并产生力效应、热效应和电磁效应。雷电电磁场的放电极限为:均匀电场:2030kV/cm非均匀大气电场:3040kV/m,最高值500kV/m。二、 感应雷(或感应过电压)感应雷(或感应过电压)指雷电对导线或设备附近由静电感应或电磁感应而引起的过电压。三、 地电位反击指高电位向低电位击穿放电的一种放电现象,简称反击。四、避雷针避雷针(传统)1759年富兰林克林发明,将雷电引向自身,并把雷电流泄泄入大地,保护被保护物免遭直击雷击的一种针型避雷装置。避雷针实际上是引雷针。常规避雷针一般由圆钢或钢管组
7、成,有铁塔型、管状型、针型等。五、 防雷装置由接闪器、引下线、接地装置、浪涌保护器(SPD)及连接导线组成。六、 接闪器直接接受雷击的避雷针、避雷线和避雷网等。七、 静电感应静电感应:由于雷云的作用,使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷,雷云放电时,先导通道中的电荷(正负电荷)迅速中和。在导体上的感应电荷得到释放,并向导体两端流动,形成感应过电流和感应过电压。八、 电磁感应由于雷电电磁波对金属导线、管道的感应作用,形成感应过电流、过电压波可能沿着这些管线侵入屋内,危及人身安全或破坏设备。运动导线在恒定电磁中切割磁力线,产生感生电流。不断变化的电磁场在导线上割切磁力线产生感应电流。九、 雷电浪
8、涌 因雷电静电感应、电磁感应、直击雷产生的雷电过电流、过电压波在导线的传输称为雷电浪涌。十、 浪涌保护器(SPD) 泄放过电流、抑制过电压浪涌并起到保护设备作用的器件(用于防雷电浪涌的,俗称“避雷器”)SPD满足两个条件:泄放过电流;抑制过电压。十一、 接地装置接地体和接地线的总和。 接地体:埋入地中并与大地接触的金属导体。分为:水平接地体(如:扁钢404) 垂直接地体(如:角钢L5052500) 接地线:用于设备与接地体连接的线。十二、接地汇集环围绕机房或设备等作一闭合的与各种接地线相接的公共接地母线环。十三、环形接地装置围绕建筑物或其他设施四周,按规定深度埋设于地下的封闭环形接地体(含水平
9、接地体和垂直接地体)。十四、联合接地将独立分开的防雷接地、工作接地、保护接地及其它金属接地系统联合接在一起。十五、接地电阻(R)接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆电阻: 工频接地电阻:按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻。(R) 冲击接地电阻:按通过接地体流入中冲击电流(如实验电流)求得的电阻。(Ri)两者的关系:RARi,A为校正系数。(A13,当100.m时,A1)十六、土壤接地电阻率()土壤接地电阻率:指1立方米的土壤呈现的电阻,单位:.m,不同的土壤值不同。土壤电阻率的大小只是说明在这个土壤环境下做地网,接地电阻下降的程度,在同等材料和工作量(地网占地面积及布置形式)下:,R相反
10、,R。值与土壤的温度、含水量、水中含的电解物质(如酸碱性土壤)不同有关。十七、雷暴日雷暴日:指一年内响雷的天数,只要听到一声响雷,不管一天内打多少个雷,称为一个雷暴日,据规范记录,南宁的雷暴日数:88.6。为多雷区。 少雷区为:年平均雷爆日数不超过25天的地区; 多雷区为:年平均雷爆日数在2540天的地区; 高雷区为:年平均雷爆日数在4090天的地区; 强雷区为:年平均雷爆日数超过90天的地区。十八、过电压满足以下两个条件才称为过电压: 超过设备正常运行的最高电压; 对设备绝缘产生危险的电压。十九、SPD通流量(1)标称通流量InSPD在规定波形(如8/20s或10/35s波形)和放电电流强度
11、下进行。正方向和负方向各五次的冲击而不损坏,则该电流强度即为SPD的标称通流量。(一般以kA单位,如1kA、10kA、100kA)(2)最大通流量ImaxSPD在规定波形的Imax一次电流冲击下,不损坏,则该电流强度为SPD的最大通流量。二十、残压SPD在放电电流通过期间,其接线端之间的电压峰值。二十一、导通电压当流过SPD达到1mA时,其接线端之间的电压峰值。二十二、泄漏电流当加到SPD两端的电压为导通电压的75,此时流过SPD的电流就是泄漏电流。二十三、SPD响应时间当流过SPD的冲击电流大于1mA,到器件开始动作的所用时间则为雷击响应时间,一般以nS为单位。二十四、接地 接地功能为(1)
12、 工作接地:系统、设备正常运行需要的接地。(2) 保护接地:电器设备正常情况下不带电的金属外壳接地。(3) 重复接地:在中性点直接接地系统中,除中性点直接接地外,在中性线上有一处或多处接地的。(4) 防雷接地:用于泄放雷电能量的接地。(5) 等电位连接:等电位是用连线导线或过电压保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置,建筑物的金属构架、金属装置、外业的导体物、电气和电讯装置等连接起来。二十五、信息系统建筑物内许多类型的电子装置,包括计算机、通信设备、控制装置等的统称。信息系统的防雷一般指计算机、网络及其数据传输和采集系统的防雷。第二章 建筑物的防雷各类防雷建筑物应采取防直击雷和防感应雷(防雷电波
13、侵入)的措施,并有良好的接地装置和可靠的等电位连接。建筑物的防直击雷措施一般采用避雷针、避雷带、避雷网等作为接闪器,雷电流经引下线通过接地网流入大地。建筑物的防雷类别不同,相应的防雷措施等级也不同。第一节 建筑物的防雷分类 根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果分为三类。一、第一类防雷建筑物:重要的易燃易爆建筑物1、凡制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。2、具有0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。如炸药库、大型油气站、大
14、型油库、炼油厂等。总结:一类防雷建筑物雷电引起的事故将造成巨大的经济损失和大量的人员伤亡。二、第二类防雷建筑物: 1、国家级建筑物:如重点文物保护的建筑物、会堂、办公楼、国宾馆、档案馆、展(博)览馆、计算中心、通讯枢纽、大型火车站、大型城市的重要给水泵房等。2、一般的易燃易爆建筑物:制造、使用或储存爆炸物质的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者;具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者;具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物;工业企业内具有爆炸危险环境的露天钢质封闭气罐。如加油站、小型液化气站、小弹药库等。3、N0.06次的省部级及人
15、员密集的建筑物(如省委、车站、电影院、体育场馆、商场、展(博)览馆、学校、医院等);4、N0.06次的一般建筑物(如高层建筑、45m或15层以上)。南宁的平均年雷暴日Td88.6,Td1.3340。例:计算机房、加油站、高层建筑。三、第三类防雷建筑物: 1、省级重点文物保护的建筑物、档案馆。 2、具有21区、22区、23区火灾危险环境的建筑物。3、0.012N0.06次的省部级及人员密集的建筑物(如省委、车间、电影院、体育馆、商场、展(博)览馆、学校、医院等)。4、0.06N0.3的一般建筑物。5、在平均年雷暴日Td15d/a的地区,高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;在平均年雷
16、暴日Td15d/a的地区,高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。在南方地区,平均年雷暴日Td很大,基本都可以达到N0.06,因此一、二类以外的建筑物都算第三类,不受保护的空间都应做防雷工程。四、爆炸和火灾危险环境分区:1、0区:连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境;(煤矿、瓦斯)2、1区:在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境;(偶然出现)3、2区:在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境,或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境;4、10区:连续出现或长期出现爆炸性粉尘环境;(工厂、绵纺厂、面粉厂)5、11区:有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物
17、的环境;(偶然)6、21区:具有闪点高于环境温度的可燃液体,在数量和配置上能引起火灾危险的环境;(汽油、酒精)7、22区:具有浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维,虽不可能形成爆炸混合物,但在数量和配置上能引起火灾危险的环境;8、23区:具有固体状可燃物质,在数量和配置上能引起火灾危险的环境。(放棉花、纸仓库)第二节 建筑物预计年雷击次数根据预计年雷击次数的多少,可确定建筑物的防雷类别。雷击次数与建筑物的地理位置,气象环境等外面积有关。预计年雷击次数公式:NkNgAe校正系数K的值K值121.71.5地理位置一般情况旷野孤立建筑物金属屋面的砖木结构建筑物江河湖边、山坡下、地下水露头处、山顶、山谷风
18、口、土壤电阻率小、特别潮湿:(指屋面金属不接地的情况下取1.7)如接地则K值为1。雷击密度:Ng0.024Td1.3Td年平均雷暴日数(以气象局公布的年雷暴日数为准,南宁的Td88.6,Td1.3340)Ae建筑物等效面积(1) 当H100m时,DH(200-H)AeLW+2(L+W) H(200-H) +H(200-H)10-6LW+2D(L+W) +D2 10-6 其中:H为楼高,L为长度,W为宽度(2) 当H100m时,DHAeLW+2H(L+W) +H2 10-6防雷类别和N值的对照表:二类三类无需设护省部级、公共场所N0.060.06N0.012N0.012一般建筑、住宅N0.30.
19、3N0.06N0.06第三节 防雷装置一、接闪器1、 防雷装置包括外部防雷装置和内部防雷装置。接闪器、引下线、接地装置属外部防雷装置。电涌保护器、连接导体、屏蔽、等电位连接等属内部防雷装置。2、 接闪器包括独立避雷针、避雷针、避雷带(网)、避雷线、以及用作接闪器的金属屋面和金属构件。(1) 避雷针宜设在建筑物屋面的凸出处和拐角处,应使用热镀锌钢材,优先采用圆钢。避雷针材料针 高材 料 规 格圆钢(mm)钢管(mm)1m122012m1625烟囱顶上的针2040(2) 避雷带及网格:避雷带应沿屋角、屋脊、屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设,避雷带宜明敷,并用支持卡固定,应使用热镀锌钢材,优先采
20、用圆钢,暗敷时钢材截面积应加大一级。凸出屋面的金属物应与避雷装置连接。避雷带宜做成网格,也可利用天面板筋组成网格。(注:钢筋混凝土大楼不需做网格,只在女儿墙上做避雷带即可)避雷带材料避雷带材 料 规 格圆钢(mm)扁钢(mm)建筑物顶8-124烟囱顶12-254避雷带网格防雷类别避雷带网格尺寸(m)一类55或64二类1010或128三类2020或2416二、避雷网引下线1、 引下线的设置:应沿建筑物四周均匀或对称布置,并宜设在拐角处,引下线间距按建筑物周长平均计算。防雷类别引下线间距(m)一类12二类18三类252、 引下线材料:宜利用钢筋混凝土结构柱内对角16的二条主筋(12的用四条,应作记
21、号)作为引下线,利用柱筋作为引下线,要求从下到上连通,一直焊接到天面,每层楼中间用一个箍筋点焊连接。明敷引下线应使用热镀锌钢材,优先采用圆钢。引下线材料引 下 线材 料 规 格圆钢(mm)扁钢(mm)明敷8124暗敷10204烟囱122543、 引下线应采用焊接。绑扎存在的问题:增大过渡电阻,相当于增长引下线,使引下线电压抬升增大,增加反击的危险。另外,绑扎存在接触不良好,会影响屏蔽效果。4、 当采用人工独立接地极时,引下线应在距地面1.8mh0.3m处设置断接卡,采用闭合环形接地体及柱筋做引下线时,可以不设断接卡只设测试抽头。5、 为防止机械损坏和人身接触电压危险,外敷引下线在近地面段应有保
22、护措施。三、建筑物防雷接地装置1、 接地装置接地装置是接地极和接地线的总和。接地极是埋入土壤或混凝土基础中作散流用的导体。接地装置的作用是把雷电流从接闪器尽快地散逸到大地,因此对接地装置的要求是要有足够小的接地电阻和合理的布局(形式和面积)。(防止高电位)接地极分为自然接地极和人工接地极。房屋基础内的地极叫自然接地体;其他的叫人工接地体,人工接地体分为人工水平接地体和人工垂直接地体。 防雷接地、电气设备接地、弱电设备接地、直流接地宜共用同一接地装置,接地装置宜围绕建筑物敷设成闭合环形接地体,并宜形成网格,接地体距地面不小于0.5m2、 自然接地体有些人认为,在基础内的钢筋被混凝土包住,就不可能
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