江苏消防设计审查验收相关规范及难点解答.ppt
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1、防雷与接地防雷与接地电气工程系电气工程系供配电工程u8.18.1 雷电放电雷电放电u8.2 8.2 直击雷过电压的防护直击雷过电压的防护u8.3 感应雷过电压的防护u8.4 供配电系统的防雷保护u8.5 电气装置的接地电气装置的接地u8.6 8.6 安全用电安全用电与触电急救与触电急救第第8 8章章防雷与接地防雷与接地 8.1 8.1 雷电放电雷电放电1 1、案例、案例2 2、雷电的形成、雷电的形成3 3、雷电的危害、雷电的危害4 4、雷击人的主要形式、雷击人的主要形式5 5、我国建筑防雷的发展史、我国建筑防雷的发展史6 6、网络防雷、网络防雷这是卫星拍摄下来的地球表面雷电放电现象这是在飞机上
2、拍摄的云间雷电放电现象这是下行雷电放电的图片一、雷电的形成一、雷电的形成1 1、雷电放电:、雷电放电:雷电放电是指雷云与大地、雷雷电放电是指雷云与大地、雷云与雷云、雷云内部发生的一种气体放电现云与雷云、雷云内部发生的一种气体放电现象。象。2 2、雷云的形成:、雷云的形成:当空中的尘埃、冰晶等物质当空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候,经过一些复杂过在云层中翻滚运动的时候,经过一些复杂过程,使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。程,使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。一般在云层的下部积聚的是负电荷,而正电一般在云层的下部积聚的是负电荷,而正电荷一般积聚在云层的上部。这样,同极性电荷一般积聚
3、在云层的上部。这样,同极性电荷的汇集就形成了一些带电中心,带有这些荷的汇集就形成了一些带电中心,带有这些电荷中心的云称为雷云。电荷中心的云称为雷云。雷雨云雷雨云 一般专业书中讲的雷雨云就是一般专业书中讲的雷雨云就是指积雨云。云的形成过程是空气中的水指积雨云。云的形成过程是空气中的水汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程。使空气中水汽达到而发生凝结的过程。使空气中水汽达到饱和是形成云的一个必要条件,其主要饱和是形成云的一个必要条件,其主要方式有:方式有:水汽含量不变,空气降温冷却;水汽含量不变,空气降温冷却;温度不变,增加水汽含量;温度不变,增加水汽
4、含量;既增加水汽含量,又降低温度。既增加水汽含量,又降低温度。雷云由强大的潮湿的热气流不断上升进入雷云由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层,水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电,被风层,水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电,被风吹的较高,形成大块的带负电的雷云;大滴水珠带吹的较高,形成大块的带负电的雷云;大滴水珠带正电,凝聚成雨下降,或悬浮在云中,形成一些局正电,凝聚成雨下降,或悬浮在云中,形成一些局部带正电的区域。雷云的底部大多带负电,它在地部带正电的区域。雷云的底部大多带负电,它在地面上会感应出大量的正电荷。
5、这样,在带有大量不面上会感应出大量的正电荷。这样,在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间,或者雷云与大同极性或不同数量电荷的雷云之间,或者雷云与大地之间就形成强大的电场。随着雷云的发展和运动,地之间就形成强大的电场。随着雷云的发展和运动,一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度就会发生云间或云对大地的放电。度就会发生云间或云对大地的放电。雷电的放电过程 雷电的放电过程雷电的放电过程 包括三个阶段包括三个阶段先导放电先导放电主放电主放电余辉放电余辉放电+流注停顿形成先导,流注停顿形成先导,先导分级向前发展,先导分级向前发展,流注最后一次停顿后
6、流注最后一次停顿后形成主放电,主放电形成主放电,主放电阶段产生了闪电和雷阶段产生了闪电和雷声,但仅有声,但仅有30%30%的电荷的电荷复合掉,复合掉,70%70%的电荷在的电荷在余辉阶段复合。余辉阶段复合。任一任一时刻,全球时刻,全球表面连续发表面连续发展着大约展着大约10001000个雷暴。个雷暴。地球上每天地球上每天约发生约发生800800万万次云对地的次云对地的闪电,平均闪电,平均每秒钟有每秒钟有100100次。雷暴发次。雷暴发展的波动每展的波动每天总是向西天总是向西移动移动。注意!雷电同样会向平坦的海平面放电。雷电分上行雷和雷电分上行雷和下行雷,以下行下行雷,以下行雷为例进行分析。雷为
7、例进行分析。流注停顿形成先导,先流注停顿形成先导,先导分级向前发展,流注导分级向前发展,流注最后一次停顿后形成主最后一次停顿后形成主放电,主放电阶段产生放电,主放电阶段产生了闪电和雷声,但仅有了闪电和雷声,但仅有30%30%的电荷复合掉,的电荷复合掉,70%70%的电荷在余辉阶段复合。的电荷在余辉阶段复合。一次雷一次雷电放电电放电可能有可能有多个分多个分量,但量,但每个分每个分量都包量都包括三个括三个阶段。阶段。雷电按发展过程分类二、雷电参数二、雷电参数雷电放电的过程可以看成是一个具有一定雷电放电的过程可以看成是一个具有一定内阻的电流源突然合闸到被击物上的过程,内阻的电流源突然合闸到被击物上的
8、过程,所以描述雷电放电的主要参数有:雷电流所以描述雷电放电的主要参数有:雷电流(幅值)、波阻抗、雷电流陡度、雷暴日(幅值)、波阻抗、雷电流陡度、雷暴日(小时)、地面落雷密度、雷电的标准波(小时)、地面落雷密度、雷电的标准波形等。形等。雷云雷云雷电先导雷电先导 迎雷先导迎雷先导 主放电阶段主放电阶段 余辉放电余辉放电 u主放电电流很大,高达几百千主放电电流很大,高达几百千安,但持续时间极短,一般只有安,但持续时间极短,一般只有 5050100s100s。u余辉放电阶段电流较小,约几余辉放电阶段电流较小,约几百安,持续时间约为百安,持续时间约为0.030.030.15s0.15s。雷电流波形雷电流
9、波形 n雷电流由零增大到幅雷电流由零增大到幅值的这段时间的波形称值的这段时间的波形称为波头为波头whwh(wave(wave head)head)。n雷电流从幅值衰减到雷电流从幅值衰减到幅值的一半的一段波形幅值的一半的一段波形称为波尾称为波尾wtwt(wave(wave tail)tail)。n雷电波的陡度雷电波的陡度用雷用雷电流波头部分的增长速电流波头部分的增长速度来表示,即度来表示,即 。1 1、雷电流:指雷击低接地电阻被击物时流过、雷电流:指雷击低接地电阻被击物时流过被击物的电流。这里的低接地电阻是指被击物的电流。这里的低接地电阻是指3030以以下的接地电阻。描述一个雷电的强弱用雷电流下
10、的接地电阻。描述一个雷电的强弱用雷电流幅值来描述,在我国一般雷电活动地区雷电流幅值来描述,在我国一般雷电活动地区雷电流幅值概率分布按幅值概率分布按 来分布,其中来分布,其中I IL L 是雷电流幅值,是雷电流幅值,P P是对应的雷电流幅值出现是对应的雷电流幅值出现的概率,公式的含义是雷电流幅值超过的概率,公式的含义是雷电流幅值超过108KA108KA出现的概率是出现的概率是10%10%。在我国西北地区、内蒙古。在我国西北地区、内蒙古等地,雷电活动较弱,雷电流幅值较低,雷电等地,雷电活动较弱,雷电流幅值较低,雷电流幅值概率分布按流幅值概率分布按 来分布。来分布。2 2、波阻抗:雷电通道的波阻抗通
11、常取、波阻抗:雷电通道的波阻抗通常取Z=300400Z=300400。3 3、雷电流陡度雷电流陡度:雷电流随时间变化的速度,取:雷电流随时间变化的速度,取值为雷电流幅值与雷电冲击波波头时间的比值。值为雷电流幅值与雷电冲击波波头时间的比值。按按建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范(GB50057-1994GB50057-1994)的规定,的规定,4 4、雷暴日(小时)雷暴日(小时):一年中有雷电的日数称为雷:一年中有雷电的日数称为雷暴日,一天只要听到一个雷声就作为一个雷暴日;暴日,一天只要听到一个雷声就作为一个雷暴日;一年中有雷电的小时数称雷暴小时,即在一个小时一年中有雷电的小时数称雷暴小时,即
12、在一个小时内只要听到雷声就算作雷暴小时。内只要听到雷声就算作雷暴小时。1.1.雷暴日雷暴日(T T):一年中发生雷电放电的天数一年中发生雷电放电的天数规程规定:规程规定:T T151515 T15 T404040 T40 T909090 T90 T少雷区少雷区 中雷区中雷区 多雷区多雷区 强雷区强雷区(衡量雷电活动频繁的程度衡量雷电活动频繁的程度)标准雷暴日:标准雷暴日:40405 5、地面落雷密度:地面落雷密度:每雷暴日、每平方公里的地面每雷暴日、每平方公里的地面落雷的次数。落雷的次数。建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范(2000(2000版版)(GB50057-1994GB50057-1
13、994)规定雷击大地的年平均密度)规定雷击大地的年平均密度 地面落雷密度也是描述一个地区雷电活动强度的地面落雷密度也是描述一个地区雷电活动强度的参数。参数。二、雷电放电的种类二、雷电放电的种类直击雷直击雷感应雷感应雷传导雷传导雷直击雷直击雷n直击雷:雷直接击于被直击雷:雷直接击于被击物上,被击物可能是击物上,被击物可能是建筑物、树木或人等。建筑物、树木或人等。n雷电流:雷流过低接地雷电流:雷流过低接地电阻(小于电阻(小于3030欧)被击欧)被击物时的电流。物时的电流。n我国测得的最大雷电流我国测得的最大雷电流幅值为幅值为300KA300KA。传导雷传导雷n传导雷:又称雷电侵传导雷:又称雷电侵入
14、波,是雷击于导线入波,是雷击于导线后,雷电流沿导线传后,雷电流沿导线传播、并入侵被保护设播、并入侵被保护设备。备。n传导雷是造成低压电传导雷是造成低压电器设备损坏的主要雷器设备损坏的主要雷害之一。害之一。感应雷感应雷n感应雷:由于电磁感感应雷:由于电磁感应及静电感应形成的应及静电感应形成的电压升高。电压升高。n感应雷幅值一般不超感应雷幅值一般不超过过500KV500KV,对,对110KV110KV及及以上的线路不能构成以上的线路不能构成威胁。威胁。n感应雷也是造成低压感应雷也是造成低压电器设备损坏的主要电器设备损坏的主要雷害之一。雷害之一。三、雷电的破坏作用三、雷电的破坏作用n雷电流的电动力雷
15、电流的电动力n雷击的热效应雷击的热效应n雷击的静电感应雷击的静电感应n雷击的电磁感应雷击的电磁感应n雷击的反击和引入高雷击的反击和引入高电位电位精彩图片 1 2 3 4 5雷电造成的经济损失的严重性雷电造成的经济损失的严重性n直接损失直接损失u火灾火灾u人员伤亡人员伤亡u设备损坏设备损坏n间接损失间接损失u不能提供服务之损不能提供服务之损失失u信誉损失信誉损失u重新投资重新投资雷害新特点雷害新特点当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特点与以往有极大的不同,可以概括为:点与以往有极大的不同,可以概括为:1 1)受灾面大大扩大,从电力、建筑这两个传统)
16、受灾面大大扩大,从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,特别是与高新技术关领域扩展到几乎所有行业,特别是与高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等计算机、电子工业、石油化工、金融证券等2 2)从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电)从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落,无空不入地造磁场从三维空间入侵到任何角落,无空不入地造成灾害,因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进成灾害,因而防雷工
17、程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲(入防雷电电磁脉冲(LEMPLEMP)。)。前面是指雷电的受灾行业面扩大了,这儿指雷电前面是指雷电的受灾行业面扩大了,这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。例如二灾害的空间范围扩大了。例如二000000年七月二十年七月二十五日五日1414点点4040分左右,一次闪电造成上海市漕宝路分左右,一次闪电造成上海市漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾,而不是以往桂菁路附近二家单位同时受到雷灾,而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损。的一次闪电只是一个建筑物受损。3 3)雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,它)雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,它袭击的对象本身的直接经
18、济损失有时并不太大,袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大,而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。例如一九九九年八月二十七日凌晨例如一九九九年八月二十七日凌晨2 2点,某寻呼点,某寻呼台遭受雷击,导致该台中断寻呼数小时,其直接台遭受雷击,导致该台中断寻呼数小时,其直接损失是有限的,但间接损失将大大超过直接损失。损失是有限的,但间接损失将大大超过直接损失。4 4)产生上述特点的根本原因,也就是关键)产生上述特点的根本原因,也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变,而是科器件
19、设备上。雷电的本身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产生活状学技术的发展,使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域,微电子器件极端灵敏这一特点和生活领域,微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的很容易受到无孔不入的LEMPLEMP的作用,造成微的作用,造成微电子设备的失控或者损坏。电子设备的失控或者损坏。为此,当今时代的防雷工作的重要性、为此,当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了,雷电的防御已迫切性、复杂性大大增加了,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,我们必须站到历从直击雷防护到系统防护,
20、我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术,史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术,提高人类对雷灾防御的综合能力。提高人类对雷灾防御的综合能力。案例案例20002000年年6 6月月1717中午中午1212时时50505555分,分,上海市郊上海市郊一村一村民顾民顾某某和妻子在水稻田正在插秧时遭雷击,顾和妻子在水稻田正在插秧时遭雷击,顾某某当场身亡,距其当场身亡,距其3 34 4米处的妻子双脚有发麻米处的妻子双脚有发麻的感觉,据对雷击发生现场观察,雷击点四周的感觉,据对雷击发生现场观察,雷击点四周空旷,在周围空旷,在周围150150200200米范围内无任何建筑物米范围内无任何建筑物
21、和高大的物体(如树木等)。另据死者妻子讲和高大的物体(如树木等)。另据死者妻子讲述,雷击发生时在死者身上有一团火光出现,述,雷击发生时在死者身上有一团火光出现,除衣服湿透外,其他雷击痕迹不明显。除衣服湿透外,其他雷击痕迹不明显。真惨!真惨!四、雷击人的主要形式四、雷击人的主要形式1 1、历史的回顾、历史的回顾2 2、直接雷击、直接雷击3 3、接触电压、接触电压4 4、旁侧闪络、旁侧闪络5 5、跨步电压、跨步电压在我国每年因雷击造成的人员伤亡估计为在我国每年因雷击造成的人员伤亡估计为3000300040004000人财产损失估计在人财产损失估计在5050100100亿左右。亿左右。历史的回顾历史
22、的回顾 关于雷电的描述,直到二百年以前,一般关于雷电的描述,直到二百年以前,一般还只有在诗文中能够读到,而且停留在神话解释。还只有在诗文中能够读到,而且停留在神话解释。由于实验科学的出现,随之电容器的发明才使我由于实验科学的出现,随之电容器的发明才使我们对闪电的认识进入自然科学领域。实验证明,们对闪电的认识进入自然科学领域。实验证明,雷电显示了与静电相类似的特性。与此同时,关雷电显示了与静电相类似的特性。与此同时,关于雷电对动物和人的各种效应,也进行了研究。于雷电对动物和人的各种效应,也进行了研究。早期研究工作的记载是引人入胜的,其意义并不早期研究工作的记载是引人入胜的,其意义并不仅仅在于仅仅
23、在于“历史历史”价值,而是在于许多重要的原价值,而是在于许多重要的原理得到验证。这些原理也正是我们今日理解雷电理得到验证。这些原理也正是我们今日理解雷电对人体效应的依据。对人体效应的依据。对对“小鸡小鸡”呼吸呼吸富兰克林曾对着一只小鸡的头部施富兰克林曾对着一只小鸡的头部施以以“电击电击”后,小鸡出现了死亡现后,小鸡出现了死亡现象。但是经过不断地向肺里吹气,象。但是经过不断地向肺里吹气,小鸡又复苏了。这是对触电者进行小鸡又复苏了。这是对触电者进行人工呼吸最早的一次成就。假定电人工呼吸最早的一次成就。假定电流从头部流过两脚,则它将经过脑流从头部流过两脚,则它将经过脑部(包括呼吸中枢)和胸部(包括部
24、(包括呼吸中枢)和胸部(包括心脏)。显然它的呼吸中枢暂时麻心脏)。显然它的呼吸中枢暂时麻痹,因而需要人工呼吸。但心脏必痹,因而需要人工呼吸。但心脏必须一直跳动,否则就不能复活了。须一直跳动,否则就不能复活了。通过该试验人们认识到通过该试验人们认识到雷电流通路径是造成人雷电流通路径是造成人受伤程度不同的根源受伤程度不同的根源。实验者的勇气实验者的勇气 1 1、富兰克林在刚充满电的电容器上触过一次电:、富兰克林在刚充满电的电容器上触过一次电:“好象从头到脚全身挨了一击,跟着躯干很快好象从头到脚全身挨了一击,跟着躯干很快的猛烈颤抖,几秒钟之后这种现象才逐渐消失的猛烈颤抖,几秒钟之后这种现象才逐渐消失
25、”。电流路径是从一只手到另一只手。电流路径是从一只手到另一只手。2 2、诺勒特神父布置了一场向、诺勒特神父布置了一场向180180名卫兵放电的名卫兵放电的把戏,所有士兵同时向上一跳,动作整齐得像把戏,所有士兵同时向上一跳,动作整齐得像一个人。后来增加到一个人。后来增加到700700人。人。3 3、李赫曼教授受到从头到脚的一次雷击放电,、李赫曼教授受到从头到脚的一次雷击放电,立刻死亡。立刻死亡。4 4、实验告诉人们:雷击导致人死亡的最直接的、实验告诉人们:雷击导致人死亡的最直接的原因是心室纤维性颤动和呼吸停止。原因是心室纤维性颤动和呼吸停止。直接雷击直接雷击参加足球赛的两名正并排站着相互盯着对方
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