防雷安全防雷知识讲座.ppt
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1、防雷知识讲座防雷知识讲座2012年3月依米康环境公司内蒙古分公司培训学习内容1雷电的危害2雷电成因与雷暴活动3雷电的破坏机理与常见危化品场所雷电危险因素4防雷技术介绍5产品介绍一、雷电的危害1992年澳大利亚墨尔本市的一家化工厂因雷击而爆炸,导致毒气泄漏1989年我国黄岛油库遭雷击引发特大火灾,死亡19人,伤78人,直接经济损失数千万元我国鄂伦春林区火灾有半数以上是由雷击引起1981年日本“马特”导弹发射后遇到落地雷,导弹坠毁,操作人员也受雷击倒毙我国每年因雷害伤亡人数大约在10500人左右70年代广东从化知青农场一次雷击当场击死15人1991年8月11日广州白云山神山镇4名农妇在屋檐下避雨遭
2、雷击,二死二伤1977年一次雷电直击广西某电视塔顶,塔顶上的微波机损坏,雷电过电压波通过塔上引线把高电位引入发射机房,致使发射机、载波机、电源设备等都受到严重损坏,停播数日之久1997年一次闪电,雷电过电压波通过电话线引入广西大学网络中心机房,致使Modem池和拨号服务器损坏二、雷电成因1、地球的静电结构根据大量科学测试可知,地球本身就是一个电容器,通常大了稳定地带负电荷50万C左右,而地球上空存在一个带正电的电离层,这两者之间便形成一个已充电的电容器,它们之间的电压为300KV左右,并且场强为上正下负。即使在晴天时,大气中总有一些空气分子被电离。在电场的作用下造成放电电流。大气静电构造300
3、kvE120v/mQ+500000CQ-500000C2、电离层与地面间的电荷平衡根据观测和计算的结果表明,全地球该放电电流强度为1800A,如果长期如此,电离层与地面之间的电荷将很快放电完毕;然而事实上,它们之间大致长期保持恒定的电量和电压,这主要由于雷暴的形成和雷击,把正电荷从大地送回到电离层,起到对电离的正电荷充电的作用。根据卫星观测资料及电学观测资料估计,在任何一时刻全地球表面上连续发生着大约1000个雷暴,从而使电离层与大地之间的电场保持稳定。3、尖端放电与雷击由物理学可知,通常物体内部的正电荷和负电荷是相等的,所以从整体来看不显示带电现象,当某一物体所具有的正、负电荷不相等时,这个
4、物体就显示带电的特性,当物体内部的正电荷多于负电荷,物体带正电,反之带负电。由于电荷都有异性相吸、同性相斥的特性,所以带电物体中的同性电荷总是受到互相排斥的电场力作用。以一个如图1.4那样的带尖锋的金属球为例,假如金属球带上负电(同理也可以解释带上正电),由于电荷同性相斥的作用,电子总是分布到金属球的最外层表面,并且有“逃离”金属球表面的趋势。球带尖锋部分的电子受到同性电荷往外排斥力最强,故最容易被排斥离开金属球,这就是通常说的“尖端放电”。此外当带电物体周围的空气越潮湿或带有与带电体相反电荷的离子时,带电体也越易放电。图1.4球类曲面的电荷分布1、电荷的立体角分布为常数,局部曲面的曲率越大处
5、,所张的立体角越大,局部的电荷量越大。2、电场强度E与曲面的曲率半径平方成反比关系+为表面电荷面密度为表面电荷面密度 作钱币形高斯面作钱币形高斯面 S S导体表面电场强度与电荷面密度的关系导体表面电场强度与电荷面密度的关系表面电场强度的大表面电场强度的大小与该表面电荷面密度小与该表面电荷面密度成正比成正比当天空中有雷云的时候,因雷云带有大量电荷,由于静电感应作用,雷云下方的地面和地面上的物体都带上与雷云相反的电荷。雷云与其下方的地面就成为一个已充电的电容器,当雷云与地面之间的电压高到一定的时候,地面上突出的物体比较明显地放电。同时,天空带电的雷云在电场的作用下,少数带电的云粒(或水水成物成物)
6、向地面靠拢,这些少数带电微粒的靠拢,叫做先驱注流先驱注流,又叫电流先导电流先导。先驱注流的延续将形成电离的微弱导通,这一阶段称为先驱先驱放电放电。E开始产生的先驱放电是不连续的,是一个一个脉冲地相继向前发展。它发展的平均速度为105106m/s各脉冲间隔约3090us,每阶段推进约50m。先驱放电常常表现为分枝状,这是由于放电是沿着空气电离最强、最容易导电的路径发展的。这些分枝状的先驱放电通常只有一条放电分支达到大地。当先驱放电到达大地,或与大地放电迎面会合以后,就开始主放阶段,这就是雷击。在主放电中雷云与大地之间所聚集的大量电荷,通过先驱放电所开辟的狭小电离通道发生猛烈的电荷中和,放出能量,
7、以至发出强烈的闪光和震耳的轰鸣。在雷击中,雷击点有巨大的电流流过。大多数雷电流峰值为几十KA,也有少数上百KA以至几百KA的。雷电流峰值的大小与土壤电阻率的大小成减函数关系,即土壤电阻率高,则雷电流峰值小;土壤电阻率低,、则雷电流峰值大。雷电流大多数是重复的,通常一次雷电包括34次放电。重复放电都是沿着第一次放电通路发展的。雷电之所以重复发生,是由于雷云非常之大,它各部分密度不完相同,导电性能也不一样,所以它所包含的电荷不能一次放完,第一次放电是由雷云最低层发出的,随后放电是从较高云层、或相邻区发出的。一次放电全部时间可达十分之几秒。三、雷电的破坏机理与常见危化品场所雷电危险因素雷电能造成火灾
8、爆炸事件必须具备有其内在的原因雷电能造成火灾爆炸事件必须具备有其内在的原因雷电能造成火灾爆炸事件必须具备有其内在的原因雷电能造成火灾爆炸事件必须具备有其内在的原因1、库区存有大量危险品,2、库房没有配置足够可靠的避雷设施1 1、雷电直接造成的火灾爆炸危险事件、雷电直接造成的火灾爆炸危险事件、雷电直接造成的火灾爆炸危险事件、雷电直接造成的火灾爆炸危险事件存有大量火灾爆炸危险品仓库,当发生云地存有大量火灾爆炸危险品仓库,当发生云地间闪击即当发生直击雷事件时,主放电路径间闪击即当发生直击雷事件时,主放电路径或其岔分放电路径直接穿过危险品,当即因或其岔分放电路径直接穿过危险品,当即因雷电流作功瞬间产生
9、高温点燃或引爆这些物雷电流作功瞬间产生高温点燃或引爆这些物资,继而产生链锁反应,造成严重火灾爆炸资,继而产生链锁反应,造成严重火灾爆炸事件。发生这种情况的主要原因有如下六种事件。发生这种情况的主要原因有如下六种.1)1)没有设置避雷设施;没有设置避雷设施;没有设置避雷设施;没有设置避雷设施;S1.1S1.1危险品没有避雷设施保护,存放在没有避雷设施危险品没有避雷设施保护,存放在没有避雷设施的库房或是露天堆放。危险品有可能被直击雷直的库房或是露天堆放。危险品有可能被直击雷直接击中接击中.2)2)雷电防护空间不足雷电防护空间不足雷电防护空间不足雷电防护空间不足S1.2S1.2存放在库房或露天堆放的
10、易燃易爆物资附存放在库房或露天堆放的易燃易爆物资附近虽然有避雷设施,但其保护范围不足以近虽然有避雷设施,但其保护范围不足以全部保护这些物资。危险品有可能被直击全部保护这些物资。危险品有可能被直击雷直接击中雷直接击中.3)防雷电反击措施不足防雷电反击措施不足S1.3存放在库房或露天堆放的易燃易爆物资虽然存放在库房或露天堆放的易燃易爆物资虽然有避雷设施保护,但有一部分物资过于靠近有避雷设施保护,但有一部分物资过于靠近避雷设施,如果这些物资或其包装材料具有避雷设施,如果这些物资或其包装材料具有一定的导电性能同时折合阻抗较小的情况下,一定的导电性能同时折合阻抗较小的情况下,并且有一定的相对平行长度,则
11、有可能会引并且有一定的相对平行长度,则有可能会引起雷电反击。在避雷设施的接地电阻比较大起雷电反击。在避雷设施的接地电阻比较大的情况下,发生这种情况的可能性是比较大的情况下,发生这种情况的可能性是比较大的。的。还有一种情况就是:这些有一定导电性的库还有一种情况就是:这些有一定导电性的库存物资与避雷设施之间有具有一定导电性的存物资与避雷设施之间有具有一定导电性的尖状物相对,如天面,墙壁,地板上的含水尖状物相对,如天面,墙壁,地板上的含水裂缝,尖状金属物等,总之,发生雷电反击裂缝,尖状金属物等,总之,发生雷电反击的主要因素可归结为两方面:的主要因素可归结为两方面:一是几何因素即:形状,平行长度,距离
12、等一是几何因素即:形状,平行长度,距离等;二是电磁学因素即:雷电波形,避雷设施的二是电磁学因素即:雷电波形,避雷设施的接地电阻,反击物的导电性,折合阻抗等。接地电阻,反击物的导电性,折合阻抗等。雷电的主放电路径附近,有强大的电磁脉冲辐雷电的主放电路径附近,有强大的电磁脉冲辐射。由于地表上的物质分布较为复杂,会产生射。由于地表上的物质分布较为复杂,会产生许多意想不到的物理化学连锁反应过程,其中许多意想不到的物理化学连锁反应过程,其中一些就会导致雷电反击现象,比如说,引下线一些就会导致雷电反击现象,比如说,引下线上粘有可燃性物质当发生雷击时这些可燃性物上粘有可燃性物质当发生雷击时这些可燃性物质被点
13、燃炸开,使得空间的带电粒子密度在瞬质被点燃炸开,使得空间的带电粒子密度在瞬间猛烈增加继而就可能会发生雷电反击,雷电间猛烈增加继而就可能会发生雷电反击,雷电反击电流从本质上看是雷电主放电的分流,仍反击电流从本质上看是雷电主放电的分流,仍然有巨大的破坏力。最可怕的是:在避雷设施然有巨大的破坏力。最可怕的是:在避雷设施合格的情况下有时也可能发生这种情况,其危合格的情况下有时也可能发生这种情况,其危害性还不易给人们所察觉。害性还不易给人们所察觉。4)雷电防护空间被破坏S1.4避雷设施在原来设计合格的情况下,但后来由于周围有诸如树木、金属管道、临时停放的车辆等物体破坏了避雷设施的保护空间,使得原来的保护
14、空间内发生闪击或雷电反击。5)避雷设施已损坏使避雷设施失效的情况S1.5原有避雷设施已损坏如引下线已断,地极已坏,接地电阻过大等,使得避雷设施失效。6)避雷设施失效但避雷设施仍合格的情况S1.6在避雷设施合格,物资堆放合理,没有其他物体破坏其保护空间的情况下发生接闪失效事件。此种情况是存在的,因为按GB50057-94所提供的设计方法所设计的避雷设施,其防雷安全度不是100%的。发生接闪失效的原因主要有两点:发生接闪失效的原因主要有两点:A A)雷电流过小,使得闪击的击距过小导致接闪器)雷电流过小,使得闪击的击距过小导致接闪器接闪失效;接闪失效;B B)避雷设施的接地电阻比雷电防护空间内的物体
15、)避雷设施的接地电阻比雷电防护空间内的物体的接地电阻大,影响了接闪器的接闪效率,使得的接地电阻大,影响了接闪器的接闪效率,使得接闪器接闪失败;接闪器接闪失败;3、雷电间接造成的火灾爆炸危险事件发生在直击雷附近的可能连锁反应事件可能发生的危险过程:除了由直击雷电流或其岔分电流的闪击路径通过危险品而引发的火灾爆炸事件外,直击雷附近由于有极强电磁脉冲的缘故,还可能引发其他链锁物理化学过程,因而还有可能造成火灾爆炸事件。引发这种事件的具体过程是很多的,现在将发生几率较大的事件罗列如下:1)雷电流的热效应1热金属溅射S2.1可能发生的危险过程:金属接闪器尖端或其他细小金属体,在接闪瞬间因巨大功率雷电流过
16、流而瞬间产生炽热高温,致使尖端部分的金属熔化,甚至汽化并溅射到可燃物或易燃易爆物体上,导致火灾爆炸事件。2)雷电流的热效应2爆炸火球S2.2可能发生的危险过程:接闪器及引下线涂有油漆或粘有其他可燃性物质,或是套有等可燃性物质的金属导线,当雷击瞬间,因避雷设施过热导致油漆等物猛烈燃烧,形成炸开的火球,点燃易燃易爆物质,导致火灾爆炸事件。3)雷电流的热效应3爆炸火球S2.3可能发生的危险过程:树木等含有可燃性物质的物体被雷击中,在某种情况下会因雷电流的瞬间作功而被炭化并形成炸开的火球点燃易燃易爆物质,导致火灾爆炸事件。4)雷电流的散流热效应1点燃可燃物S2.4可能发生的危险过程:因雷电流在地表上的
17、散流过热,点燃散流点附近可燃物质,如地面上有许多的可燃的落叶、杂草、垃圾而造成火势蔓延开来,而导致火灾爆炸事件。5)雷电流的散流热效应2点燃易燃物S2.5可能发生的危险过程:当雷击发生时,因雷电流在地表散流的原因,遗留在地表上下或浮在水面上易燃物如汽油等油质,瞬间被点燃,导致火灾爆炸事件。广州九十年代初期,某汽油库因暴雨期间违规卸油,导致大量汽油泄露,沿附近河涌一直流到下游数公里远时,被一个好奇无知的人轻易点火,导致数公里的河涌成为一条火龙,酿成了大事故。要是附近当时附近有雷击发生也会造成雷击引发火灾事件。6)强光点火S2.6可能发生的危险过程:当雷电闪光的光强足够大时,或因某种原因如水珠、玻
18、璃等,雷电强光被会聚,就有可能点燃可燃物质,导致火灾爆炸事件。7)雷电的强光电效应S2.7可能发生的危险过程:任何一种金属物质都存在一个光电效应的红限,当投射在金属表面的光子频率大于金属的红限时,金属表面就有光电子逸出,由于雷电闪光在其频谱的大部分区域的光强都很大,而且越是靠近闪光的地方光强越大,由其引起的金属光电效应就越强即所产生的光电子束越强。这些光电子流在周围的雷电强电磁场作用下被加速,有可能成为某种危险品的点火剂。目前,有关雷电的强光电效应的危险性研究未见有所报道,许多有关防雷方面的权威刊物亦未见有所登载,但笔者认为雷电的强光电效应的危险性是不能忽略的。8)电磁感应1涡漩电流S2.8可
19、能发生的危险过程:可燃或易燃易爆物质或其包装物当含有导电物质时,如果附近发生雷击,由雷电流辐射出来的强大电磁脉冲就会对这些物质作功产生强大的涡漩电流,这种情况也有可能导致火灾爆炸事件。9)电磁感应2感应火花可能发生的危险过程:留有缺口的环状可导电物体如金属线,金属架库房,堆放的铁桶等,当附近有雷击发生时,由于电磁感应,也有可能在缺口处或非焊接触处发生火花闪击,导致火灾爆炸事件。10)分流点火1跨步电压S2.10可能发生的危险过程:可导电物资如铁桶堆放在独立针的引下线附近,由于跨步电压等原因,使得雷电流在铁桶堆中分流,而雷电流作功会发热,同时铁桶间还会产生火花,金属屋面的简易库房也有可能因为雷电
20、分流在非焊接驳接口处、因几何形状而引起的雷电间隔反击产生火花、金属高温微粒溅射。从而有可能会导致火灾爆炸事件。11)分流点火2直击雷S2.11可能发生的危险过程:如果金属屋面的简易库房被直击雷击中,则雷击点有可能会被熔化;雷电流在金属简易仓库上四处分流,仓库金属体非焊接驳接口处、因几何形状而引起的雷电间隔反击有可能会多处产生电火花、金属高温微粒溅射,从而导致火灾爆炸事件。12)静电感应静电火花S2.12可能发生的危险过程:非金属屋面库房当内存有大批可导电的物质或堆有铁桶等金属体,在附近发生雷击时,除了因电磁感应产生感应电动势而引起的电火花外,还有因金属体的电容性,在雷击发生前后发生充放电过程而
21、引起的静电火花。金属屋面库房当接地电阻过大时,在附近发生雷击时,也有可能产生静电火花。如果这些静电火花点燃了可燃物,则有可能导致火灾爆炸事件。13)激波点火雷电冲击波S2.13可能发生的危险过程:雷电冲击波可以使钢铁之间或钢铁与硬物之间相互碰撞而引起火花。另外,某些爆炸性混合气体和烟花炸药在受到激波作用下也可能会产生爆炸事件14)电磁相互作用力S2.14可能发生的危险过程:由于雷电流附近有强大的磁场,因而会对其周围的电流产生强大的安培力,有可能会导致通电导线被扯断,继而有可能造成短路产生火花,引发火灾爆炸事件。15)球形雷S2.15可能发生的危险过程:由于日常人们发现球形雷的机会很少,但笔者在
22、多次与接近雷击点的目击者交谈中常常听到他们见到球形雷,或类似的火球,因而球形雷并非是极为罕见的。国际上有关球形雷的研究也不多,所以,关于球形雷的知识目前仍然是很欠缺的。学术界承认球形雷的存在,关于球形雷的物理机制有多种猜想,笔者认为,当中含有电磁性、涡漩性、耗散性、解析的猜想较为合理。能在气流中漂移的球形雷,对于易燃易爆物资来说,当然带有引起火灾爆炸事件的危险性。16)核反应S2.16可能发生的危险过程:由于雷电流实质上是一种高速带电粒子流,当这些高速带电粒子发生对撞时,就有可能发生核反应事件。关于雷电引起的核反应及其可能引起火灾爆炸事件的危险性研究,目前仍然是很欠缺的,但笔者认为雷电引起核反
23、应事件及其危险性是存在的。以上十六种在直击雷附近的可能发生的连锁反应过程,实际上只是起着点火引爆的作用。对于一般只设有防直击雷避雷设施,存有易燃易爆物资的库房,发生上述事件的可能性是存在的,因此,其危害性是不容忽视的。4、雷电间接造成的火灾爆炸危险事件2发生在离雷击点较远处的牵连事件可能发生的危险过程:由于地表上有与各建筑物相连的供电网。电话网,有线电视网,自来水网。而这些由金属构成的网络在雷电发生时可以把远处的雷电流及其感应电流传到较远的地方,当这些电流足够大时就有可能损坏与其有关联的电器设备,严重的还可能会造成供电线路短路,金属水管还可以把远处的雷电流引来使得金属棚架及堆放的铁桶等发生感应
24、闪击火花,因而就有可能会危及危险品仓库造成火灾爆炸事件。发生危险事件几率的大小主要取决于以下几点:1、建筑物的构造类型;2、避雷设施的设置情况;3、库存物资情况;4、地理环境;5、管理使用情况;四、常见防雷技术介绍1、接闪-接闪器1.1、接闪器分类A、避雷针与避雷针阵独立针-独立接地避雷针阵-多根避雷针组合针阵的共地与独立地组合B、避雷带-短针组合暗装与明装C、避雷网D、避雷线E、艺术装饰接闪器F、各种消雷器1.2、材料:铜、钢1.3、接闪器的保护范围划分办法-滚球法滚球半径30米一类防雷建筑物滚球半径45米二类防雷建筑物滚球半径60米三类防雷建筑物滚球半径100米一般场合1.4、接闪器布置的
25、几个问题a)至于露天罐体之上b)独立针至于靠近埋地油罐之上c)至于过于靠近呼吸阀、放散管d)至于加油亭上(加油亭没有足够大的地网、没有环形地网等可靠接地措施)2、分流-引下线与断接卡2.1、分类引下线分为暗装与明装框架结构建筑物利用柱中主筋作为引下线2.2、采用多根并联引下线分流2.3、断接卡引下线与独立接地体的断接装置-用于接地装置的接地电阻的测量。引下线导引直击雷的冲击电流故引下线附近容易产生高温、雷电反击、电磁感应等危险,危化品、生命体、等不宜靠近3、散流-防雷接地体3.1、分类:独立接地体、共用接地环形地极、网形地极、水平线状地极、垂直地极、组合水平-垂直地极、各种混合地极。独立地极(
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