防雷工程资格培训课件.pptx
向下先导向上先导主通道，通道半径约为25mm,温度T约为2万摄氏度，电流I一般为10-200KA）空气击穿电场强度E=500KV/m非主通道，枝状闪击第1页/共28页 雷电放电的特点是：放电电压高（雷电放电的特点是：放电电压高（500KV以上），电流幅以上），电流幅值大（值大（10330KA），波幅变化快，波过程时间短（），波幅变化快，波过程时间短（20400S左右，雷电波的频率宽，频率可达到左右，雷电波的频率宽，频率可达到50100KHZ。）。）雷电放电的规律是：当主放电形成以后，往往会发生重复雷电放电的规律是：当主放电形成以后，往往会发生重复雷击放电，一般重复雷击放电雷击放电，一般重复雷击放电23次，有少数雷击可高达次，有少数雷击可高达3040次。我国最多记录到重复放电次。我国最多记录到重复放电42次。雷暴活动频繁随地次。雷暴活动频繁随地区和季节不同而异。一般规律是：赤道附近多于赤道南北，南区和季节不同而异。一般规律是：赤道附近多于赤道南北，南方多于北方，山地多于平原，沿海多于大陆腹地，夏秋季多于方多于北方，山地多于平原，沿海多于大陆腹地，夏秋季多于春冬季。对每一个具体地区，每年都有个相对稳定的雷暴日季春冬季。对每一个具体地区，每年都有个相对稳定的雷暴日季节，这给防雷电工程的维护管理，防止雷害事故发生，创造一节，这给防雷电工程的维护管理，防止雷害事故发生，创造一个极好的条件。个极好的条件。第2页/共28页雷电事故形成的特征：雷电事故形成的特征：雷电事故的形成，概括起来不外乎雷电的热效应、电效应、机械力效应。雷电事故的形成，概括起来不外乎雷电的热效应、电效应、机械力效应。防雷就要从避免上述三种效应发生对设备和人身的伤害入手。防雷就要从避免上述三种效应发生对设备和人身的伤害入手。雷电效应的危害雷电效应的危害1雷电热效应：雷电热效应：当雷击发生时，由于电能向热能的转换，雷击通导会产生强当雷击发生时，由于电能向热能的转换，雷击通导会产生强烈的电弧放电，使金属溶化或飞溅，引燃周围的易燃物质，引起爆炸火灾事烈的电弧放电，使金属溶化或飞溅，引燃周围的易燃物质，引起爆炸火灾事故。故。2雷电的电效应雷电的电效应：当雷击发生时，由于强大雷电流的瞬时变化，电磁场的瞬：当雷击发生时，由于强大雷电流的瞬时变化，电磁场的瞬间变化，（又称电磁脉冲），会在附近的导体上（电线、电缆及其金属导体）间变化，（又称电磁脉冲），会在附近的导体上（电线、电缆及其金属导体），产生感应电势（电压或电流），此电势或电流超过其设备所承受的量，设，产生感应电势（电压或电流），此电势或电流超过其设备所承受的量，设备就会损坏。电势、电流、电磁脉冲会使信息系统设备受到干扰，轻者使其备就会损坏。电势、电流、电磁脉冲会使信息系统设备受到干扰，轻者使其不能正常工作，重者会造成永久性损坏。不能正常工作，重者会造成永久性损坏。3雷电机械力效应：雷电机械力效应：当雷电击于建筑物或构筑物上，会在通道及雷击点迅速当雷电击于建筑物或构筑物上，会在通道及雷击点迅速加热空气和水蒸气，引起迅速膨胀而产生爆破声，把细长物体打弯折断，把加热空气和水蒸气，引起迅速膨胀而产生爆破声，把细长物体打弯折断，把建筑物覆盖层打裂飞溅，甚至倒塌、破坏。建筑物覆盖层打裂飞溅，甚至倒塌、破坏。第3页/共28页石化系统雷击电磁脉冲防护 随着我国经济建设的快速发展，大型石化企业不断涌现，为保护石化企业连续平稳安全的运行，信息系统广泛的用于石化企业的监控与管理中。如自动监控压力、流量、温度、工业电视监控、自动火灾报警等应用已经相当普遍，跟随而来的是雷击事故时有发生，成为影响石化企业连续、平稳安全运行的最大障碍。根据近几年收集到的我国石化系统的雷击事故实例，石化系统的雷电事故，主要是信息设备事故，如压力变送器、温度变送器、工业电视监控系统设备、自动火灾报警系统等雷电事故最多，占石化系统防雷击事故90以上。因此，石化系统的防雷，主要是信息系统的防雷。第4页/共28页石化信息系统设备的弱点 当雷电电涌电流经过信息系统设备泄入大地时，设备会被损坏或毁坏。主要是由于：A.集成电路的间隔。集成电路内部绝大部分元器件的间隔很小。很小的过电压都会造成反击闪络。集成电路中的电源及信号线路。常具有微型支持结构。这些支持结构受到电涌的冲击时，会变得过热而弯曲变形，导致本应该相互隔绝的线路相互接触，就形成了内部短路而导致集成电路失效。B.信息系统工作电压一般较低:由于石化信息系统要求具有长期稳定运行的特点，为了降低电能消耗，信息系统工作电压一般都限得较低，一般是3伏、5伏、12伏等。任何超出工作电压的冲击（如雷电过电压），都有可能导致信息系统误动作或永久性破坏。第5页/共28页电涌电压对石化信息系统设备的不良影响 电涌电压对电子设备的不良影响有：干扰、提前老化及毁坏。干扰效应:通常由侵入设备的电涌所引起。这些电涌可以通过连接设备的输入、输出线入侵，通过设备电源线及接地线入侵。而电子元器件会把入侵的电涌当作有效的逻辑命令进行处理。从而出现一系列不期望的结果。如：死机、误操作、错误输出、记录丢失或文档破坏等。提前老化效应：由于电涌的重复作用，造成集成电路的材料会产生老化的现象。内部线路间产生放电、短路、断路或集成电路内部半导体结构的损坏等。毁坏效应：在强大电涌的冲击下，可导致信息系统设备即时失效。仔细观察,均可看见电路板烧焦，电器元件溶化等现象。这种毁坏有时产生非常之快，使电源稳压系统来不及反应。第6页/共28页冲击电涌的来源冲击电涌的来源 电涌是指电路中突然出现的瞬间过电压或电涌是指电路中突然出现的瞬间过电压或过电流现象。它产生于雷击电磁脉冲、雷电产过电流现象。它产生于雷击电磁脉冲、雷电产生的静电感应、供电电压波动（公用电网较大生的静电感应、供电电压波动（公用电网较大负荷的投切）、静电放电、电源开关的通或断负荷的投切）、静电放电、电源开关的通或断等而引起的电压或电流的急剧变化、电磁场的等而引起的电压或电流的急剧变化、电磁场的干扰等，都会在导体（电缆、电线、信息系统干扰等，都会在导体（电缆、电线、信息系统传输线上）都会产生电涌。传输线上）都会产生电涌。第7页/共28页防雷体系防雷体系防雷体系防雷体系 防雷工程是一个系统工程，它包括防雷工程是一个系统工程，它包括防雷工程是一个系统工程，它包括防雷工程是一个系统工程，它包括接闪、分流、均压（等电位连接）接地、接闪、分流、均压（等电位连接）接地、接闪、分流、均压（等电位连接）接地、接闪、分流、均压（等电位连接）接地、电磁封锁，合理布线。用电磁封锁，合理布线。用电磁封锁，合理布线。用电磁封锁，合理布线。用SPDSPDSPDSPD抑制雷电波抑制雷电波抑制雷电波抑制雷电波（电涌）等措施组成防雷系统工程。防（电涌）等措施组成防雷系统工程。防（电涌）等措施组成防雷系统工程。防（电涌）等措施组成防雷系统工程。防雷要根据需要防雷的建构筑物及设备的雷要根据需要防雷的建构筑物及设备的雷要根据需要防雷的建构筑物及设备的雷要根据需要防雷的建构筑物及设备的自身防护特点，采取不同的措施，有效自身防护特点，采取不同的措施，有效自身防护特点，采取不同的措施，有效自身防护特点，采取不同的措施，有效的防止雷击事故的发生。的防止雷击事故的发生。的防止雷击事故的发生。的防止雷击事故的发生。第8页/共28页接闪 用高架接地金属导体，如避雷针、避雷带（网）、建筑物金属桅杆、金属塔架等，安装于建筑物顶面及旁边，使被保护建构筑物免受直接雷击的破坏。用对雷电自身有防护能力的罐、塔去拦截雷闪。接闪器会拦截雷电放电，因此接闪器必须具备足够的机械强度及电气导电性能，同时必须安装有一条或多条从接闪器到大地的低阻抗路径。使接闪雷击电流顺利泄入大地。分流 接闪器将雷击拦截（接闪）后，将接闪到的雷电流分多路引导泄入大地，使每条支路的雷电流对附近导体或电线、电缆上的感应电势或电流减少。第9页/共28页均压（等电位连接）均压（等电位连接）将附近相邻的金属导体，用导电体相互连接并接地，使其上的电势（电压）均衡相等，防止相互产生雷电反击火花，防止维护操作人员接触相邻导体产生电击，保护人身及设备安全。接地接地 接地是防雷保护的重要环节。它包括接地极、接地极互相之间的连线，接地带及各接地设备的接地引线等，从防雷及安全考虑，接地系统的接地电阻越低越好，但过低的接地电阻要消耗大量的人力、财力。因此通常是在满足跨步电压，接触电势的情况下，达到国家用防雷规范规定的数值就可以了。一般地段要求接地电阻值不大于10，高土壤电阻率地区可适当提高。但不得大于30，并且还要满足对相邻不相连接导体的反击距离要求。第10页/共28页电磁封锁电磁封锁 为防止从交流供电线路及信息系统网络传输线路上传输过为防止从交流供电线路及信息系统网络传输线路上传输过来的电涌，损坏设备并危及人员安全，对外部传输线及线缆，来的电涌，损坏设备并危及人员安全，对外部传输线及线缆，应使用封闭金属线槽或穿金属管道敷设，并对金属线槽应使用封闭金属线槽或穿金属管道敷设，并对金属线槽,穿线金穿线金属管道进行可靠适度的多点接地，以最大限度的减少感应雷击属管道进行可靠适度的多点接地，以最大限度的减少感应雷击所产生的电涌破坏设备事故。所产生的电涌破坏设备事故。合理布线合理布线 当接闪的雷电流沿分流引下线泄入大地的过程中，由于电当接闪的雷电流沿分流引下线泄入大地的过程中，由于电磁的耦合作用，会在附近的导体（电线、电缆）上感应出电势磁的耦合作用，会在附近的导体（电线、电缆）上感应出电势（电压）或电流，简称电涌。此电涌的数值与距引下线的距离（电压）或电流，简称电涌。此电涌的数值与距引下线的距离平方成反比关系，为了减电线电缆上的电涌，在布置电源线、平方成反比关系，为了减电线电缆上的电涌，在布置电源线、信号线时，要尽量远离防雷引下线，更要远离建筑物外墙的引信号线时，要尽量远离防雷引下线，更要远离建筑物外墙的引来线，因为当雷击于建筑物时，建筑物外墙的引下线泄走的雷来线，因为当雷击于建筑物时，建筑物外墙的引下线泄走的雷电流最大。电流最大。第11页/共28页安装安装SPD(浪涌保护器浪涌保护器)尽管我们采取了以上六项措施，在供电线路上，尽管我们采取了以上六项措施，在供电线路上，信息系统传输线上，仍会发生电涌击坏设备的事件，信息系统传输线上，仍会发生电涌击坏设备的事件，为了保护供电及信息系统设备，应在设备所处的建为了保护供电及信息系统设备，应在设备所处的建筑物内，在所有连线的进线端、设备附近、防雷区筑物内，在所有连线的进线端、设备附近、防雷区界面处等适当位置安装电涌防护装置界面处等适当位置安装电涌防护装置第12页/共28页举例举例 以加油加气站的雷电与雷电电磁脉冲的防护为例以加油加气站的雷电与雷电电磁脉冲的防护为例 加油加气站的建构筑物主要包括埋地油罐、埋地液化气罐、加油加气站的建构筑物主要包括埋地油罐、埋地液化气罐、石油液化气泵房，天燃气压缩机房、站房（营业室、罩棚），石油液化气泵房，天燃气压缩机房、站房（营业室、罩棚），地上液化石油气罐等，爆炸危险区地上液化石油气罐等，爆炸危险区区范围很小，大部分是区范围很小，大部分是区。根据规范，其爆炸危险区域所占体积一般不会超过总体积区。根据规范，其爆炸危险区域所占体积一般不会超过总体积的的30%。不像有的人说的在。不像有的人说的在“高风险高风险”环境下运行，要采取环境下运行，要采取“强有力的防护措施强有力的防护措施”去设计布置防雷，参照去设计布置防雷，参照GB50057-94（2000版）的规范，定为二类防雷建筑物就可以了。它的版）的规范，定为二类防雷建筑物就可以了。它的防雷体系包括以下措施防雷体系包括以下措施:第13页/共28页接闪接闪 根据汽车加油加气站所处的气象、地形、地貌、周围根据汽车加油加气站所处的气象、地形、地貌、周围环境等因素进行综合分析，当加油加气站有可能遭受到直环境等因素进行综合分析，当加油加气站有可能遭受到直接雷击时（加油加气站位于高速公路、城市主干道、干道接雷击时（加油加气站位于高速公路、城市主干道、干道旁空旷地段、湖泊、河流、沿海等边缘地段，建造在多雷旁空旷地段、湖泊、河流、沿海等边缘地段，建造在多雷地区地区,年雷暴日年雷暴日40d/a）应在其屋面上装设避雷带（网）应在其屋面上装设避雷带（网）进行接闪。进行接闪。分流分流 加油加气站在其屋面上安装避雷带（网）接闪后，应加油加气站在其屋面上安装避雷带（网）接闪后，应利用柱钢筋或敷设扁钢做引下线，为使雷电流分多路引导利用柱钢筋或敷设扁钢做引下线，为使雷电流分多路引导泄入大地，降低雷电在附件导体或电线、电缆上的感应电泄入大地，降低雷电在附件导体或电线、电缆上的感应电势或电流，应尽可能多的布置引下线，均匀布置在加油加势或电流，应尽可能多的布置引下线，均匀布置在加油加气站四周，地下部分与接地网焊接。气站四周，地下部分与接地网焊接。第14页/共28页接地接地 加油加气站的防雷接地、防静电接地、电气设备加油加气站的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地、信息系统的接地（逻辑地、的工作接地、保护接地、信息系统的接地（逻辑地、参考地）参考地）SPD接地等，宜共用接地装置，基接地电阻接地等，宜共用接地装置，基接地电阻值不应大于值不应大于4。接地应围绕建筑物作环形闭合接地装置，在每根接地应围绕建筑物作环形闭合接地装置，在每根引下线处，布置引下线处，布置2-3根垂直接地极，垂直接地极长根垂直接地极，垂直接地极长2.5米，埋深米，埋深0.7米以下，作用是降低冲击接地电阻及固米以下，作用是降低冲击接地电阻及固定环形闭合接地装置，接地网应在油罐卸车场地、加定环形闭合接地装置，接地网应在油罐卸车场地、加油机安装处、配电盘进线处、埋地油罐通气管处等焊油机安装处、配电盘进线处、埋地油罐通气管处等焊接出接地支线，为上述设备作接地用。接出接地支线，为上述设备作接地用。第15页/共28页电磁封锁电磁封锁 加油加气站的供电电源线路，应采用铠装电缆埋地或导线穿钢埋地引入，电加油加气站的供电电源线路，应采用铠装电缆埋地或导线穿钢埋地引入，电缆或配线钢管长度不应小于缆或配线钢管长度不应小于2（为当地土壤电阻率），且不应小于为当地土壤电阻率），且不应小于15米。电米。电缆铠装及保护管两端均应可靠接地。缆铠装及保护管两端均应可靠接地。加油加气站的信息系统也应采用铠装电缆或导线穿钢管配线，配线电缆金属加油加气站的信息系统也应采用铠装电缆或导线穿钢管配线，配线电缆金属外皮两端保护管两端均应接地。外皮两端保护管两端均应接地。均压均压 加油加气站围绕建筑物作环形闭合接地装置后，所有进出环形接地装置的加油加气站围绕建筑物作环形闭合接地装置后，所有进出环形接地装置的金属管道、电缆金属外皮、导线保护管，均应在与环形接地装置交叉处相连。加金属管道、电缆金属外皮、导线保护管，均应在与环形接地装置交叉处相连。加油站内的所有需接地的设备与构件：油罐、加油机、通气管、配电盘、信息系统油站内的所有需接地的设备与构件：油罐、加油机、通气管、配电盘、信息系统用配电盘、开关、灯具等都要与接地网相连接。为使相邻的金属导体及设备上的用配电盘、开关、灯具等都要与接地网相连接。为使相邻的金属导体及设备上的电势（电压）相等。防止雷电反击火花对维护操作人员产生电击，保护设备及人电势（电压）相等。防止雷电反击火花对维护操作人员产生电击，保护设备及人身安全。相邻的金属导体及设备应用导电体跨接。身安全。相邻的金属导体及设备应用导电体跨接。合理布线合理布线 当汽车加油加气站的屋面上装有避雷带（网）接闪时，动力配线与信息系统当汽车加油加气站的屋面上装有避雷带（网）接闪时，动力配线与信息系统配线，应尽量远离引下线，最好两者相离配线，应尽量远离引下线，最好两者相离2m以上，否则应套钢管加强屏蔽。以上，否则应套钢管加强屏蔽。第16页/共28页安装安装SPD 在供电线路及信息系统传输线上在供电线路及信息系统传输线上,经常会产生对设备有破经常会产生对设备有破坏性电涌波形，为对供电设备及信息系统的电子设备实施保坏性电涌波形，为对供电设备及信息系统的电子设备实施保护，需在以下部位安装电涌保护器护，需在以下部位安装电涌保护器SPD。供配电系统的电源端供配电系统的电源端 根据规范要求，加油加气站的根据规范要求，加油加气站的380/220V供电系统宜采用供电系统宜采用TN-S系统，在总配电箱电源进线处系统，在总配电箱电源进线处N线作重复接地，总配线作重复接地，总配电箱以后电箱以后N线与线与PE线严格分开线严格分开。第17页/共28页 SPD接线图接线图 第18页/共28页注注：1、上级电源柜，、上级电源柜，F1本回路保护电器（熔丝、断本回路保护电器（熔丝、断路器或剩余电流保护器）。路器或剩余电流保护器）。2、加油加气站配电柜，、加油加气站配电柜，F2保护电器装置，保护电器装置，SPD电涌保护器。电涌保护器。3、接地汇流排，、接地汇流排，RA接地网接地电阻。接地网接地电阻。说明：说明：A.图（一）用于配电电源进线图（一）用于配电电源进线N（零线）作重复接地（零线）作重复接地后为后为TN-S系统的情况。系统的情况。B.当配电柜用当配电柜用3相五线制配线、配电柜前相五线制配线、配电柜前N线不作重线不作重复接地，电源进线又从其它建筑引来，必须在复接地，电源进线又从其它建筑引来，必须在N-PE线上加装一个线上加装一个SPD电涌保护器）。电涌保护器）。第19页/共28页 SPD选型要求选型要求A.冲击放电电流：冲击放电电流：应根据建筑物的防雷类别（加油加气站属类防雷建筑）再根据进出建筑物的导电物（金属管线、电力线、通信线）进行分流。每一导电物电流为i1=is/n(KA),（n为导电物根数），供电电缆每一芯线电流为ir=i1/m(KA)（m为电缆芯线数）。B.电流波形确定：电流波形确定：加油加气站的电源进线，大都采用铠装电缆进线，与架空线T接线端的电缆头应装避雷器保护，电缆铠装外皮与避雷器接地端并联后再接地，加油加气站的配电端电缆头再接地，因此电缆可以起到屏蔽与分流作用，此种情况的SPD（配电柜侧）采用8/20s的电流波就可以了。少数加油加气站的电源进线采用架空线进线，（不符合规范）。架空线可能遭受直击雷或邻近遭雷击。此种情况的SPD（配电柜侧）应采用10/350s的电流试验波。第20页/共28页C.最大持续运行电压最大持续运行电压Uc的确定的确定 最大持续运行电压最大持续运行电压Uc，要求，要求SPD在此电压下长期运行不会在此电压下长期运行不会损坏，而最大持续运行电压损坏，而最大持续运行电压Uc，不是雷击产生的过电压，雷击，不是雷击产生的过电压，雷击电压一般都是瞬态过电压。其电压幅值可以很高，但持续时间电压一般都是瞬态过电压。其电压幅值可以很高，但持续时间很短（很短（s、ms）。通过）。通过SPD的能量有限，一般不会使的能量有限，一般不会使SPD损损坏，但电网运行产生的暂态过电压，其幅值比雷电过电压低，坏，但电网运行产生的暂态过电压，其幅值比雷电过电压低，但持续时间很长。通过限压型（但持续时间很长。通过限压型（MOV）SPD时能量会较大，轻时能量会较大，轻则加速则加速SPD老化，重则使老化，重则使SPD过热而损坏或短路爆炸。对开关过热而损坏或短路爆炸。对开关型型SPD虽然没有老化问题，但动作后有续流。当电网的暂态过虽然没有老化问题，但动作后有续流。当电网的暂态过电压幅值较高时，动作后的续流大而不能自行熄灭，也会使电压幅值较高时，动作后的续流大而不能自行熄灭，也会使SPD爆炸，所以选择爆炸，所以选择Uc要结合电网接地系统确定。对加油加气要结合电网接地系统确定。对加油加气站而言，根据规范规定采用的是站而言，根据规范规定采用的是TN-S或或TN-C-S系统，系统，Uc1.15Uo就可以了。（就可以了。（Uo为供电系统相电压）为供电系统相电压）第21页/共28页SPD的保护水平的保护水平Up值的确定值的确定 当当SPD动作，雷电流流动作，雷电流流过过SPD，SPD的过电压降为的过电压降为Up，而设备所承受的电压是，而设备所承受的电压是Up+Up1+Up2=U，由，由此可见，被保护设备所承受此可见，被保护设备所承受的电压是的电压是SPD的保护水平的保护水平Up加上两端的引线电压降。因加上两端的引线电压降。因此要求两端引线的总长度不此要求两端引线的总长度不超过超过0.5m为佳。为佳。供电系统安装SPD的目的是保护电气设备，如图所示。第22页/共28页 220/380V绝缘水平如下表绝缘水平如下表设备位置电源处配电线分支线路用电设备特殊需要耐冲击电压类别类类类类耐冲击电压额定值（KV）642.51.5第23页/共28页 加油加气站防雷接地平面图 1.罩棚 2.加油机 3.立柱 4.埋地油罐 5.供配电柜 6.给加油机配线7.油罐通气管 8.卸车静电接地卡9.环形闭合接地网10.避雷带（网）11.UPS柜 12.计算系统配电柜1、本图为典型4台加油机，4个埋地罐的平面图。2、加油站屋面加装避雷带网防直击雷，此加油站要建在周围有高大建筑物保护或在雷暴日30d/a的地区，加油站可以不用避雷带（网）防直击雷。第24页/共28页上图SPD的安装与选择 SPD1:氧化锌避雷器（户外型）SPD2:组合型防雷器（推荐采用德国菲尼克斯电源第一/二级组合式防雷器FLT-CP-3S-350）SPD3:终端设备防雷器（推荐采用德国菲尼克斯电源第三级防雷器：PT 2 PE/S-230AC）第25页/共28页根据国标建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000版）第条的规定：加油加气站属第二类防雷建筑物，雷电流幅值分别为首次雷击电流150KA和后续雷击电流37.5KA，波头时间为10s和0.25s按图(三)每一导电回路电流是首次雷击电流为：Ii1=150/2/3=25KA电源电缆首次雷击电流为：因有电缆段屏蔽：Ii1=25KA0.3=7.5KA对级分类试验的SPD2电缆每一芯线电流为：Ipek=7.5KA（10/350s）；而N-PE线电流为：Ipek=7.5*3=22.5KA。为了提高安全度，SPD2可选组合式防雷器：Ipek=100KA Up=1.5KV SPD3：Imax=10KA Up=1.1KV再有SPD的保护水平一定要小于被保护设备的耐冲击电压峰值。第26页/共28页第27页/共28页感谢您的观看！第28页/共28页
