《防雷工程资格培训》PPT课件.ppt
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1、雷电电磁脉冲危害及防护雷电电磁脉冲危害及防护茂名市气象局茂名市气象局 黎兆东黎兆东20102010年年1111月月 雷在形成的过程中,一般是在云的中部有强烈的上升气流,在这种强烈雷在形成的过程中,一般是在云的中部有强烈的上升气流,在这种强烈的气流作用下,带正电的冰晶与带负电的水滴形成一部分雷云带正电荷,另的气流作用下,带正电的冰晶与带负电的水滴形成一部分雷云带正电荷,另一部分雷云带负电荷。由于带电荷的雷云电荷不断积累,当某处的电场强度一部分雷云带负电荷。由于带电荷的雷云电荷不断积累,当某处的电场强度超过空气可承受的电击穿强度时,就会形成雷云与雷云的放电,形成电闪和超过空气可承受的电击穿强度时,
2、就会形成雷云与雷云的放电,形成电闪和雷鸣。当某种雷云形成并接近地面,由于静电感应使地面的建构筑物产生与雷鸣。当某种雷云形成并接近地面,由于静电感应使地面的建构筑物产生与雷云相反的异性电荷,从而形成强大的电磁场,当某处集聚的电荷密度足够雷云相反的异性电荷,从而形成强大的电磁场,当某处集聚的电荷密度足够大时,电场强度大到空气游离的临界值时,就为落地雷击创造了条件。雷云大时,电场强度大到空气游离的临界值时,就为落地雷击创造了条件。雷云对地放电通常是从雷云到大地间发生微弱的电离流柱,称对地放电通常是从雷云到大地间发生微弱的电离流柱,称“先驱流柱先驱流柱”,即,即“先导放电先导放电”。当先导延伸到接近地
3、面时,地面上的建构筑物或突出地面的。当先导延伸到接近地面时,地面上的建构筑物或突出地面的任何物体任何物体(油罐、塔油罐、塔)等,会向上发生反极性的流柱,我们称等,会向上发生反极性的流柱,我们称“迎面流柱迎面流柱”又又称称“迎面放电迎面放电”。先导放电与迎面放电相互吸引延伸,在距地面建构筑物一。先导放电与迎面放电相互吸引延伸,在距地面建构筑物一定距离的地方相遇,这就是通常所说的对地雷击。由此可见,我们通常所说定距离的地方相遇,这就是通常所说的对地雷击。由此可见,我们通常所说的雷击点,是雷云先导放电与地面物体迎面放电接触的一点。通常距地面物的雷击点,是雷云先导放电与地面物体迎面放电接触的一点。通常
4、距地面物体有一定的距离。体有一定的距离。雷电的形成雷电的形成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 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
5、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
6、理,防止雷害事故发生,创造一个极好的条件。个极好的条件。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
7、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
8、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。石化系统雷击电磁脉冲防护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,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为保护石化企业连续平稳安全
9、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,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、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
10、设备、自动火灾报警系统等雷温度变送器、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电事故最多,占石化系统防雷击事故90以上。因此,石化系以上。因此,石化系统的防雷,主要是信息系统的防雷。统的防雷,主要是信息系统的防雷。石化信息系统设备的弱点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: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很小
11、。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。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信息系统工作电压一般较低:由于石化信息系统要求具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,一般是压一般都限得较低
12、,一般是3伏、伏、5伏、伏、12伏等。任何超出工伏等。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。作或永久性破坏。电涌电压对石化信息系统设备的不良影响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。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。连接设备的输入、输出线入侵,通过设备电源线及接地线入
13、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。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。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毁坏效应:在
14、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。种毁坏有时产生非常之快,使电源稳压系统来不及反应。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
15、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。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SPDSP
16、DSPDSPD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。接闪接闪 用高架接地金属导体,如避雷针、避雷带(网
17、)、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。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
18、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。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
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